矿井地质类型划分-朱炎铭.ppt

1、煤矿地质类型划分,中煤集团讲座,朱炎铭，教授，博士生导师 中国矿业大学 2014.07.18,提 纲,前言,井工矿地质类型划分指标,露天矿地质类型划分指标,煤矿地质类型划分方案,1.1 目的及意义,矿井地质类型划分即矿井地质条件分类，它是针对生产矿井技术管理的特点和需要，按开采地质条件的综合复杂程度，对矿井、采区和采面所划分的类别。其目的在于从地质角度促进矿井生产的科学管理和宏观调控。它是生产部门制定采掘计划，选择采掘方法，同时也是地质部门明确地质工作要求，评定地质工作的数量和质量的重要准则。 1984年，我国煤炭工业部颁布的矿井地质规程中，首次提出了我国煤矿矿井地质条件分类方案。2013年3

2、月，国家安监总局发布矿井地质规程征求意见稿；2014年3月1日执行新版煤矿地质工作规定，规定中对矿井地质类型有了更详尽更准确的划分。,1.2 分类指标,矿 井 地 质 分 类,露天矿地质类型 划分指标,井工矿地质类型 划分指标,瓦斯类型,地质构造复杂程度,煤层稳定性,水文地质类型,顶底板及其它开采地质条件,煤层稳定性,地质构造复杂程度,工程地质条件,水文地质条件,提 纲,前言,井工矿地质类型划分指标,露天矿地质类型划分指标,煤矿地质类型划分方案,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,分类意义,地质构造普遍存在于一切矿井，主要包括断层、褶曲、岩浆岩，其复杂程度、表现形式和对生产的

3、影响大小各有不同。 地质构造不仅本身严重影响煤矿生产建设，而且还对其他开采地质条件具有明显的控制作用，在研究煤厚变化、顶板稳定性、煤与瓦斯突出、岩浆侵入、岩溶陷落柱、地温、地压等开采地质条件时，都要考虑地质构造的控制作用。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,分类意义煤矿生产建设的影响,（1）影响井型规模和井田划分： 构造破坏严重的矿区不能建设大型煤矿；大型断层和褶皱的枢纽往往是井田的自然边界。,峰峰矿区的构造形态与井田划分示意图,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,影响开采部署： 井田内部的断层和褶皱，对于开采水平的划分、运输大巷的设计、采区和巷道布置等都

4、有直接影响。构造破坏严重的矿井，采区划分零乱，巷道系统复杂。,分类意义煤矿生产建设的影响,中型褶曲对采区设计的影响,宽缓褶曲工作面直接推过,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,影响开采部署： 井田内部的断层和褶皱，对于开采水平的划分、运输大巷的设计、采区和巷道布置等都有直接影响。构造破坏严重的矿井，采区划分零乱，巷道系统复杂。,分类意义煤矿生产建设的影响,紧密褶曲对设计影响,平卧褶曲对巷道设计的影响,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,影响开采部署： 井田内部的断层和褶皱，对于开采水平的划分、运输大巷的设计、采区和巷道布置等都有直接影响。构造破坏严重的矿井，

5、采区划分零乱，巷道系统复杂。,分类意义煤矿生产建设的影响,走向断层导致采面变小、复杂化,采面内断层导致工作面重开切眼,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,影响开采部署： 井田内部的断层和褶皱，对于开采水平的划分、运输大巷的设计、采区和巷道布置等都有直接影响。构造破坏严重的矿井，采区划分零乱，巷道系统复杂。,分类意义煤矿生产建设的影响,正确的放顶方向,裂隙（节理）与工作推进方向,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,影响掘进率： 构造复杂的地段，工作面布置往往不正规，需要多掘巷道，造成无效进尺，增大了掘进率。,分类意义煤矿生产建设的影响,2.1 地质构造复杂程度

6、,2,井工矿地质类型划分指标,分类意义,影响采面的正常生产：回采工作面内出现断层，影响正常的循环作业，甚至使生产中断。 影响安全生产：构造对矿井涌水、煤与瓦斯突出、顶板稳定性等都起着明显的控制作用，增加井下的不安全因素。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,分类意义,大平煤矿,突出强度：煤岩量为1894 t，瓦斯量约25万m3。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,断层判别标志,井巷中识别断层主要是根据地层和构造两大标志。 地层标志 凡是在巷道中出现地层顺序性重复、或地层缺失等现象时，一般预示着断层的存在。 应该指出，断层所造成的地层缺失仅限于断层附近，而不

7、整合或假整合所造成的地层缺失具有区域性；断层所造成的地层重复具有顺序性，而褶皱所造成的地层重复具有对称性。,断层破坏了煤层的连续性完整性，给煤矿生产带来很大的影响。因此，及时发现断层构造，切实查明断层的性质、断距、延展方向和断失煤层的确切位置，是确定矿井地质构造复杂程度的首要任务。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,断层判别标志,构造标志 凡是在巷道中发现煤、岩层错断，产状剧烈变化和断层的伴生、派生构造时，则预示有断层的存在。 一般来说，在薄煤层巷道中，识别断层并不困难，断层把煤、岩层错接在一起，泾渭分明，一目了然。 在厚煤层中遇到落差小于煤厚的断层，或者断层把厚度相近的煤

8、层对接在一起时，倘若稍不留意，将会漏掉断层。这时应根据煤层本身和顶底板特征，结合断层面上的粉煤线和其它构造标志确定。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,由于断层发生、发展过程中的挤压与拖曳作用，断层附近煤、岩层产状，特别是倾角往往发生显著变化，或呈现出明显的牵引褶皱。,断层可能出现的征兆,1、煤、岩层产状发生显著变化， 伴生、派生褶皱发育,江西钟家山煤矿南区5-303B煤层,湖南鲤鱼塘煤矿1214工作面上风巷,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,牵引褶皱,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,断层可能出现的征兆,2、煤层出现厚度变化、揉皱和

9、破碎现象,接近断层前，煤层经常出现增厚变薄、揉皱发育、结构破坏、滑面增多等现象，煤往往搓碎呈角砾状、粉沫状、糜棱状或鳞片状，光泽普遍变暗。,山东淄博龙泉煤矿905下山人行道,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,块煤：节理面与断面,构造煤：断面揉皱,断层可能出现的征兆,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,断层可能出现的征兆,3、断层及顶、底板中节理显著增加,接近断层时，断层及顶、底板中节理显著增加，并且常常具有一定的规律性。,江西钟家山煤矿大断层侧伴生小断层,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,4、瓦斯涌出量明显增加,高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井

10、，巷道接近断层时，水沟内冒气泡，煤壁上有吱吱的喷气声，一般情况下，瓦斯涌出量普遍增大。,断层可能出现的征兆,河南焦作西矿2111流水巷遇断层,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,5、巷道出现滴水、淋水和涌水现象,断层可能出现的征兆,充水性大的矿井，巷道邻近断层时，往往出现滴水、淋水和涌水现象。 上述各种征兆，并非所有断层附近都有出现。有的情况只出现某几项；有的情况没有明显的征兆；有的情况即使发现一些征兆，但实际并不存在断层。这是因为征兆产生的原因是复杂的和多方面的，并非仅限于断层。因此，在实际工作中，要结合矿井具体地质条件，结合已采掘地段的断层资料进行综合分析，使判断更符合实

11、际。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,褶皱判别,地层层序的对称重复和岩层产状的规则变化是识别褶皱的两大标志。 前者是判明褶皱构造的确定性标志，它适用于包括等斜褶皱、倒 转褶皱、扇形褶皱和平卧褶皱在内的一切褶皱。 后者是判明褶皱构造的可能性标志，在地层层序正常的地区，岩 层产状的变化，既可由褶皱引起，也可由断层产生。 凡是在穿层巷道中，一旦发现地层层序出现对称性重复时，可以断言，其间必然存在褶皱构造，并可根据褶皱核部和两翼地层的相对新老，鉴别它是向斜或背斜。 无论在穿层或顺层巷道中，只要发现岩层产状呈现相向或相背倾斜时，通常有褶皱构造存在，并据此确定向斜或背斜。,2.1 地

12、质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,褶皱判别,在沿煤层走向掘进煤层时，如果巷道发生急剧弯曲，说明有倾伏褶皱存在。,煤层平巷掘进中褶皱的确定,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,褶皱判别,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,岩浆岩,岩浆主要由硅酸盐和一些挥发份组成。硅酸盐的主要成分是SiO2。SiO2含量高，酸性程度也随之升高。挥发份的主要成分是水蒸汽、CO2、SO2、CO、N2等，其中水蒸汽占的比重很大。 岩浆岩是由高温、熔融状态的岩浆喷出地表或侵入地壳上部，并冷却、凝固而形成，岩浆主要是由二氧化硅、各种金属氧化物、少量的金属元素和稀有元素、挥发性物

13、质等组成。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,岩浆岩破坏作用,一方面导致岩浆熔蚀交代煤层，从而破坏煤层的连续完整性，减少煤田的可采储量； 另一方面，引起煤的接触变质，煤的灰分（指煤完全燃烧后其中残余的固体矿物质）增高，粘结性降低，甚至变成天然焦炭，从而降低煤的工业价值。 此外，它还造成采区、采面布置困难，妨碍采掘工作顺利进行，导致废巷增多，增加生产成本。,天然焦,无烟煤,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,岩浆岩破坏方式,岩浆岩侵入体的产状是指它的产出状态，即形状、大小、与围岩的接触关系。最常见的为岩墙、岩床。,1）岩墙 岩墙是指岩浆沿断裂侵入形成的墙状不

14、整合的浅成侵入体。其中规模较小、形状较复杂的称岩脉。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,岩浆岩破坏方式,2）岩床 岩床是指沿层理面或软弱层位侵入形成的层状浅成侵入体。岩床以基性和中性最常见。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,岩浆岩破坏方式,扁豆状侵入体 串珠状侵入体,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,岩浆岩-瓦斯关系,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,地质构造复杂程度类型,地质构造复杂程度综合断层、褶皱和岩浆岩侵入等因素，划分为简单构造、中等构造、复杂构造、极复杂构造。,地层产状变化不大,构造稀少,无岩浆岩影响,

15、不影响采区划分,简单构造,简单构造：含煤地层沿走向、倾向的产状变化不大，断层稀少，没有或很少受岩浆岩的影响，不影响采区的合理划分和采煤工作面的连续推进。 产状接近水平，很少有缓波状起伏； 缓倾斜的简单单斜、向斜或背斜； 为数不多和方向单一的宽缓褶皱。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,地质构造复杂程度类型,地质构造复杂程度综合断层、褶皱和岩浆岩侵入等因素，划分为简单构造、中等构造、复杂构造、极复杂构造。,地层产状有一定变化,构造较发育,中等构造,局部受岩浆岩影响,影响采区划分,中等构造：含煤地层沿走向、倾向的产状有一定的变化，断层较发育，局部受岩浆岩的影响，对采区的合理划分

16、和采煤工作面的连续推进有一定的影响。 产状平缓，沿走向和倾向均发育宽缓褶皱，或伴有一定数量的断层； 简单单斜、向斜或背斜，伴有较多断层，或局部有小规模的褶曲及倒转。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,地质构造复杂程度类型,地质构造复杂程度综合断层、褶皱和岩浆岩侵入等因素，划分为简单构造、中等构造、复杂构造、极复杂构造。,地层产状变化大,构造发育,有时岩浆岩严重影响,仅划分正规采区,复杂构造,复杂构造：含煤地层沿走向、倾向的产状变化很大，断层发育，有时受岩浆岩的严重影响，影响采区的合理划分，只能划分出部分正规采区。 受几组断层严重破坏的断块构造； 在单斜、向斜或背斜的基础上，

17、次一级褶曲和断层均很发育； 紧密褶皱，伴有一定数量的断层。,2.1 地质构造复杂程度,2,井工矿地质类型划分指标,地质构造复杂程度类型,地质构造复杂程度综合断层、褶皱和岩浆岩侵入等因素，划分为简单构造、中等构造、复杂构造、极复杂构造。,地层产状变化极大,构造极发育,极复杂构造,有时受岩浆岩严重破坏,很难划分正规采区,极复杂构造：含煤地层产状变化极大，断层极发育，有时受岩浆岩的严重破坏，很难划分出正规采区。 紧密褶皱、断层密集； 形态复杂的褶皱，断层发育； 断层发育，受岩浆岩的严重破坏。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,研究意义及任务,煤层稳定程度主要表现为煤层厚度变化特征，煤

18、层厚度变化对矿井生产造成很大的不利影响： 影响采掘部署，增加掘进巷道数量。（由于煤层分叉变薄，可能使巷道掘进到叉尖带而造成废巷；古河流冲刷使煤层突然变薄，易误判为断层） 影响生产计划，降低回采率。（某矿煤厚从13.4m变化为0.7m，造成回采率只有48%，经两次复采才达到回采率标准）,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,研究意义及任务,煤厚影响采区的合理布置；采煤方法的正确选择；储量的准确计算；煤炭资源的充分回收等，所以研究煤厚变化对矿井生产的保障具有重要的意义。 对煤厚变化研究的任务： 观测井巷和钻孔揭露的一切可采、局部可采和不可采的煤层，系统、全面地掌握原始资料；,2.2 煤

19、层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,研究意义及任务, 探测影响采区设计、巷道掘进和采面回采的煤厚变化，圈定薄煤带的可采边缘、厚煤区的分层界限、分叉煤层的分合区界线，以及非层状煤体的采掘范围，为采掘设计和生产提供准确的依据。 预测新开拓区域的煤厚变化特征和规律，保证矿井生产的正常衔接。 最终核定勘探程度不足或新发现煤层的工业价值和开采条件，使煤炭资源得到充分开发利用。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,煤厚分级,煤层的厚度 煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。 总厚度：是煤层顶、底板之间各煤分层 和夹石层厚度的总和； 有益厚度：指煤层顶、底板之间各煤分层 厚度的总和； 可采厚度

20、：指在现代经济技条件下适于 开采的煤层厚度。 最低可采厚度：按照国家目前有关技术政策， 依据煤种、产状、开采方式和不 同地区的资源条件所规定的可采 厚度的下限标准。（影响因素：煤种、产状、开采方式、资源条件）,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,煤层厚度分类,按厚度分,0.3-0.5m 极薄煤层,0.5-1.3m 薄煤层,1.3-3.5m 中厚煤层,3.5-8.0m 厚煤层,8m 巨厚煤层,按倾角分,5 近水平煤层,525 缓倾斜煤层,2545 倾斜煤层,45 急倾斜煤层,煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质因素之一。煤层厚度级不同，采煤方法亦不同。 煤层发生分岔、变薄、尖灭

21、等厚度变化，则直接影响煤炭储量平衡和煤矿正常生产。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,煤厚分级,煤层最低可采厚度,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,影响煤层形态和煤层厚度变化的因素有许多，常见的有： 1、泥炭沼泽基底不平影响煤层形态和厚度的变化 煤层底版或基底岩层界面呈凹凸起伏而顶板界面 却比较平整，即“顶平底不平”。 往往在含煤岩系的底部或下部的煤层煤厚变化极 为不规则。 基底古地形低洼处煤层增厚，向突起部位尖灭变薄。 其分层和层理多为下伏的基底岩层界面所截切， 呈现超覆样式。,湖北早二叠世梁山组煤层展布,辽宁阜新盆地泥炭基底不平特征,原生变化和后生变化,煤厚

22、变化原因,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,原生变化和后生变化,煤厚变化原因,2、影响煤层形态和厚度变化的沉积因素 煤层形成时期的沉积环境对煤层的形态和煤层厚度有直接的关系。 （1）沉积体系和煤层厚度、形态变化的关系； 冲积扇、河流、湖泊、三角洲、障壁岛、和碳酸盐台地等沉积体系中各种成煤模式，来确定沉积环境和煤层特征的关系。 （2）对煤层分岔类型的影响 ； 煤层减薄或增厚的主要方式是煤层分岔。由单一煤层分岔为两个（多个）煤分层或独立煤层；,煤层分岔类型,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,原生变化和后生变化,煤厚变化原因,3、同沉积构造对煤层形态和煤厚变化的影响

23、聚煤盆地基底的不均衡沉降，如基底断块差异性沉陷、同沉积褶皱和断裂等，通过对沉积环境的控制，能够对煤层形态和煤层变化产生深刻的影响。 （1）基底断裂系控制的煤层分带阜新煤盆地为例 无煤带位于东南盆缘断裂内侧的边缘地带，煤层分叉尖灭，被冲积扇砾岩所代替。煤层与扇砾岩互为消长、指状交错； 分岔煤层带位于尖灭煤层带的内侧，煤层向盆缘断裂方向多次分岔形成马尾状分岔样式。 聚结煤层带位于盆地中央地带，煤层密集或合并，单层厚度达到最大值，而层间距最小。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,原生变化和后生变化,煤厚变化原因,（2）盆内次级同沉积褶皱对煤层形态和煤厚变化的影响 聚煤盆地内部往往发育

24、次级隆起和拗陷或次级同沉积褶皱，它们对煤层形态和煤层厚度具有不同程度的控制作用。由于构造分异和沉积补偿之间的不同状态，煤层的发育状况是多样的。 一般情况下，盆地内的次级隆起、同沉积背斜构成蓄水盆地内的浅水地带，沼泽持续发育，出现厚煤层或聚结煤层带，煤层向拗陷部位分岔、尖灭；但也有相反的情况，即盆地内的次级拗陷部位，湖沼相持续发育，而隆起部位冲积相发育，并存在频繁的层序间断。 （3）盆内同沉积断裂活动对煤层形态和煤厚的影响 聚煤盆地边缘和内部的同沉积断裂活动可以造成含煤岩系厚度和岩相的显著变化，导致煤层形态和厚度的突变。,德国下莱因 第三纪褐煤同沉积断裂,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型

25、划分指标,原生变化和后生变化,煤厚变化原因,4、煤层的冲蚀 煤层的冲蚀是指泥炭堆积过程中或泥炭层被沉积物覆盖以后河流等对煤层的冲刷剥蚀。,同生冲蚀,河流冲蚀：泥炭沼泽邻近同期发育的河道时，河道及其支流可能注入泥炭沼泽，河流充填物与泥炭层之间表现为冲蚀接触和逐渐过渡两种关系；,海水冲蚀：煤层形成灰岩为顶板；,河流后生冲蚀：煤层形成以后，煤层和含煤岩系常常遭受河流的切剥蚀，对煤层的破坏作用可以达到很大的规模，以致形成宽几十米、几百米，长数公里的薄煤带和无煤带。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,河 流 同 生 冲 刷,淮南某矿,特点： 1、河道沉积物：砂岩、粉砂岩，沉积物内有煤屑；

26、 2、冲蚀范围较小； 3、冲刷带不易查明； 4、在冲刷带附近，煤质明显变差；灰分增加，煤的光泽变暗； 5、煤层与河流冲刷沉积物具有同样的顶板。,四川某矿河流的后生冲刷作用,特点： 1、冲蚀填积的沉积岩体以河流相砂岩为主，其底部常常含有砾石、泥质包体、煤屑和炭化树干等滞留沉积物，有时显示定向排列； 2、煤的光泽暗淡，后生裂隙发育，常见方解石、石膏等矿物次生充填，煤的灰分亦相应增高； 3、煤层遭受河流冲蚀部分，直接顶板为细砾岩、粗砂岩，切割煤层正常顶板和部分煤层，出现薄煤带和无煤带； 4、冲刷的规律性较好，相对较易差明。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,河 流 后 生 冲 刷,2

27、.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,5、后期构造变动引起煤厚变化,特点： 1、有煤被挤入顶、底板裂隙中； 2、在煤层的增厚、减薄带，煤的原始结构被破坏； 3、煤中灰分增高； 4、煤层的增厚、减薄在平面上有一定的方向性，厚薄相间出现； 5、挤压强烈之处，成串珠状、藕节状；,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,煤厚变化原因,其他因素如岩浆岩侵入、岩溶陷落柱等，同样会导致煤层厚度发生突然变化。 需要指出的是：煤厚变化往往不是单一由某种原因造成的，而常常是几种原因综合作用的结果。因此在实际工作中，要全面分析，分清主次，才能把握规律。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划

28、分指标,定性评价,煤层稳定性以煤层变化规律和可采性划分为稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层、极不稳定煤层。,稳定煤层,煤层厚度有一定变化，但规律性较明显，结构简单至复杂；有2个煤类。全区可采或大部分可采。可采范围内厚度及煤质变化不大。,较稳定煤层,煤层厚度变化很小，变化规律明显，结构简单至较简单；煤类单一，煤质变化很小。全区可采或大部分可采。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,定性评价,不稳定煤层,煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂；有3个或3个以上煤类。包括： 1. 煤层厚度变化很大，具突然增厚、变薄现象，全区可采或大部分可采； 2. 煤层呈串珠状、藕节状，一般连续

29、，局部可采，可采边界不规则； 3. 难以进行分层对比，但可进行层组对比的复煤层。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,定性评价,煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，很难找出规律，可采块段零星分布； 无法进行煤分层对比，且层组对比也有困难的复煤层。,极不稳定煤层,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,定量评价,煤层稳定程度定量评价主要是采用煤层可采性指数及煤厚变异系数进行评价。划分中薄煤层以煤层可采性指数Km为主，煤厚变异系数为辅；中厚以上煤层则以煤厚变异系数为主，煤层可采性指数Km为辅。,Km = n/n； 式中：n-井田内参与煤厚评价的见煤点总数（要求分

30、布均一，有代表性）；n-其中煤厚大于或等于可采厚度的见煤点数。,煤层可采性指数,煤层可采性指数Km表示评定区内可采煤层所占比例的参数，可采性指数越高，煤系地层可采性越高。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,式中：M1-每个见煤点的实测厚度； -矿井（或分区）的平均煤厚； n-参与评价的见煤点数； S-均方差值。,煤厚变异系数,变异系数是表示煤层厚度变化的良好定量指标，反应了煤层在空间上分布的稳定性，变异系数越大，煤层分布越不稳定。,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,评价煤层稳定性的主、辅指标分类表,2.2 煤层稳定程度,2,井工矿地质类型划分指标,变异系数=95

31、%55%，煤层可采指数Km=0.5910.6；不可采面积占总面积54.81%；故G煤为极不稳定煤层。,华北某矿G煤层（34个钻孔，最小0m，最大2.23m，平均：0.78m。）,2.3 瓦斯类型,2,井工矿地质类型划分指标,瓦斯的成分与性质,瓦斯是指在煤矿生产过程中，从煤层和围岩中泄出的一种多成分的混合气体。瓦斯中甲烷占绝大多数，其次为氮气和二氧化碳，其它成分的含量很少。因此一般矿井所说的瓦斯仅指甲烷而言。,2.3 瓦斯类型,2,井工矿地质类型划分指标,瓦斯的成分与性质,瓦斯是指在煤矿生产过程中，从煤层和围岩中泄出的一种多成分的混合气体。瓦斯中甲烷占绝大多数，其次为氮气和二氧化碳，其它成分的含

32、量很少。因此一般矿井所说的瓦斯仅指甲烷而言。,2.3 瓦斯类型,2,井工矿地质类型划分指标,瓦斯赋存状态,2.3 瓦斯类型,2,井工矿地质类型划分指标,瓦 斯 吸 附 态,瓦斯分带 二氧化碳氮气带 氮气带 氮气-甲烷带 甲烷带,瓦斯风化带,瓦斯风化带下限的确定，主要是依据瓦斯成分；如果一些矿井缺乏瓦斯成分资料可借助于其它一些指标。 (1) 煤层中所含瓦斯的沼气成分大于80%； (2)煤层瓦斯压力为： l1.5kg/cm2； (3) 矿井相对瓦斯涌出量大于2m3/t。,2,井工矿地质类型划分指标,瓦斯风化带,2.3 瓦斯类型,2,井工矿地质类型划分指标,矿井瓦斯涌出,煤矿开采过程中，煤层和围岩中

33、的瓦斯向采掘空间散放的现象称为瓦斯涌出。按瓦斯散放的形式不同，分为普通涌出和特殊涌出。 （1）普通涌出 瓦斯从煤、岩层的孔隙或裂隙中，长期缓慢逸出的现象称为普通涌出。首先涌出的是游离瓦斯，然后吸附瓦斯通过解吸成游离瓦斯而涌出。 普通涌出是矿井瓦斯散放的主要形式。,2.3 瓦斯类型,2,井工矿地质类型划分指标,矿井瓦斯涌出,（2）特殊涌出 分为瓦斯喷出和煤与瓦斯突出两大类。 瓦斯喷出是指大量承压瓦斯，从煤、岩层的裂隙中，快速喷出的现象。瓦斯喷出伴有咝咝的响声，但不产生煤和岩石抛出的动力现象。 煤（岩）与瓦斯突出是指在采掘过程中，在很短的时间内，从采掘工作面内部向工作空间突然喷出大量煤、岩石和瓦斯

34、的现象，是一种伴有声响和猛烈动能效应的动力现象。,2.3 瓦斯涌出量,2,井工矿地质类型划分指标,瓦斯涌出量：矿井建设或生产过程中从煤岩内涌出的瓦斯量。 瓦斯涌出量表示方法： 绝对瓦斯涌出量-单位时间涌出的瓦斯体积，单位为m3/d或m3/min 相对瓦斯涌出量-平均日产1吨煤同期涌出的瓦斯量，单位是m3/t 煤的瓦斯含量：指单位体积或重量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量。 煤的瓦斯含量包括：游离瓦斯 吸附瓦斯 总和 溶解瓦斯,2.3 瓦斯类型,2,井工矿地质类型划分指标,矿井瓦斯等级划分：（煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法，2011） 依据：按照平均日产一吨煤涌出瓦斯量（相对瓦斯涌出量）和瓦斯涌出形式，

35、划分为： 瓦斯矿井： 10m3/t， 40m3/min； 且，掘进工作面3m3/min，采煤工作面5m3/min 高瓦斯矿井：10m3，40m3/min； 或，掘进工作面3m3/min，采煤工作面5m3/min 煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井（简称：煤与瓦斯突出矿井） （1）发生过煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的； （2）经鉴定具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤（岩）层的； （3）依照有关规定有按照突出管理的煤层，但在规定期限内未完成突出危险性鉴定的。,2.3 瓦斯类型,2,井工矿地质类型划分指标,矿井瓦斯类型划分,根据矿井瓦斯涌出量计算公式，得到煤层中瓦斯含量值，将煤层瓦斯含量划分为简

36、单、中等、复杂、极复杂四个等级。,2.4 水文地质类型,2,井工矿地质类型划分指标,水文地质影响因素,水文地质类型按水文地质条件划分的矿井类型。 矿井水文地质类型的划分是：在系统整理、综合分析矿床普查勘探和矿井建设生产各阶段所获得的水文地质资料和经验教训的基础上，对矿井充水条件的高度概括与归纳。 其目的：在于指导矿井水文地质勘探、矿井防治水和矿区地下水的开发利用。 划分矿井水文地质类型主要从含水层性质、矿井及周边老空水特征、涌水量、突水量、矿井防治水五个方面进行划分。,2.4 水文地质类型,2,井工矿地质类型划分指标,各个充水含水层组在平面上具有不规则的空间分布、非均质和各向异性特征、复杂的边

37、界位置和边界条件。地下水在各充水含水层组中的水力类型和径流特征均随时、空而变，特别是在受到采动影响时，含水层补径排方式改变。,开平向斜煤系地层的地下水特征整体为北西翼补给南东翼泄出,水文地质影响因素,2.4 水文地质类型,2,井工矿地质类型划分指标,按钻孔单位涌水量（q），含水层富水性分为以下4级： 弱富水性：q0.1 L/(sm)； 中等富水性：0.1 L/(sm)q1.0 L/(sm)； 强富水性：1.0 L/(sm)q5.0 L/(sm)； 极强富水性：q5.0 L/(sm)。,分析矿井含水层特点，应准确掌握含水层与隔水层之间的关系以及含水层间的相互水力联系，研究矿井补给水源、含水层组边

38、界、充水通道等因素。矿井开采前，研究矿井及周边老空水分布情况；矿井开采过程中，准确测定矿井涌水量；发生突水事故时，记录突水量，以及开采受水害事故影响程度，确定矿井防治水害程度。,水文地质影响因素,2.4 水文地质类型,2,井工矿地质类型划分指标,水文地质类型划分,2.4 水文地质类型,2,井工矿地质类型划分指标,续表：,水文地质类型划分,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,顶底板,煤层的顶底板是指煤层中位于煤层上下一定距离内的岩层。 顶板：赋存在煤层之上、在煤层之后形成的岩层 底板：赋存在煤层之下、先于煤层生成的邻近岩层,煤层顶板分类 由煤层依次向上，煤层顶板划分为伪顶、直接

39、顶和老顶三部分： 伪 顶：直接覆盖在煤层之上的，极易随煤炭的采出而同时垮落，厚度不大，一般在0.5m以下，岩性多为炭质页岩。 直接顶：直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之上，具有一定的稳定性，常随着采煤工作面移架或回柱工序的完成而自行垮落的岩层。厚度一般可达几米，岩性多为较易垮落的泥岩、页岩、粉砂岩等。 直接顶按稳定性可分为： 不稳定顶板，中等稳定顶板，稳定顶板，坚硬顶板。,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,顶底板,煤层直接顶分类,强度系数D： 反映直接顶稳定性，D=C1C2 式中，C1：节理裂隙影响系数；C2:分层厚度影响系数； ：岩石单向抗 压强度，MPa。 直接顶初次跨落

40、步距l：工作面从开切眼开始推进，随着采空区跨度增加至顶板岩层不能自稳，直接顶将发生初次跨落，这时工作面推进的距离，称之为直接顶初次跨落步距。,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,老顶：位于直接顶之上或直接位于煤层之上（此时无直接顶和伪顶） 的厚而坚硬的岩层。一般在长时间内不易自行垮落，在采空区上方悬露一段时间，当达到一定悬露面积之后才垮落一次，通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石组成。,N：直接顶与采高的比值，表示采空区冒落矸石的自行充填能力； L：老顶初次来压步距，反映老顶岩石的强度特性，m。,老顶来压强度分级,顶底板,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,顶

41、底板,顶板分为坚硬难冒顶板、破碎顶板和复合型顶板: 坚硬难冒顶板：是指直接顶岩层比较完整、坚硬（固），回柱后不能 立即垮落的顶板。一般为砂岩、砾岩和石灰岩。 破碎顶板：指的岩层的强度低、节理裂隙十分发育、整体性差，自稳 能力低，并在工作面控顶区范围内维护困难的顶板。 复合型顶板: 一般把煤层顶板由泥岩、页岩、粉砂岩及煤等煤岩互层 组成的称为复合顶板。复合顶板一般层理、节理、裂隙发育，易离层， 抗弯能力差，性脆易冒，极难管理。,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,顶底板,由煤层向下，煤层底板分为伪底、直接底和老底三部分： 伪底：直接位于煤层之下的薄而软弱的岩层，岩性多为炭质页岩

42、或泥岩，厚度不大。 直接底：位于煤层之下与煤层直接接触的硬度较低的岩层，一般无明显的层理，直接底的厚度一般不大，常见的几十厘米，通常为泥岩、页岩或粘土岩。若直接底为粘土岩，遇水后则会发生膨胀，造成巷道底板隆起现象，轻者影响巷道运输与支护，重者可使巷道遭受严重破坏。 老底：位于直接底之下的比较坚硬的岩层，常为粉砂岩、砂岩和石灰岩等。,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,煤层倾角,煤层按倾角分类： 近水平煤层 ：8 缓（倾）斜煤层： 825 中（倾）斜煤层： 2545 急（倾）斜煤层 ：45,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,其它因素,其它特殊地质因素主要包括

43、陷落柱、冲击地压、地热等现象，根据矿井出现此类特殊地质现象的发育规律划分为简单、中等、复杂和极复杂。,地表出露陷落柱,山西调度楼东南后方陷落柱,陷落柱的地表表现,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,其它因素,井下实见陷落柱,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,冲击地压,冲击地压以井巷围岩的变形和破碎表现出来。前者称为变形地压，以围岩变形量的大小来衡量；后者称为破碎地压，以冒落岩块的重量和井巷四周破碎带的宽度来衡量。 围岩变形和破碎最大的方向为来压的方向。自上而下作用于巷顶的称顶压；来自巷道两帮围岩的压力称侧压；自下而上作用于巷道底板的压力称底压。,2.5 其

44、它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,地 热,地热是来自地球内部的能量在地层中的表现，随着煤矿开采深度的增加，地层温度逐渐增加，温度过高时，容易形成较严重的热害，增加开采难度。 如：梧桐庄煤矿矿井水最高温度达：50 。 又如：开滦某矿,2.5 其它开采地质条件,2,井工矿地质类型划分指标,其它开采地质条件分类,提 纲,前言,井工矿地质类型划分指标,露天矿地质类型划分指标,煤矿地质类型划分方案,3.1 分类指标,露天矿地质类型划分主要从地质构造复杂程度、煤层稳定程度、工程地质条件、水文地质条件四个方面进行分类，将露天矿地质类型划分为简单、中等、复杂三类。其中地质构造复杂程度和煤层稳定程度按

45、照井工矿相应划分标准进行划分，详细见下表。,3.2 工程地质条件,露天矿工程地质条件主要研究岩层结构，包括坚硬岩层与软弱结构层；地层含水性对边坡稳定性的影响。,简单：以坚硬岩层为主，软弱结构层（面）不发育，有很少的软弱结构层（面）或层间距大于30m，含水性差，不影响边坡稳定。,中等：坚硬岩与软岩互层，软弱结构层（面）发育，软弱结构层（面）多或层间距为1530m，含水性中等，对边坡稳定有一定影响。,复杂：坚硬岩与软岩互层，软弱结构层（面）极发育，软弱结构层（面）很多或层间距小于，含水性强或有井工矿开采破坏边坡现象等，严重影响边坡稳定。,3.3 水文地质条件,水文地质条件主要研究地形对地表水排泄的影响程度，地质构造对含水层厚度的影响及边坡岩层的稳定性等。,水文地质条件简单： 地形有利于地表水的自然排泄，露天煤矿附近无地表水体或距地表水体很远，地表水与地下水无水力联系； 地质构造简单，构造断裂对露天煤矿的充水作用甚微； 含水层不发育，不需要疏干； 边坡岩层岩性坚硬，软弱夹层不发育，地表水、地下水对边坡稳定基本无影响。,3.3 水文地质条件,水文地质条件中等： 地形不利于地表水的自然排泄，露天煤矿附近有地表水体，但距地表水体较远，地表水与地下水联系不密切，含水