《煤矿地质安全》PPT课件

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1、煤矿安全地质 第一节 地质构造与含煤岩系 一、含煤岩系 二、矿物与岩石 三、地质构造 一、含煤岩系 定义：是指一套含有煤层并且在成因 上有联系的沉积岩系，简称为煤系 。最大特征是含有煤层。 （一）: 煤层 煤层：是沉积岩中碳质成分的可燃性岩层、一般呈层 状分布，根据煤层内有无稳定的岩石夹层（夹矸） 分为简单结构煤层和复杂结构煤层；煤层厚度是指 煤层顶底板间的垂直距离，根据厚度对开采技术的 影响可将煤层分为三类：薄煤层-煤层厚度在 1.3m以下；中厚煤层-煤层厚度为1.33.5m；厚 煤层-煤层厚度在3.5m以上。 煤层厚度变化的原因：地壳不均衡沉降、基底不平、 煤层同生冲蚀、构造变动的影响、岩

2、浆岩侵入等。 （二）顶底板 根据顶板岩层变形和跨落的难易程度，可 将煤层顶板分为伪顶、直接顶、基本顶 （老顶） 底板分为直接底和基本底两种 二、矿物和岩石 地壳由岩石组成，岩石是矿物的集合体，矿物由化学元 素组合而成。 （一)矿物 是天然产出，具有一定的化学成分和有序的原子排列。 （二）岩石 是天然产出的矿物集合体，具有一定的结构、构造特征， 是地质作用的产物。按其成因可分为岩浆岩、沉积岩和变 质岩。 常见的沉积岩：碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩。 （三）沉积岩的特征 成份特征 化学成分和矿物成分 结构特征 构造特征 产状特征 产状: 指沉积岩石的的空间位置和产出状态. 三、 地质构造 、

3、地质构造：在地壳运动过程中，岩层改变了原始的埋藏 条件，产生一定的变形和变位，形成的新结构称为地质构 造。 、地质构造的表现形式：褶皱构造和断裂构造； 、煤（岩）层的产状要素：走向、倾向、倾角。 4、褶皱构造：岩层受到水平力的挤压而发生波状弯曲，但 仍保持岩层的连续性和完整性的构造形态。分为背斜和向 斜。 5、断裂构造：岩层受力后遭到破坏，失去连续性和完整性 的构造形态，断裂后，断裂面两侧岩层没有发生显著位移 ，称为节理（裂隙），如发生明显错断则为断层。 6、断层要素：断层面、断层线、交面线、断盘、断距等。 7、断层的分类有多种，根据断层上下两盘相对移动的方向 分为：正断层、逆断层、平移断层；

4、根据断层走向与岩层 走向的关系分为：走向断层、斜交断层、倾向断层。 第二节 影响煤矿生产的地质因素 一、煤层厚度变化对安全生产的影响 1、主要表现在4个方面：影响采掘部署、影响计划 生产、掘进率增高、回采率低。 2、煤层厚度变化的处理： （1）掘进中的处理方法：煤层分叉根据具体情况 巷道沿上分层顶板或下分层底板掘进、煤层变薄 或尖灭时巷道破顶或破底施工。 （2）采煤工作中的处理方法：采煤工作面遇到煤 层变薄或无煤区时，可采取直接推过或绕过的方 法。 二、地质构造对安全生产的影响 1、主要表现在：影响井田划分、矿井采区划分和 采区巷道布置、工作面回采等。 2、褶曲： （1）褶曲对煤矿生产的影响

5、（2）褶曲的处理：通常以大型褶曲的轴线作为井 田边界，如果井田内总回风一般布置在大型背斜 轴部附近，主要运输巷布置在大型向斜的轴部附 近，兼顾两翼开采。褶曲的轴部瓦斯积聚、裂隙 发育、岩石破碎、煤层增厚或变薄等，因此褶曲 轴部易发生瓦斯、冒顶、和突水事故。 3、断裂构造： （1）节理对煤矿生产的影响及处理 炮眼方向应尽量垂直主要节理面布置；工作面 布置最好与主要节理组方向垂直或接近斜交等。 （2）断层对煤矿生产的影响及处理： A、断层对生产的影响主要表现在以下方面：影 响井田划分、影响井田开拓方式、影响采区和工 作面布置、影响安全生产、增加巷道掘进率、影 响煤矿综合效益。 B、断层的处理：分为

6、开拓设计（把大断层作为 采区边界）、巷道掘进（改道、改变巷道坡度、 或掘石门的方法通过断层）和工作面回采（强行 通过或重新开且眼）三个阶段。 三、岩浆侵入对安全生产的影响 （1）对煤矿生产的影响 减少煤炭储量，缩短矿井服务年限；煤质变差 ；破坏煤层的连续性给采掘工作面带来困难。 （2）岩浆侵入煤层的处理： A、掘进时根据探明情况可直接穿过或改变设计 。 B、工作面回采根据探明情况可硬推或改变回采 方案。 四、陷落柱对安全生产的影响 陷落柱是由煤层下伏的碳酸盐岩等可溶岩层， 经过地下水长期溶蚀形成空洞，从而引起上覆岩 层失稳、塌陷，形成筒状或似锥状的柱体。 （1）对煤矿生产的影响 减少煤炭储量，

7、影响正规开采和采掘施工；易 发生突水和瓦斯事故。 （2）陷落柱的处理： A、设计时尽量把陷落柱留设在煤柱中。 B、掘进时先探明情况然后采取直接穿过或绕过 。 C、工作面回采时先探明情况然后决定处理方法 。 五、影响煤矿生产的其它地质因素 矿井瓦斯、地温与矿山压力等。 第三节 矿井水文地质与防治水 一、地下水的概念和分类 1、地下水的概念：是指埋藏在地表以下，储存在岩石空隙 中的水。它主要以气态水、结合水、毛细水和重力水等形 式存在于岩石空隙中。 根据岩石的透水性分为透水层和隔水层。所谓含水层是 指能透水且含有地下水的岩层；含水层的形成必须同时具 备三个条件:岩层具有连通的空隙、隔水地下条件和足

8、够 的补给水源。 2、地下水的分类： （1）按地下水的埋藏条件分类：潜水、无压水、承压水 （2）按含水层孔隙性质分类：孔隙水、裂隙水（风化裂隙 水、成岩裂隙水、构造裂隙水）岩溶水。 二、矿井充水条件 矿井水：矿井水害是指在煤矿基建和生产过程中地下 水涌入采掘空间，由于排水能力相对不足而造成淹没巷道 、工作面、采区、矿井(不同水平乃至整个矿井)的现象， 它轻则影响生产，重则造成人员伤亡的恶性事故，是煤炭 资源开发过程中一种突发性的地质灾害。 突 水：当涌入或溃入井巷的水量大，来势凶猛 ，造成水害事故。 形成矿井水灾的基本条件：必须有充足的水源 和充水通道。 （一）矿井充水水源 大气降水、地表水、

9、地下水、老空水 （二）、矿井充水通道 充水通道 天然通道 人工通道 导水裂隙 导水断层 陷 落 柱 岩溶塌洞 顶板三带 底板三带 防水煤岩柱 不良钻孔 点状通道线状通道面状通道 三、矿井水灾防治与处理 （一）做好矿井水文地质工作 1、做好水文观测工作 2、做好矿井地质工作 (二）地面防治水 是煤矿防治水的第一道防线。 煤矿安全规程第254条 煤矿企业必须查清矿区及其附近地 面水流系统的汇水、渗漏情况，疏水能力和有关水利工程 情况，掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，建立疏水 、防水和排水系统。 第255条 井口和工业场地内建筑物的高程必须高于当地历年 最高洪水位；在山区还必须避开可能发生泥石流

10、、滑坡的 地段。井口及工业场地内建筑物的高程低于当地历年最高 洪水位时，必须修筑堤坝、沟渠或采取其他防排水措施。 (二）地面防治水 煤矿安全规程第256条 井口附近或塌陷区内外的地表水体 可能溃入井下时，必须采取措施，并遵守下列规定： （一）严禁开采煤层露头的防水煤柱。 （二）容易积水的地点应修筑沟渠，排泄积水。修筑沟渠 时，应避开露头、裂隙和导水岩层。特别低洼地点不能修 筑沟渠排水时，应填平压实；如果范围太大无法填平时， 可建排洪站排水，防止积水渗入井下。 （三）矿井受河流、山洪和滑坡威胁时，必须采取修筑堤 坝、泄洪渠和防止滑坡的措施。 （四）排到地面的矿井水，必须妥善处理，避免再渗入井 下

11、。 （五）对漏水的沟渠和河床，应及时堵漏或改道。地面裂 缝和塌陷地点必须填塞，填塞工作必须有安全措施，防止 人员陷入塌陷坑内。 （六）每次降大到暴雨时和降雨后，必须派专人检查矿区 及其附近地面有无裂缝、老窑陷落和岩溶塌陷等现象。发 现漏水情况，必须及时处理。 (二）地面防治水 煤矿安全规程 第257条 严禁将矸石、炉灰、垃圾等杂物堆放在山洪、河流 可能冲刷到的地段。 第258条 使用中的钻孔，必须安装孔口盖。报废的钻孔必须 及时封孔。 加强防洪防汛工作，在每年的雨季来临之前和雨季期间， 要加强对矿区内防洪工程的检查和防汛抢险工作，发现问 题及时处理。 (三）煤矿井下防治水 1、井下防水 A、合

12、理进行开拓和开采 B、留设防水煤柱 煤矿安全规程第259条 相邻矿井的分界处，必须留防水煤 柱。矿井以断层分界时，必须在断层两侧留有防水煤柱。 防水煤柱的尺寸，应根据相邻矿井的地质构造、水文地质 条件、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法以及岩层移动 规律等因素，在矿井设计中规定。严禁在各种防隔水煤柱 中采掘。 第265条 井田内有与河流、湖泊、溶洞、含水层等有水力联 系的导水断层、裂隙（带）、陷落柱时，必须查出其确切 位置，并按规定留设防水煤（岩）柱。 (三）煤矿井下防治水 2、井下疏干排水 A、利用钻孔疏排地下水 B、利用巷道疏排地下水 煤矿安全规程第270条 承压含水层与开采煤层之间的隔水

13、层能承受的水头值小于实际水头值时，开采前必须采取下 列措施，由企业主要负责人审批： （一）采取疏水降压的方法，把承压含水层的水头值降到 隔水层能承受的安全水头值以下，并制订安全措施。 （二）承压含水层不具备疏水降压条件时，必须采取建筑 防水闸门、注浆加固底板、留设防水煤柱、增加抗灾强排 能力等防水措施。 (三）煤矿井下防治水 3、井下排水 煤矿安全规程第278条 主要排水设备应符合下列要求： （一）水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵 的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充 填水及其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能 力的70%。工作和备用水泵的总能力，应能在

14、20h内排出矿 井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能 力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留 安装一定数量水泵的位置。 （二）水管：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力 应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工 作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内 排出矿井24h的最大涌水量。 （三）配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应， 并能够同时开动工作和备用水泵。 有突水淹井危险的矿井，可另行增建抗灾强排能力泵房。 (三）煤矿井下防治水 3、井下排水 煤矿安全规程第280条 主要水仓必须有主仓和副仓，当一 个水仓清理时，另一个水仓

15、能正常使用。 新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在 1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常 涌水量。 正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓有效容量可按 下式计算： 2（Q+3000） 式中 V-主要水仓的有效容量，m3； Q-矿井每小时正常涌水量，m3。 但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量。 采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。 矿井最大涌水量和正常涌水量相差特大的矿井，对排水能 力、水仓容量应编制专门设计。 水仓进口处应设置箅子。对水砂充填、水力采煤和其他涌 水中带有大量杂质的矿井，还应设置沉淀池。水仓的空仓 容量必须经

16、常保持在总容量的50%以上。 (三）煤矿井下防治水 3、井下排水 煤矿安全规程第281条 水泵、水管、闸阀、排水用的配电 设备和输电线路，必须经常检查和维护。在每年雨季以前， 必须全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联 合排水试验，发现问题，及时处理。 水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必 须清理1次。 第282条 对基岩段富水性较强的深井，应在井筒中部设置相 应排水能力的转水站。 第283条 井筒开凿到底后，井底附近必须设置具有一定能力 的临时排水设施，保证临时变电所、临时水仓形成之前的施 工安全。 第284条 在建矿井在永久排水系统形成之前，各施工区必须 设置临时排水系统，并保证有足够的排水能力。 (三）煤矿井下防治水 4、井下探放水 （1）探水的目的 探水是指在煤矿生产过程中采用超前勘探方法（钻探 、物探），查明采掘工作面煤层顶底板、侧帮和前 方的含水构造（包括陷落柱）、含水层、积水老窑 等水体的具体位置、产状等，其目的是为有效的防 治矿井水害做好必要的准备。 （2）探放水的原则