第10章 影响煤矿生产的地质因素

1、2022-5-281第第1010章章 影响煤矿生产的地质因素影响煤矿生产的地质因素u 矿井地质构造矿井地质构造u 煤层厚度煤层厚度u 矿井水矿井水u 矿井瓦斯矿井瓦斯u 岩浆侵入岩浆侵入u 岩溶陷落柱岩溶陷落柱u 煤层顶、底板煤层顶、底板u 矿山压力与冲击地压矿山压力与冲击地压u 煤尘煤尘u 煤的自燃与地温煤的自燃与地温2022-5-282第一节第一节 矿井地质构造矿井地质构造地质构造地质构造是影响煤矿建设和生产的各种地质因素中最重要的是影响煤矿建设和生产的各种地质因素中最重要的因素之一。地质构造包括因素之一。地质构造包括褶皱褶皱、节理节理和和断层断层。其中，。其中，断层断层是是矿井地质构造的

2、研究重点。矿井地质构造的研究重点。 矿井地质构造按其规模大小和对生产的影响程度，可分为大、中、矿井地质构造按其规模大小和对生产的影响程度，可分为大、中、小三种类型。小三种类型。 大型构造大型构造：指决定井田边界的大型褶曲与断层，这类构造在勘探阶：指决定井田边界的大型褶曲与断层，这类构造在勘探阶段已基本查明。段已基本查明。 中型构造中型构造：指分布在井田范围内，影响水平、采区划分和巷道布置：指分布在井田范围内，影响水平、采区划分和巷道布置的次一级构造，它们对煤矿生产影响极大，是矿井地质工作的重点。的次一级构造，它们对煤矿生产影响极大，是矿井地质工作的重点。 小型构造小型构造：指那些在巷道或工作面

3、中比较容易查明全貌的更次一级：指那些在巷道或工作面中比较容易查明全貌的更次一级的褶曲与断层。的褶曲与断层。2022-5-283一、褶曲构造一、褶曲构造（一）褶曲构造对煤矿生产的影响（一）褶曲构造对煤矿生产的影响1 1大型褶曲大型褶曲 大型褶曲在勘查段已经查明，它的规模、方向和位置影响大型褶曲在勘查段已经查明，它的规模、方向和位置影响到到井田井田的划分和矿井开拓方式及开拓系统的部署，是矿井设计的划分和矿井开拓方式及开拓系统的部署，是矿井设计考虑的主要问题。考虑的主要问题。2 2中型褶曲中型褶曲 中型褶曲对整个矿井的开拓部署影响不大，但对中型褶曲对整个矿井的开拓部署影响不大，但对采区采区的布的布置

4、关系密切，影响到采区的大小和采区巷道的布置。置关系密切，影响到采区的大小和采区巷道的布置。3 3小型褶曲小型褶曲 小型褶曲是在小型褶曲是在回采工作面回采工作面准备过程中，在准备过程中，在巷道巷道中揭露的幅度中揭露的幅度仅几米到几十米，长度为几米到几十米的褶曲。小型褶曲还往仅几米到几十米，长度为几米到几十米的褶曲。小型褶曲还往往引起煤层厚度发生变化，使生产条件复杂化。小型褶曲特别往引起煤层厚度发生变化，使生产条件复杂化。小型褶曲特别发育时，甚至会使煤层变为不可采。发育时，甚至会使煤层变为不可采。2022-5-284（二）煤矿生产中褶曲构造的研究（二）煤矿生产中褶曲构造的研究1 1褶曲的判断褶曲的

5、判断 判断井下褶曲的存在，主要是根据煤、岩层产状的规则变判断井下褶曲的存在，主要是根据煤、岩层产状的规则变化和岩层层序的对称重复出现这两大标志。化和岩层层序的对称重复出现这两大标志。 在褶曲发育地区，褶曲轴的位置与采区的划分和采区巷道在褶曲发育地区，褶曲轴的位置与采区的划分和采区巷道布置关系密切。一般经常把布置关系密切。一般经常把回采运输巷布置在向斜轴部回采运输巷布置在向斜轴部，而把，而把通风巷布置在背斜轴部通风巷布置在背斜轴部。因此，判断和查明褶曲轴的位置，延。因此，判断和查明褶曲轴的位置，延展方向，轴的长度，轴的倾斜和起伏情况，标高值等是矿井地展方向，轴的长度，轴的倾斜和起伏情况，标高值等

6、是矿井地质工作的一项重要任务。质工作的一项重要任务。 一、褶曲构造一、褶曲构造2022-5-285（二）煤矿生产中褶曲构造的研究（二）煤矿生产中褶曲构造的研究1 1褶曲的判断褶曲的判断判断褶曲轴的方法有两点：判断褶曲轴的方法有两点：（1 1）根据上部资料推断根据上部资料推断。对于下部新开拓的煤层，可用上部已。对于下部新开拓的煤层，可用上部已揭露查明的资料下延推测褶曲轴的位置和方向。但在不对称褶揭露查明的资料下延推测褶曲轴的位置和方向。但在不对称褶曲中，不同煤层的褶曲轴在平面上的投影位置是不同的，必须曲中，不同煤层的褶曲轴在平面上的投影位置是不同的，必须在查明轴面产状的基础上再结合煤层的层间距推

7、断轴的位置。在查明轴面产状的基础上再结合煤层的层间距推断轴的位置。（2 2）根据区域构造线方向推断根据区域构造线方向推断。在新区资料较少的情况下，根。在新区资料较少的情况下，根据个别点上的褶曲轴的资料，结合区域构造轴的方向来推断褶据个别点上的褶曲轴的资料，结合区域构造轴的方向来推断褶曲轴的延展方向。曲轴的延展方向。 一、褶曲构造一、褶曲构造2022-5-286（二）煤矿生产中褶曲构造的研究（二）煤矿生产中褶曲构造的研究2 2褶曲的观测褶曲的观测（1 1）对在巷道中能看到全貌的小褶曲，应系统观测褶曲轴的位）对在巷道中能看到全貌的小褶曲，应系统观测褶曲轴的位置、方向、产状。对中型褶曲，在一条巷道中

8、不能观测到全貌置、方向、产状。对中型褶曲，在一条巷道中不能观测到全貌时，应准确鉴定观测点处的煤层，岩层层位及其顶底面顺序，时，应准确鉴定观测点处的煤层，岩层层位及其顶底面顺序，岩层产状、煤厚变化，以及与其伴生的次一级小构造等，然后岩层产状、煤厚变化，以及与其伴生的次一级小构造等，然后将所观测到的资料投绘到平面图和剖面图上，在图上综合分析，将所观测到的资料投绘到平面图和剖面图上，在图上综合分析，确定褶曲轴的位置延展方向。确定褶曲轴的位置延展方向。（2 2）观测描述褶曲两翼的岩层产状，褶曲宽度和幅度，褶曲的）观测描述褶曲两翼的岩层产状，褶曲宽度和幅度，褶曲的延展变化及向深部的延伸趋势。延展变化及向

9、深部的延伸趋势。一、褶曲构造一、褶曲构造2022-5-287（二）煤矿生产中褶曲构造的研究（二）煤矿生产中褶曲构造的研究3 3褶曲的探测褶曲的探测 根据已有资料判断褶曲轴的位置、方向和展布，常带有推根据已有资料判断褶曲轴的位置、方向和展布，常带有推断性。这种推断，常不能作为指导生产的依据，因此有必要进断性。这种推断，常不能作为指导生产的依据，因此有必要进行探测。对褶曲的探测，应尽可能地利用已揭露的各种资料，行探测。对褶曲的探测，应尽可能地利用已揭露的各种资料，通过作图分析，初步判断其类型和分布范围。当有些部位的构通过作图分析，初步判断其类型和分布范围。当有些部位的构造形态不清楚时，最好采用将来

10、能用于生产的造形态不清楚时，最好采用将来能用于生产的探巷探巷加以查明。加以查明。对复杂构造，控制很少的褶曲，则应在井下邻近巷道用对复杂构造，控制很少的褶曲，则应在井下邻近巷道用钻探钻探查查明。明。一、褶曲构造一、褶曲构造2022-5-288（三）褶曲的处理（三）褶曲的处理 通过对褶曲的判断、观测、探测，已基本查明它的位置、通过对褶曲的判断、观测、探测，已基本查明它的位置、方向及产状变化。在此基础上可对褶曲采取如下措施进行处理。方向及产状变化。在此基础上可对褶曲采取如下措施进行处理。1 1大型褶曲大型褶曲（1 1）褶曲轴线作为井田边界。有些大型向斜，由于轴部埋藏较）褶曲轴线作为井田边界。有些大型

11、向斜，由于轴部埋藏较深，开采困难，多作为井田边界，其两翼分别由两个或几个井深，开采困难，多作为井田边界，其两翼分别由两个或几个井田开采。有些大型宽缓背斜，两翼煤层距离较远，井下难以形田开采。有些大型宽缓背斜，两翼煤层距离较远，井下难以形成统一的生产系统，可以褶曲轴为界，两翼分别有两个井田开成统一的生产系统，可以褶曲轴为界，两翼分别有两个井田开采。采。一、褶曲构造一、褶曲构造2022-5-289（三）褶曲的处理（三）褶曲的处理 （2 2）大型褶曲在井田开拓部署中的处理方法。不是所有的）大型褶曲在井田开拓部署中的处理方法。不是所有的大型褶曲轴都必须作为井田边界，在有的井田内也可以有大型大型褶曲轴都

12、必须作为井田边界，在有的井田内也可以有大型褶曲存在。若在井田内有大型背斜构造，开拓系统中常褶曲存在。若在井田内有大型背斜构造，开拓系统中常把总回把总回风道布置在背斜轴附近，两翼煤层均可利用风道布置在背斜轴附近，两翼煤层均可利用。有些位于向斜构。有些位于向斜构造的矿井，常把造的矿井，常把运输巷道布置在向斜轴部附近，用一条运输巷运输巷道布置在向斜轴部附近，用一条运输巷解决向斜两翼的运输问题解决向斜两翼的运输问题。 如果利用立井或斜井开拓，井筒位置最好不要布置在向斜如果利用立井或斜井开拓，井筒位置最好不要布置在向斜轴部附近，因为这种井筒布置须留较大的保护井筒煤柱，损失轴部附近，因为这种井筒布置须留较

13、大的保护井筒煤柱，损失煤炭资源。大型向斜轴部的煤层顶板压力常有增大现象，必须煤炭资源。大型向斜轴部的煤层顶板压力常有增大现象，必须加强支护，否则极易发生垮塌事故。在高瓦斯矿井中，若岩层加强支护，否则极易发生垮塌事故。在高瓦斯矿井中，若岩层透气性差，背斜轴部常是瓦斯突出危险区，应引起足够重视。透气性差，背斜轴部常是瓦斯突出危险区，应引起足够重视。一、褶曲构造一、褶曲构造2022-5-2810（三）褶曲的处理（三）褶曲的处理 2 2中型褶曲中型褶曲（1 1）以褶曲轴线作为采区中心布置采区上山或下山。对开阔的）以褶曲轴线作为采区中心布置采区上山或下山。对开阔的平缓褶曲，以向斜轴作为采区中心，向两翼布

14、置回采工作面，平缓褶曲，以向斜轴作为采区中心，向两翼布置回采工作面，采区走向长可达采区走向长可达1000m1000m以上。以上。（2 2）以褶曲轴作为采区边界。在较紧闭的褶曲轴部，次一级构）以褶曲轴作为采区边界。在较紧闭的褶曲轴部，次一级构造往往发育，因此常以褶曲轴作为采区边界。造往往发育，因此常以褶曲轴作为采区边界。（3 3）工作面直接推过褶曲轴。当褶曲较宽缓，而规模不太大时，）工作面直接推过褶曲轴。当褶曲较宽缓，而规模不太大时，可布置单翼采区，工作面直接推过褶曲轴部。可布置单翼采区，工作面直接推过褶曲轴部。一、褶曲构造一、褶曲构造2022-5-2811（三）褶曲的处理（三）褶曲的处理 3

15、3小型褶曲小型褶曲（1 1）采面重开切眼生产。在小型褶曲发育地区，常见到煤层突）采面重开切眼生产。在小型褶曲发育地区，常见到煤层突然增厚或变薄，甚至不可采，使工作面无法通过，需要重新开然增厚或变薄，甚至不可采，使工作面无法通过，需要重新开掘切眼进行生产。掘切眼进行生产。（2 2）采面运输巷改造取直。煤矿要求运输巷在）采面运输巷改造取直。煤矿要求运输巷在60m60m内不能有大内不能有大的弯曲，弯曲过多无法使用。由于小褶曲存在，使煤层平巷弯的弯曲，弯曲过多无法使用。由于小褶曲存在，使煤层平巷弯弯曲曲，为满足生产要求，巷道需要改造取直。弯曲曲，为满足生产要求，巷道需要改造取直。 一、褶曲构造一、褶曲

16、构造2022-5-2812二、断裂构造二、断裂构造（一）节理（裂隙）对煤矿生产的影响及处理（一）节理（裂隙）对煤矿生产的影响及处理1 1影响钻眼爆破效果影响钻眼爆破效果 当岩石中节理发育时，炮眼方向如与主要节理组平行，不当岩石中节理发育时，炮眼方向如与主要节理组平行，不仅容易卡钎子（尤其是用仅容易卡钎子（尤其是用“一一”字型钻头），而且在爆破时沿字型钻头），而且在爆破时沿裂隙面漏气，爆破效果大大降低。所以，炮眼方向应尽量垂直裂隙面漏气，爆破效果大大降低。所以，炮眼方向应尽量垂直主要节理面布置。主要节理面布置。2 2影响开采效率影响开采效率 在回采高变质和低变质煤层时，在回采高变质和低变质煤层时

17、， 根据节理面的方向和发育根据节理面的方向和发育程度，合理布置回采工作面，可以提高生产效率。煤层中发育程度，合理布置回采工作面，可以提高生产效率。煤层中发育两组节理，一组倾向西，倾角两组节理，一组倾向西，倾角50505555，较发育；另一组与，较发育；另一组与之垂直，不太发育。若工作面由东向西推进，煤块容易顺发育之垂直，不太发育。若工作面由东向西推进，煤块容易顺发育的节理面采落，生产效率高，工作面推进快。相反则生产效率的节理面采落，生产效率高，工作面推进快。相反则生产效率低，进度慢。低，进度慢。 2022-5-2813（一）节理（裂隙）对煤矿生产的影响及处理（一）节理（裂隙）对煤矿生产的影响及

18、处理3. 3. 影响顶板控制方法影响顶板控制方法 煤层顶板岩石节理发育时煤层顶板岩石节理发育时, , 工作面顶板支护一般不能用顶工作面顶板支护一般不能用顶柱柱, , 而要采用顶梁而要采用顶梁, , 并且顶梁不能平行主要裂隙组方向，应与并且顶梁不能平行主要裂隙组方向，应与主要裂隙组有一定交角主要裂隙组有一定交角, , 以防止顶板沿裂隙面冒落。以防止顶板沿裂隙面冒落。 4 4影响工作面布置影响工作面布置 当煤层顶板节理发育时，当煤层顶板节理发育时， 回采工作面布置要考虑节理的方回采工作面布置要考虑节理的方向，向， 以利于顶板支护。以利于顶板支护。 如果工作面平行主要裂隙组方向，如果工作面平行主要裂

19、隙组方向， 容容易发生冒顶事故。易发生冒顶事故。 因此工作面布置最好与主要节理组方向有一因此工作面布置最好与主要节理组方向有一定交角或接近垂直定交角或接近垂直 。 二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2814（一）节理（裂隙）对煤矿生产的影响及处理（一）节理（裂隙）对煤矿生产的影响及处理5 5对其它方面的影响对其它方面的影响 节理发育的地段，是地下水和矿井瓦斯的良好通道。如果节理发育的地段，是地下水和矿井瓦斯的良好通道。如果工作面采前要进行瓦斯抽放，一般应使回采准备巷道与主要节工作面采前要进行瓦斯抽放，一般应使回采准备巷道与主要节理组方向成一定角度。为保证回采的安全，应在采前查明节理理组方向

20、成一定角度。为保证回采的安全，应在采前查明节理的发育程度及其与水源的导通情况。的发育程度及其与水源的导通情况。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2815（二）断层对煤矿生产的影响（二）断层对煤矿生产的影响 断层破坏了煤层的连续性和完整性，对煤矿生产造成了很断层破坏了煤层的连续性和完整性，对煤矿生产造成了很大影响。断层规模不同，对生产的影响程度不同。目前对断层大影响。断层规模不同，对生产的影响程度不同。目前对断层规模等级的划分标准尚不统一。根据煤矿工作实践，建议采用规模等级的划分标准尚不统一。根据煤矿工作实践，建议采用下列划分标准：落差大于下列划分标准：落差大于50m50m为特大型断层，落差

21、为特大型断层，落差505020m20m为大为大型断层，落差型断层，落差20205m5m为中型断层，落差小于为中型断层，落差小于5m5m为小型断层。为小型断层。 二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2816（二）断层对煤矿生产的影响（二）断层对煤矿生产的影响 断层对煤矿生产的影响主要表现在以下七个方面：断层对煤矿生产的影响主要表现在以下七个方面：1.1.影响井田划分影响井田划分 断层是井田划分的主要依据之一。在井田划分时，若井田断层是井田划分的主要依据之一。在井田划分时，若井田内存在着大断层，必然会增加岩石巷道掘进量，并给掘进、运内存在着大断层，必然会增加岩石巷道掘进量，并给掘进、运输、巷道维

22、护、矿井水和矿井瓦斯防治等带来困难。输、巷道维护、矿井水和矿井瓦斯防治等带来困难。2.2.影响井田开拓方式影响井田开拓方式 若井田内存在大型断层，煤层必然被截割成若干不连续的若井田内存在大型断层，煤层必然被截割成若干不连续的块段，断层附近煤层倾角加大，井田内煤层产状变化复杂，开块段，断层附近煤层倾角加大，井田内煤层产状变化复杂，开拓方式的选择受到限制。拓方式的选择受到限制。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2817（二）断层对煤矿生产的影响（二）断层对煤矿生产的影响3.3.影响采区和工作面布置影响采区和工作面布置 井田内不同类型中、小型断层的存在，会给回采、运输、井田内不同类型中、小型断层

23、的存在，会给回采、运输、顶板管理和正规作业循环等造成困难，使煤矿生产水平划分、顶板管理和正规作业循环等造成困难，使煤矿生产水平划分、采区划分和工作面布置受到不同程度的影响。采区划分和工作面布置受到不同程度的影响。4.4.影响安全生产影响安全生产 由于断层带岩石破碎，岩石强度降低，容易聚集瓦斯、导由于断层带岩石破碎，岩石强度降低，容易聚集瓦斯、导通地表水和地下水，引发矿井突水、瓦斯突出和坍塌冒顶事故。通地表水和地下水，引发矿井突水、瓦斯突出和坍塌冒顶事故。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2818（二）断层对煤矿生产的影响（二）断层对煤矿生产的影响5.5.增加煤炭损失量增加煤炭损失量 断层两

24、侧需留有一定宽度的断层煤柱，形成煤炭损失，断断层两侧需留有一定宽度的断层煤柱，形成煤炭损失，断层越多，断层煤柱损失量越大。层越多，断层煤柱损失量越大。6.6.增加巷道掘进量增加巷道掘进量 在巷道掘进中遇断层，可能会引起生产设计方案调整和寻在巷道掘进中遇断层，可能会引起生产设计方案调整和寻找断失煤层，导致巷道掘进量增加，甚至会形成大量废巷。找断失煤层，导致巷道掘进量增加，甚至会形成大量废巷。7.7.影响煤矿综合经济效益影响煤矿综合经济效益 煤层内断层的破坏程度与煤矿劳动生产率，吨煤成本、千煤层内断层的破坏程度与煤矿劳动生产率，吨煤成本、千吨掘进率、煤损失率和机械化开采水平等有着密切的关系，直吨掘

25、进率、煤损失率和机械化开采水平等有着密切的关系，直接影响着煤矿生产的经济效益。接影响着煤矿生产的经济效益。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2819二、断裂构造二、断裂构造（三）煤矿生产中断层的研究（三）煤矿生产中断层的研究1.1.断层的判断断层的判断 断层的出现不是孤立的，常在断层附近的煤、断层的出现不是孤立的，常在断层附近的煤、岩层中伴生一些与正常情况不同的地质现象，这岩层中伴生一些与正常情况不同的地质现象，这些现象预示者前方可能有断层存在，应作好过断些现象预示者前方可能有断层存在，应作好过断层的准备工作。在断层出现前，可能遇到的征兆，层的准备工作。在断层出现前，可能遇到的征兆，主要有

26、以下几种现象：主要有以下几种现象：2022-5-28（1 1）煤层、岩层的产状发生显著的变化时，可能有断层存在；）煤层、岩层的产状发生显著的变化时，可能有断层存在； （2 2）煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行现象时，可能）煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行现象时，可能有断层存在；有断层存在；1.1.断层的判断断层的判断二、断裂构造二、断裂构造2022-5-28（3 3）掘进巷道中经常出现明显的小褶曲（如开滦唐山煤矿），）掘进巷道中经常出现明显的小褶曲（如开滦唐山煤矿），或煤层常发生强烈揉皱，滑面增多或变为鳞片状碎煤（如淄博或煤层常发生强烈揉皱，滑面增多或变为鳞片状碎煤（如淄博龙泉矿）

27、等现象时，可能有断层存在。龙泉矿）等现象时，可能有断层存在。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2822（4 4）煤层和顶、底板中的裂隙显著增加，并有一定的规律性时，）煤层和顶、底板中的裂隙显著增加，并有一定的规律性时，可能有断层存在；可能有断层存在；（5 5）在大断层附近常伴生一系列小断层，这些小断层是判断大）在大断层附近常伴生一系列小断层，这些小断层是判断大断层的重要标志；断层的重要标志；二、断裂构造二、断裂构造2022-5-28（6 6）在高瓦斯的矿井，在巷道中瓦斯涌出量常有明显变化地段，）在高瓦斯的矿井，在巷道中瓦斯涌出量常有明显变化地段，可能有断层存在。如焦作矿务局焦西矿掘进巷道时

28、，遇断层前可能有断层存在。如焦作矿务局焦西矿掘进巷道时，遇断层前后瓦期涌出量出驼峰现象。利用这一规律，也可预见掘进前方后瓦期涌出量出驼峰现象。利用这一规律，也可预见掘进前方有断层存在。有断层存在。（7 7）充水性强的矿井，巷道接近断层时，常出现滴水、淋水以）充水性强的矿井，巷道接近断层时，常出现滴水、淋水以至涌水的现象，可能有断层存在。至涌水的现象，可能有断层存在。 瓦斯增加大显驼峰瓦斯增加大显驼峰二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2824（三）煤矿生产中断层的研究（三）煤矿生产中断层的研究2. 2. 断层的观测断层的观测（1 1）确定断层位置确定断层位置。在井下从已知测点用皮尺丈量距离。

29、在井下从已知测点用皮尺丈量距离, ,以确定断层以确定断层的位置。对于落差较大的断层，往往出现数个断裂面，要找出主要断的位置。对于落差较大的断层，往往出现数个断裂面，要找出主要断裂面的确切位置并把测量结果绘在巷道平面图或剖面图上。裂面的确切位置并把测量结果绘在巷道平面图或剖面图上。（2 2）观察断层面特征观察断层面特征。观察断层面的产状。观察断层面的产状( (是平坦的、粗糙不平的、是平坦的、粗糙不平的、还是舒缓波状的还是舒缓波状的) )；断层面擦痕特征；断层破碎带的宽度及其变化；断层面擦痕特征；断层破碎带的宽度及其变化；破碎带充填物特征破碎带充填物特征( (是断层角砾岩、糜棱岩还是断层泥是断层角

30、砾岩、糜棱岩还是断层泥) )；充填物的成；充填物的成分分大小大小排列及胶结情况。排列及胶结情况。（3 3）观察断层的伴生派生构造观察断层的伴生派生构造。对断层上、下两盘的煤岩层产状、。对断层上、下两盘的煤岩层产状、厚度变化、牵引现象、羽状节理、帚状构造等进行观察厚度变化、牵引现象、羽状节理、帚状构造等进行观察, ,为确定断层为确定断层性质和寻找断失煤层取得依据。性质和寻找断失煤层取得依据。 二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2825（三）煤矿生产中断层的研究（三）煤矿生产中断层的研究2. 2. 断层的观测断层的观测（4 4）确定断层性质及断层力学性质确定断层性质及断层力学性质。在上述观察基

31、础上，结合矿井。在上述观察基础上，结合矿井构造规律，确定断层性质，同时还应确定断层面的力学性质（是压性构造规律，确定断层性质，同时还应确定断层面的力学性质（是压性面、张性面或是扭裂面等）。面、张性面或是扭裂面等）。（5 5）测量断层面产状测量断层面产状。可在断层面上用罗盘直接测量，还可从巷道。可在断层面上用罗盘直接测量，还可从巷道两帮断层面同标高两点拉皮尺，用罗盘测皮尺方位，得到断层面走向。两帮断层面同标高两点拉皮尺，用罗盘测皮尺方位，得到断层面走向。断层面倾角可以直接测量真倾角，也可测量断层在巷道方向上的伪倾断层面倾角可以直接测量真倾角，也可测量断层在巷道方向上的伪倾角，然后换算出真倾角。角

32、，然后换算出真倾角。（6 6）确定断层的落差确定断层的落差。落差系指断层两盘同一层面断失点之间的标。落差系指断层两盘同一层面断失点之间的标高差。除测量落差之外，还要测量地层断距。当断距较大时，根据断高差。除测量落差之外，还要测量地层断距。当断距较大时，根据断层两盘煤岩层层位对比并结合地层柱状图，可推算出地层断距。层两盘煤岩层层位对比并结合地层柱状图，可推算出地层断距。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2826（三）煤矿生产中断层的研究（三）煤矿生产中断层的研究3 3断层的探测（断失煤层的寻找）断层的探测（断失煤层的寻找） 在掘进过程中遇到落差较大的断层时，常不能看到另一盘在掘进过程中遇到落

33、差较大的断层时，常不能看到另一盘的煤层，由此需寻找断失煤层。因此，确定断层性质和断距已的煤层，由此需寻找断失煤层。因此，确定断层性质和断距已成为正确决定巷道掘进方向的重要问题。目前，煤矿中判断断成为正确决定巷道掘进方向的重要问题。目前，煤矿中判断断层性质和确定断距的方法主要有以下五种：层性质和确定断距的方法主要有以下五种：（1 1）层位对比法。根据巷道揭露的断层两盘煤岩层层位，寻找）层位对比法。根据巷道揭露的断层两盘煤岩层层位，寻找断失煤层位置。断失煤层位置。 在开采多煤层的矿井，由于断层常把不同煤层错接在一起，在开采多煤层的矿井，由于断层常把不同煤层错接在一起，掘煤巷时断层不易识别，容易漏掉

34、断层。此时要特别注意掌握掘煤巷时断层不易识别，容易漏掉断层。此时要特别注意掌握各煤层的煤岩特征和顶底板岩性，准确鉴定巷道的掘进层位。各煤层的煤岩特征和顶底板岩性，准确鉴定巷道的掘进层位。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2827（三）煤矿生产中断层的研究（三）煤矿生产中断层的研究3 3断层的探测（断失煤层的寻找）断层的探测（断失煤层的寻找）（2 2）伴生派生构造判断法。断层附近常伴生派生一些小型或微）伴生派生构造判断法。断层附近常伴生派生一些小型或微型构造，在成因上与断层有联系，在分布上与断层相伴随。它型构造，在成因上与断层有联系，在分布上与断层相伴随。它们既可作为断层存在的标志，又可作为

35、判断断层性质、推测断们既可作为断层存在的标志，又可作为判断断层性质、推测断失煤层位置的依据。主要伴生派生构造有：牵引褶曲、断层擦失煤层位置的依据。主要伴生派生构造有：牵引褶曲、断层擦痕、伴生小断层、断层面上的煤线（导脉）、羽状裂隙和帚状痕、伴生小断层、断层面上的煤线（导脉）、羽状裂隙和帚状构造等。构造等。（3 3）规律类推法。随着矿井地质资料的积累，对矿区出现的断）规律类推法。随着矿井地质资料的积累，对矿区出现的断层得到某些规律性认识，并据此指导断失煤层的寻找。层得到某些规律性认识，并据此指导断失煤层的寻找。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2828（三）煤矿生产中断层的研究（三）煤矿生产

36、中断层的研究3 3断层的探测（断失煤层的寻找）断层的探测（断失煤层的寻找）（4 4）作图分析法。充分利用各种矿图（包括矿井地质剖面图、水平）作图分析法。充分利用各种矿图（包括矿井地质剖面图、水平地质切面图、煤层底板等高线图等），将新揭露的断层位置点投绘在地质切面图、煤层底板等高线图等），将新揭露的断层位置点投绘在图上，根据断层产状进行上下左右对比连接，如与已查明的某条断层图上，根据断层产状进行上下左右对比连接，如与已查明的某条断层产状近似一致、特征相同，并能自然连接，就认为新断层是已知断层产状近似一致、特征相同，并能自然连接，就认为新断层是已知断层的延续，由此推断新断层的性质和规模。的延续，由

37、此推断新断层的性质和规模。（5 5）生产勘探法。生产勘探的手段主要有钻探和巷探，此外还有物）生产勘探法。生产勘探的手段主要有钻探和巷探，此外还有物探手段。一般在断层性质已经确定，生产上又需要掘进过断层的巷道探手段。一般在断层性质已经确定，生产上又需要掘进过断层的巷道时，可采用巷探。当断层性质及断距均不明确，生产上又需要先查明时，可采用巷探。当断层性质及断距均不明确，生产上又需要先查明断层再确定掘进方向时，采用钻探。钻探原则上采用井下钻探，可以断层再确定掘进方向时，采用钻探。钻探原则上采用井下钻探，可以选用水平、倾斜、铅直和扇形群孔等方式达到勘探目的。选用水平、倾斜、铅直和扇形群孔等方式达到勘探

38、目的。 二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2829（四）（四） 断层的处理断层的处理1 1开拓设计阶段对断层的处理开拓设计阶段对断层的处理（1 1）井田边界和采区边界的确定。凡是井田内遇到落差大于）井田边界和采区边界的确定。凡是井田内遇到落差大于50m50m的特大型断层时的特大型断层时, ,应以该大型断层作为井田边界。应以该大型断层作为井田边界。 划分采区时，也应以断层作为采区边界，但采区的走向长划分采区时，也应以断层作为采区边界，但采区的走向长度应尽量与正常采区走向长度近似。一般当两条断层之间的煤度应尽量与正常采区走向长度近似。一般当两条断层之间的煤层走向长度大于层走向长度大于80080

39、01000m1000m时，可以这两条断层为界划为一个时，可以这两条断层为界划为一个采区，用双翼上山方案进行开采；当断层落差大于采区，用双翼上山方案进行开采；当断层落差大于20m20m，断层之，断层之间走向长度在间走向长度在400400500m500m时，以断层为界划分采区，用单翼上山时，以断层为界划分采区，用单翼上山方案开采。方案开采。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2830（四）（四） 断层的处理断层的处理（2 2）井筒位置的选择。一般立井井筒要布置在倾角较大的大断）井筒位置的选择。一般立井井筒要布置在倾角较大的大断层下盘，距断层层下盘，距断层303050m50m以外的位置。以外的位置

40、。 对于倾角小的断层，立井井筒无法避开断层时，只能在对于倾角小的断层，立井井筒无法避开断层时，只能在井筒施工过程中采取必要的保安措施，选择煤层层数少的地井筒施工过程中采取必要的保安措施，选择煤层层数少的地点穿过断层，且井底车场的位置要避开断层带。斜井井筒也点穿过断层，且井底车场的位置要避开断层带。斜井井筒也要以同样的原则处理。要以同样的原则处理。（3 3）运输大巷的布置。运输大巷是需布置在较坚硬的岩层中，）运输大巷的布置。运输大巷是需布置在较坚硬的岩层中，且尽量少改变方向。但在断层错动处，断层上、下盘的煤岩且尽量少改变方向。但在断层错动处，断层上、下盘的煤岩层位移较大，甚至与另一盘的含水层相遇

41、，因此必须考虑巷层位移较大，甚至与另一盘的含水层相遇，因此必须考虑巷道的改道问题。道的改道问题。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2831（四）（四） 断层的处理断层的处理（4 4）采区内块段划分。被断层切割破坏的地区，要综合考虑断）采区内块段划分。被断层切割破坏的地区，要综合考虑断层的位置、落差、被切割块段的大小和形态，以及已有的生层的位置、落差、被切割块段的大小和形态，以及已有的生产系统等因素来划分开采块段，要尽可能地将较大断层留在产系统等因素来划分开采块段，要尽可能地将较大断层留在各块段之间的煤柱当中。各块段之间的煤柱当中。（5 5）井田开拓方式的确定。选择井田开拓方式时，要考虑各种

42、）井田开拓方式的确定。选择井田开拓方式时，要考虑各种地质因素的影响，其中断层占重要地位。在缓倾斜煤层中，地质因素的影响，其中断层占重要地位。在缓倾斜煤层中，用斜井开拓较好，但是如果煤层遭到断层破坏，产状发生变用斜井开拓较好，但是如果煤层遭到断层破坏，产状发生变化，就应采用立井结合主要石门的开拓方式。化，就应采用立井结合主要石门的开拓方式。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2832（四）（四） 断层的处理断层的处理2 2巷道掘进阶段对断层的处理巷道掘进阶段对断层的处理 当煤层平巷遇斜交正断层，如果断层带的压力不大并没当煤层平巷遇斜交正断层，如果断层带的压力不大并没有瓦斯及水的威胁时，可沿断层

43、带掘进并进入另一盘煤层；有瓦斯及水的威胁时，可沿断层带掘进并进入另一盘煤层；如果断层带岩石破碎、压力大、又有瓦斯和水的威胁时，则如果断层带岩石破碎、压力大、又有瓦斯和水的威胁时，则不能紧靠断层面开掘巷道，而应使巷道穿过断层后，距断层不能紧靠断层面开掘巷道，而应使巷道穿过断层后，距断层面一定距离，平行断层走向开掘石门进入另一盘煤层。面一定距离，平行断层走向开掘石门进入另一盘煤层。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-28332 2巷道掘进阶段对断层的处理巷道掘进阶段对断层的处理（1 1）平巷过断层。平巷过断层分为穿过煤层顶板（或底板）和）平巷过断层。平巷过断层分为穿过煤层顶板（或底板）和顺断层面

44、掘进两种方式。顺断层面掘进两种方式。 当煤层平巷遇断层后，要求不改变巷道坡度而可改变巷当煤层平巷遇断层后，要求不改变巷道坡度而可改变巷道的方向过断层，其中有破顶板掘进和破底板掘进两种情况。道的方向过断层，其中有破顶板掘进和破底板掘进两种情况。至于是选择前者还是后者，应根据岩性有利施工、距离短和至于是选择前者还是后者，应根据岩性有利施工、距离短和少丢煤等因素综合考虑。少丢煤等因素综合考虑。 二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2834（2 2）倾斜巷道过断层。上山、下山等倾斜巷道遇断层后，可以）倾斜巷道过断层。上山、下山等倾斜巷道遇断层后，可以根据生产的要求采取多种形式通过断层。根据生产的要求

45、采取多种形式通过断层。 当断层落差较小时，根据断失盘是上升还是下降盘分别当断层落差较小时，根据断失盘是上升还是下降盘分别采用采用挑顶挑顶、挖底挖底或或挑顶挖底挑顶挖底相结合的方式通过断层。无论选相结合的方式通过断层。无论选择什么方式，都必须使改变后的巷道坡度变化不大，有利于择什么方式，都必须使改变后的巷道坡度变化不大，有利于运输。当断层落差较大时，为防止丢煤和少掘巷道，可根据运输。当断层落差较大时，为防止丢煤和少掘巷道，可根据巷道用途（运输巷或回风巷）、断层面和煤层面产状（同向巷道用途（运输巷或回风巷）、断层面和煤层面产状（同向或反向）、断层性质等采用改变巷道坡度或掘石门的办法通或反向）、断层

46、性质等采用改变巷道坡度或掘石门的办法通过断层。过断层。（四）（四） 断层的处理断层的处理2 2巷道掘进阶段对断层的处理巷道掘进阶段对断层的处理二、断裂构造二、断裂构造2022-5-28353 3回采阶段对断层的处理回采阶段对断层的处理（1 1）采用强行通过的方法。当断层落差较小，并满足下列情况）采用强行通过的方法。当断层落差较小，并满足下列情况之一者，可以采用强行通过断层的方法。之一者，可以采用强行通过断层的方法。在普采及炮采工作面内，断层落差小于煤厚时；在普采及炮采工作面内，断层落差小于煤厚时；在综采工作面内，当断层两盘对接部分的煤厚大于液压支架在综采工作面内，当断层两盘对接部分的煤厚大于液

47、压支架的最小支撑高度时；的最小支撑高度时；在综采工作面内，当断层两盘对接部分的煤厚小于液压支架在综采工作面内，当断层两盘对接部分的煤厚小于液压支架最小支撑高度，但煤层顶底板岩性较软，采煤机能切割时。最小支撑高度，但煤层顶底板岩性较软，采煤机能切割时。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-28363 3回采阶段对断层的处理回采阶段对断层的处理（2 2）采用重开切眼的方法。当断层落差大于煤厚时，对于倾向）采用重开切眼的方法。当断层落差大于煤厚时，对于倾向断层或斜交断层可采用重开切眼的方法，即提前在断层另一断层或斜交断层可采用重开切眼的方法，即提前在断层另一盘重新开掘切眼，待工作面推进到断层处，停止

48、回采，工作盘重新开掘切眼，待工作面推进到断层处，停止回采，工作面搬家到新切眼内继续开采。面搬家到新切眼内继续开采。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2837（3 3）采用划小工作面的方法。当断层落差大于煤厚时，对于走）采用划小工作面的方法。当断层落差大于煤厚时，对于走向断层，可在断层两侧补掘中间平巷，把原来一个采面划分向断层，可在断层两侧补掘中间平巷，把原来一个采面划分为两个采面分别回采。对于落差一端大、一端小的斜交断层，为两个采面分别回采。对于落差一端大、一端小的斜交断层，可采用合采与分采相结合的方法，把断层上、下盘煤层结合可采用合采与分采相结合的方法，把断层上、下盘煤层结合起来开采。起

49、来开采。二、断裂构造二、断裂构造2022-5-2838第二节第二节 煤层厚度煤层厚度 煤层厚度变化是影响煤矿生产的主要地质因素之一。煤层厚度变化是影响煤矿生产的主要地质因素之一。煤层发生分叉、变薄、尖灭等厚度变化，直接影响煤矿煤层发生分叉、变薄、尖灭等厚度变化，直接影响煤矿正常生产。正常生产。一、煤层厚度变化的原因及变化特征一、煤层厚度变化的原因及变化特征 煤层厚度变化是多种多样的，但就其成因来说，可煤层厚度变化是多种多样的，但就其成因来说，可分为分为原生变化原生变化和和后生变化后生变化两大类。两大类。 2022-5-2839第二节第二节 煤层厚度煤层厚度（一）煤层厚度的原生变化（一）煤层厚度

50、的原生变化 煤层厚度的原生变化是指泥岩层堆积过程中，在形煤层厚度的原生变化是指泥岩层堆积过程中，在形成煤层顶板岩层的沉积物覆盖以前，由于地壳活动，沉成煤层顶板岩层的沉积物覆盖以前，由于地壳活动，沉积环境变迁等各种地质因素的影响而引起的煤层形态和积环境变迁等各种地质因素的影响而引起的煤层形态和厚度变化。原生变化主要包括厚度变化。原生变化主要包括地壳不均衡沉降地壳不均衡沉降引起的煤引起的煤层分叉、变薄、尖灭、层分叉、变薄、尖灭、泥炭沼泽古地形泥炭沼泽古地形对煤层形态和煤对煤层形态和煤厚的影响、厚的影响、河流同生冲蚀河流同生冲蚀、海水同生冲蚀海水同生冲蚀等四种原因。等四种原因。 泥岩灰岩砂岩灰岩C2

51、h2 m2 0 m2022-5-2840第二节第二节 煤层厚度煤层厚度（二）煤层厚度的后生变化（二）煤层厚度的后生变化 煤层厚度的后生变化是指煤层被沉积物覆盖以后，煤层厚度的后生变化是指煤层被沉积物覆盖以后，或煤系形成以后，由于或煤系形成以后，由于河流剥蚀河流剥蚀、构造变动构造变动、岩浆侵入岩浆侵入、岩溶陷落岩溶陷落等各种地质因素的影响而引起煤层形态和厚度等各种地质因素的影响而引起煤层形态和厚度变化。变化。 2022-5-2841第二节第二节 煤层厚度煤层厚度二、煤层厚度变化对生产的影响 1.影响采掘布置 原分层开采的厚煤层，由于煤厚变薄，只能改为单层开采。原一次采全厚的煤层，由于煤层增厚，又

52、要改为分层开采。2.影响计划生产 工作面内煤层变薄，引起工作面回采提前，造成采掘失调。工作面接续紧张。采掘工作面，对煤层稳定程度要求更高，煤厚变化影响生产效率。2022-5-2842第二节第二节 煤层厚度煤层厚度二、煤层厚度变化对生产的影响二、煤层厚度变化对生产的影响3 3影响采煤工艺影响采煤工艺 我国的采煤工艺，按机械化水平的高低依次为综采、我国的采煤工艺，按机械化水平的高低依次为综采、高档普采、普采、炮采，不正规开采等五类。煤层厚度高档普采、普采、炮采，不正规开采等五类。煤层厚度的变化直接影响采煤工艺、采煤方法的选择。的变化直接影响采煤工艺、采煤方法的选择。 特别是综采对煤层厚度的稳定程度

53、要求更高。如果特别是综采对煤层厚度的稳定程度要求更高。如果煤层变薄甚至小于液压支架的最小高度时，需要增加破煤层变薄甚至小于液压支架的最小高度时，需要增加破顶或破底工序，影响生产效率，甚至会因煤层变薄使工顶或破底工序，影响生产效率，甚至会因煤层变薄使工作面中断生产。作面中断生产。2022-5-2843第二节第二节 煤层厚度煤层厚度二、煤层厚度变化对煤矿生产的影响二、煤层厚度变化对煤矿生产的影响4 4掘进率增高掘进率增高 为探明煤层厚度变化，需多开巷道进行专门探测，为探明煤层厚度变化，需多开巷道进行专门探测，使掘进率相应增高。使掘进率相应增高。5 5采出率降低采出率降低 煤层厚度变化大，常造成回采

54、工作中的面积损失和煤层厚度变化大，常造成回采工作中的面积损失和厚度损失，从而降低了采出率。厚度损失，从而降低了采出率。 2022-5-2844第二节第二节 煤层厚度煤层厚度三、煤层厚度变化的研究和处理三、煤层厚度变化的研究和处理（一）煤层厚度变化的观测和探测（一）煤层厚度变化的观测和探测1 1煤层的观测煤层的观测1 1）煤层的观测内容）煤层的观测内容（1 1）煤层结构。要查明煤层的各个分层和夹石层，观）煤层结构。要查明煤层的各个分层和夹石层，观测夹石层的层数、厚度、岩性及其与煤层的接触关系。测夹石层的层数、厚度、岩性及其与煤层的接触关系。对于煤层的结核、包裹体也要注意观测。对于煤层的结核、包裹

55、体也要注意观测。（2 2）煤层厚度。要实测煤层的总厚度和各分层厚度，）煤层厚度。要实测煤层的总厚度和各分层厚度，要注意观测煤层厚度变化及其地质特征。要注意观测煤层厚度变化及其地质特征。2022-5-2845第二节第二节 煤层厚度煤层厚度（3 3）煤层顶底板：岩石性质、厚度及其与煤层的接触关系，）煤层顶底板：岩石性质、厚度及其与煤层的接触关系，顶底板裂隙的发育程度，以及岩石的稳固性、可塑性及膨胀顶底板裂隙的发育程度，以及岩石的稳固性、可塑性及膨胀性等。性等。（4 4）煤岩煤质：一般只观测煤的颜色、光泽、裂隙、硬度及）煤岩煤质：一般只观测煤的颜色、光泽、裂隙、硬度及脆度等物理性质，煤的结构与构造等

56、特征。脆度等物理性质，煤的结构与构造等特征。（5 5）煤层含水性：干燥（无水）、潮（滴水）、湿（淋水）、）煤层含水性：干燥（无水）、潮（滴水）、湿（淋水）、含水（涌水）等四种情况。含水（涌水）等四种情况。（6 6）煤层产状：走向、倾向、倾角，以及测定其他构造变动）煤层产状：走向、倾向、倾角，以及测定其他构造变动所显示的形迹。所显示的形迹。2022-5-2846第二节第二节 煤层厚度煤层厚度2 2）煤层的观测方法）煤层的观测方法 通常，井下煤层观测工作是结合井巷及钻探的地质通常，井下煤层观测工作是结合井巷及钻探的地质编录一起进行的。其常用的观测方法简述如下：编录一起进行的。其常用的观测方法简述如

57、下：（1 1）用井巷观测基线测制煤层剖面，或以一定间距的）用井巷观测基线测制煤层剖面，或以一定间距的煤层柱状、迎头素描及顶（底）板标高来控制煤层的结煤层柱状、迎头素描及顶（底）板标高来控制煤层的结构及其构造形态，并测出各个变化点的煤层产状。构及其构造形态，并测出各个变化点的煤层产状。（2 2）利用井巷和钻探揭露来测量煤层厚度。一般要测）利用井巷和钻探揭露来测量煤层厚度。一般要测出煤层的真厚度，只有在受到观测条件限制时，才可测出煤层的真厚度，只有在受到观测条件限制时，才可测量煤层假厚度，然后再换算成真厚度。对于煤层增厚、量煤层假厚度，然后再换算成真厚度。对于煤层增厚、变薄、分叉、尖灭、断失、褶皱

58、等厚度变化的位置及影变薄、分叉、尖灭、断失、褶皱等厚度变化的位置及影响范围，应在井下现场绘制平面草图，必要时要绘制反响范围，应在井下现场绘制平面草图，必要时要绘制反映变化特征的细部素描图。映变化特征的细部素描图。 2022-5-2847第二节第二节 煤层厚度煤层厚度2 2）煤层的观测方法）煤层的观测方法（3 3）煤层观测点的布置，应按煤层的稳定程度和实际）煤层观测点的布置，应按煤层的稳定程度和实际情况确定（可参照表情况确定（可参照表12-112-1）。）。（4 4）一般应以沉积岩石学方法来鉴定煤层顶底板。根据井）一般应以沉积岩石学方法来鉴定煤层顶底板。根据井巷支护及现场管理的需要，有时要进行顶

59、底板岩石物理力巷支护及现场管理的需要，有时要进行顶底板岩石物理力学性质的试验和顶板裂隙的测量统计。学性质的试验和顶板裂隙的测量统计。 煤层稳定性 稳定煤层 较稳定煤层 不稳定煤层 极稳定煤层 观测点间距m 501002550102510表表12-1 12-1 煤层观测点间距煤层观测点间距2022-5-2848第二节第二节 煤层厚度煤层厚度2 2）煤层的观测方法）煤层的观测方法（5 5）煤岩分层描述的观测点，应力求是一个新鲜的连）煤岩分层描述的观测点，应力求是一个新鲜的连续剖面。对于层位稳定、厚度大于续剖面。对于层位稳定、厚度大于2cm2cm的夹石层，必须的夹石层，必须单独分出。有特殊意义的标志

60、层或煤岩类型也要单独分单独分出。有特殊意义的标志层或煤岩类型也要单独分层进行观测。层进行观测。（6 6）在上述特征观测基础上，将井下收集的各种煤层）在上述特征观测基础上，将井下收集的各种煤层资料，均需填绘在采掘工程平面图上。填绘的资料包括：资料，均需填绘在采掘工程平面图上。填绘的资料包括：煤层观测点、有顶底板岩性的煤层小柱状图、附有煤质煤层观测点、有顶底板岩性的煤层小柱状图、附有煤质化验简表，以及其他说明煤层和顶、底板变化的资料。化验简表，以及其他说明煤层和顶、底板变化的资料。此外，根据需要还可编制煤层等厚线图及煤质等值线图。此外，根据需要还可编制煤层等厚线图及煤质等值线图。 2022-5-2