矿井地质及瓦斯地质基础.ppt

1、坑道地质与瓦斯气体地质基础知识的讲解，第一部分坑道地质基础知识，1、石炭系地层的概念是煤层本身和云同步伴随着岩层的生成，如果它们是在同一时期形成的，通常被称为某个地质时期的石炭系地层。 2、石炭系石炭系是含煤层的沉积岩体系，它们在成因上紧密相连，相互几乎连续地堆积。 3、煤田同地史发展过程中形成的含煤岩系，是后期改造留下的较连续分布地区，即地质历史过程中含碳物质堆积而成的大面积含煤地带称为煤田。 4、井田给了矿山开采的部分煤田。 5、矿区由于地理、地质、技术、经济等原因，与几个井田合并开发的区域相邻。 6、煤层的厚度是指煤层水平之间，即煤层掌门人大板块之间的垂直距离。 可分为煤层的总厚度、采集

2、的厚度、有益的厚度。 煤层总厚度是煤层顶板间的各煤层的厚度和夹石层的厚度的总和，所采取的厚度是现在的经济技术条件可以开采的厚度或者煤层的厚度的总和，所采取的有益的厚度是煤层顶板间的各煤层的总和。 7、蕴藏量计算时的煤层厚度确定原则煤层中硅灰的单层厚度在0.05米以下时，可以同时计算硅灰和煤炭。 煤层中煤矸石单层厚度大于规定煤层最低可采煤厚度时，煤矸石分离的煤层应作为独立煤层分别计算蕴藏量。 煤层中夹杂混凝土的单层厚度小于规定的煤层最低可采厚度时，煤层不作为独立煤层。 煤层厚度在混凝土厚度以上时，上下煤层合起来作为煤层的厚度。 各煤层总厚度在规定的最低可开采厚度以上时为云同步，混凝土总厚度不超过

3、煤层总厚度的12时，各煤层总厚度为煤层的采用大楼厚度。8、煤层中的矮、结核、包裹体和化石结核：指与成分、结构、颜色、围岩明显不同的块状矿物的集合体。 包裹体：指陆源沉积物沉积时被水流冲刷而被沉积物包裹的岩石碎屑，其特征是无筛选和研圆。 化石：地层中保存的古生物遗体和遗迹称为化石。 9、煤层构造是指煤层中含有其他岩石穿山鼠开关的情况。 分为：个简单结构和复杂结构两种。 简单的构造：煤层中是否含有部分的穿山鼠开关被称为简单的构造。 复杂构造：煤层中含有一层以上稳定的岩石穿山鼠开关，被称为复杂构造。10、煤层顶板的分类根据岩石力学性质和移动崩塌性质，假顶板，直接顶板和老顶板3种假顶板：与煤层顶板紧密

4、接触，厚度一般在0.30.5米以下，可以分为采煤和云同步容易掉落的岩层。 直接掌门人：位于煤层或伪掌门人上的层或几层的岩层中，一般在拆除柱或移动架子后容易掉落。 老顶：直接在顶上或煤层上的坚硬岩层，可以维持较大的浮动面积，一般风不易下落。 11、煤层按厚度如何分类根据厚度对开采技术的影响，薄煤层1.3米中厚煤层1.33.5米厚煤层3.5米12，根据煤层按倾斜角如何分类：水平煤层5的平缓倾斜煤层522 倾斜煤层2545急倾斜煤层45、煤层(岩)层的产状要素煤层产状要素是指煤层的空间形态和分布方向，可以用方向、倾向和倾斜角表示。 方向：煤(岩)层的倾斜水平与假想水平面的交线称为方向线，是水平线。

5、方向线向两侧延伸的方向称为方向，它表示岩层水平方向的展布(参照图1 )的倾向：与煤(岩)倾斜水平的方向线垂直，向下的倾斜线向水平面的心理投射所指的方向。 表示煤层的倾斜方向(参照图1 )。 倾斜角：夹在煤(岩)层倾斜面与假想水平面之间的锐角，即倾斜线与水平面之间的角度。 倾斜角的大小反映煤层的倾斜程度(参照图1 )。垂直于煤(岩)层测得的倾斜角称为正倾斜角，其他方向测得的角度均为视角，视角始终小于正倾斜角(参照图2 )。 一般只需测定煤(岩)层的倾向和真实倾斜即可。 煤(岩)层产状的记录方法一般为14550“左侧(145 )是煤(岩)层的倾向，右侧(50 )是倾斜角。 14、所谓地质构造是指在

6、地壳运动过程中，岩层改变原始的埋藏状态，发生一定的变形和位移，并产生了新的构造，称为地质构造。 构造形态主要有褶皱构造和断裂构造，15、地质构造基本形态沉积建造和煤层开始形成时，一般是水平或近似水平。 在云同步中，在一定范围内分布也是连续完整的。 之后，受到地壳运动的影响，岩层发生褶皱和断裂，改变了岩层和煤层的原始形态和产状，形成了单斜结构、褶皱结构、断裂结构等基本形态。 16、单斜构造在一定范围内基本向同一方向倾斜，倾斜角也相似的一组岩层形成的构造。 在大范围内，单斜构造是其他构造的一部分，例如褶皱的一翼或断层的一盘。 17、褶皱结构、褶皱曲、背斜和斜褶皱结构：岩层在水平力作用下呈波状哩溜歪

7、斜，但维持岩层连续性和完全性的结构形态称为褶皱结构。 褶曲：褶曲构造各自弯曲成褶曲，褶曲分为斜和斜。 背斜：岩层在断面上表现为层面突起的弯曲。 在水平切片，核部表现为旧岩层，两翼表现为新岩层。 斜：岩层在断面上表现为层面凹陷的弯曲。 在水平切片，核部表现为新岩层，两翼表现为老岩层。 18、折叠结构对矿山生产有什么影响？ 井田内中大褶曲影响采区区分和大巷位置的选择影响被照面的配置顶板的压力增大，容易发生突进事故的气体压强力增大，突出危险性增大的煤的厚度变化影响生产的巷道弯曲，影响运输的机械化采煤。 19、断裂构造是指地壳中的岩层在力的作用下变形，当力达到或超过岩层的强度极限时，岩层的连续性和完全

8、性被破坏，在一定的方向和场所，岩层发生破裂或显着位移，产生破坏的是破坏构造。 断裂结构分裂隙(节理)和断层。 20、什么是裂缝，岩层受力断裂后，断裂面两侧岩体未发生明显位移。 常见的裂缝有开口的、闭口的、隐蔽的3种。 如果裂隙有规则组合，则称为节理(裂隙)系统或节理组。 21 .断层和断层要素的岩层沿着断层面显着位移的破坏构造叫断层。 断层要素是断层面、断层线、断层盘和断层距离。 断层面：岩层断裂后，发生两个断块相互错动的错动面。 如果位移沿破碎带而不是沿表面发生，则此带称为断层破碎带。 22、裂隙的分类按成因分为原生裂隙和二次裂隙的原生裂隙是成岩过程中形成的裂隙。 一般伸长不远，形状不规则，

9、没有共同的伸长方向。 在煤层中只在光亮性煤的带内发育。 二次裂缝可以分为结构性裂缝和非结构性裂缝。 构造龟裂是在构造变动作用的影响下岩石变形过程中产生的龟裂。 这种裂缝既可以分布在较小的面积上，也可以生长在较大的区域上，延伸到很远的地方，有一定的规则就可以在云同步上切下不同的岩层。 非结构性裂纹是由外力和重力的作用形成的裂纹。 例如风化裂隙、滑动裂隙、崩塌和陷落裂隙、减压裂隙等。 此类裂缝多限于地表，规模不大，延长不远，分布不规则，多为开口裂隙。 根据力的性质，剪切裂隙和张裂隙剪切裂隙是岩石由剪切应力形成的裂隙。 岩层中经常有两组与云同步共轭的剪切裂隙系统“x”型裂隙系统。 这样的裂缝是平坦的

10、，延伸方向是稳定的。煤和页岩等柔软的岩层上经常出现光滑的裂缝和伤痕。 张裂隙是由张应力引起的裂隙。 褶曲岩层在轴部发达，与岩层面大致垂直，或者沿着形成的剪切裂隙面形成锯齿状裂隙的情况较多。 张裂隙一般裂隙略微开放，该裂隙广泛发达于褶皱曲岩层，在断层附近也常发生。 裂隙面粗糙，通常没有擦伤，通常延伸到很远的地方。 根据裂缝方向与岩层方向的关系，可分为方向裂缝、倾向裂缝和斜交裂缝。 裂缝与岩层平行进行时，这裂缝走向裂缝。 此类裂缝表面粗糙，一般无划痕，伸长不良，裂面开裂。 如果裂缝的方向与岩层的方向垂直，则该裂缝为倾向裂隙。 这样的裂隙裂隙面粗糙的开口多，延伸到很远，充满矿脉的情况很多。 裂缝与岩

11、层斜交时，该裂缝为斜交裂缝。 这种裂纹的性质与剪切裂纹相同。 根据裂纹的方向与褶皱曲轴的方向的关系，纵裂纹、与横裂纹斜交的间隙的方向与褶皱曲轴的方向一致时，该间隙为纵裂纹。 当狭缝在与褶皱曲轴正交的方向上行走时，该狭缝为横向狭缝。 裂缝与褶曲轴倾斜相交时，该裂缝为斜交裂。 纵裂隙和横裂隙一般与岩层面正交，在横断面或纵断面呈扇状分布，其生成与岩层的弯曲和中枢趋势有关，局部张裂隙多。 斜交裂隙的特征与剪切裂隙相同。 23、裂隙与井架的关系裂隙发育区、岩层稳定性差，巷道和开采区的布置一般不宜与主要裂隙组方向平行，以锐角或垂直为宜，否则容易形成单手或突头。 被照面的推进方向与主要裂隙群趋势一致，能提高

12、掘进效率。 24、裂隙与井巷掘进的关系在裂隙发达的煤、岩层中，炮击布置应尽量垂直于主要裂隙面，提高爆破效果，炮击间隔也大。 煤层顶板岩石裂缝发展时，支座顶南朝梁与主要裂缝方向不平等，防突。 25、裂隙和地下水关系裂隙破碎带是地下水的较好通道，裂隙的发育程度与坑道涌水量有密切关系。 特别是张性裂隙和两组裂隙的交叉地带，富水性和导水性强，在施工中应予重视。 26、裂隙与坑道瓦斯气体的关系裂隙不仅是瓦斯气体存在的空间，也是运输和释放的通路。 如果巷道与主要裂缝群方向垂直或斜交，则部分瓦斯气体释放到巷道空间，如果巷道掘进方向与主要裂缝方向平行，则难以释放瓦斯气体，增加采掘时瓦斯气体突出的危险。 26、

13、断层的分类可以根据断层两盘相对移动的方式将断层分为正断层、逆断层和平行断层。 根据与区域结构的线方向的关系，将断层分为纵断层、横断层、斜断层。 根据断层方向与地层产状的关系将断层分为方向断层、倾向断层、斜交断层和层断层。 根据断层在断面上的组合形态，将断层分为阶梯状断层、地堑、地垒、层积瓦状构造。 根据断层的平面组合形态，将断层分为环、放射性、扭转、平行式、帘式、转换等断层。 常用的分类方法是第一类。27、正断层、逆断层与平行断层的正断层：在断层的两盘相对位移中，上盘相对上升，上盘相对下降的断层称为正断层。 逆断层：在断层两盘的相对位移中，上盘相对下降、下盘相对上升的断层被称为正断层。 平行断

14、层：岩层断裂后，上下两层岩层水平移动，无明显位移。 28、断层影响煤矿生产大断层影响井田分区影响采矿影响安全工作导致煤炭资源损失巷道掘进率提高。、29、断层与井巷配置的关系断层的性质规模、断距的大小和断层的性质，直接影响井田分区和采区、被照面的配置和云同步，巷道和井底车场的配置也影响大型断层是井田分区的主要依据之一和云同步，井田的开拓方式也影响中型断层(断距15米以上30米以下)通常小断层对开采有很大影响。 落差超过5米的话，就会常常以断层为界把被照面分成两部分。 断层密集时，可以破坏整个被照面来采集。 30、当断层和井巷掘进的关系是在煤层掘进中遇到断层时，煤层失去其连续的完全性，断层距离比煤

15、层的厚度大，煤层破坏后，要及时正确判断断层的性质，发现煤层破坏，防止东掘西掘引起的大量的废弃巷道通过断层破碎带31 .断层和地下水的关系断层，特别是张性断裂带是地下水活动和丰富的场所。 导水断层通过地表水与各含水层的水力连接，增加坑道的涌水量，引起供水井下的突水事故，影响或威胁安全生产。 因此，必须加强矿山的水文地质工作。32、断层和瓦斯气体有关断层破碎带容易收集大量瓦斯气体和云同步，由于断层破碎带附近煤(岩)层抗压强度低，因此在气体压强力和其他压力的共同作用下易发生瓦斯突出，对高瓦斯气体矿山和有瓦斯突出危险的矿山，暴露断层和煤层时，要加强安全措施。 33、巷道暴露断层前的征兆(第103页)龟

16、裂增加的煤(岩)产量变化煤层顶板出现不平行现象煤的厚度、煤层构造变化，在形成小褶皱的大断层附近经常有一系列小断层在断层附近经常出现水滴、浸水、涌水现象的瓦斯气体喷出量34、识别井下断层的标识牌(105页)煤(岩)层不连续的断层面损伤、镜面、阶段断裂带构造岩断层角砾和断层角砾碎裂岩糜烂岩片理化岩牵引现象断层两侧的派生构造羽状张裂隙羽状剪切裂隙褶皱、34、塌陷柱在中国华北煤二叠纪的石炭系地层形成的基础， 存在溶洞非常发达的奥陶纪石灰岩，受到地下水的长期侵蚀，这些个的溶洞越来越大，在地质构造力和上霸岩层重力的长期作用下，溶洞塌陷，霸盖上的石炭系地层塌陷，因此塌陷的断面为柱状，称为塌陷柱。 35、陷落

17、柱的井下特征形态陷落柱总形态为上下较大的圆锥体。 这些个在水平断面上呈圆形或椭圆形，直径大小不同，最大直径能够陷落到数百米(峰峰二矿、阳泉济生井田)高度的柱的高度有限。 溶洞塌陷后，上霸地层的岩石碎块体积大于原来的体积，塌陷到一定高度后，整个柱子的空间被填埋，塌陷作用停止，上面的煤岩层不被破坏。 陷落柱内组合物的特征陷落柱主要由陷落的岩石碎块组成，这些个的岩石碎块棱角分明，形状各异，排列紊乱，大小混杂。 大岩块直径达数米，省略数厘米，岩块与岩块之间充满岩粉、煤粉、各色粘土，胶着差，有许多未成岩。 有些柱子没有水，有些则有水。 据统计，瓦斯气体喷出量比普通区高23倍。 围岩接触关系陷落柱与围岩接

18、触关系呈不规则锯齿状，界限线清晰。 在接触处，围岩产状基本正常，接触带附近的煤层和顶板无牵引现象，在井下煤层开挖中遇到陷落柱后，穿过柱子仍可见原来的煤层。 从陷落柱的轴线和围岩产状关系的许多坑道的观察结果可知，陷落柱的中心轴与围岩层面大致垂直。岩层倾斜时塌陷柱也倾斜，在水平投影图中，各煤层的塌陷范围没有完全重叠，供水井下塌陷的范围比地表大，其边缘向山的方向移动。36、陷落柱勘探目前井下陷落柱勘探方法主要是钻探、巷道勘探和物探。 挖掘是生产矿山探测陷落柱的常用手段，用物探方法探测陷落柱最广泛使用的是坑透计。 利用基坑透射器检测陷落柱是由于煤层和陷落柱的电气差异。 陷落柱的电阻率低，煤层的电阻率高。 37、陷落柱对矿山生产的影响和危害(128页)破坏可采煤煤层，减少煤蕴藏量降低开采效率，提高生产成本妨碍机械化的使用，影响正常开采