煤矿地质学教案下

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1、第六章 影响煤矿生产的地质因素 第一节 煤层厚度对煤矿生产的影响 一、煤层厚度及其变化 煤层厚度：煤层顶底板之间的垂直距离。煤层以层状为主。还有似层状、 藕节状、串珠状、豆荚状。 煤层厚度分类 1、根据煤层结构分类 总厚度 煤层顶底板之间各煤分层和夹矸层厚度的总和。 有益厚度 煤层顶底板之间各煤分层厚度的总和。 可采厚度 达到国家规定的最低可采厚度以上的煤层或煤分层厚度之和。 最低可采厚度 是指在现代技术和经济条件下可开采煤层的最小厚度。 2 、根据开采方法需要分类 极薄煤层 煤层厚度小于0.3-0.5m。 薄煤层 煤层厚度小于1.3m。 中厚煤层 煤层厚度1.3-3.5m 厚煤层 煤层厚度大

2、于3.5m 巨厚煤层 煤层厚度大于8m 煤层厚度变化的原因 1、煤层厚度的同生变化 煤层顶板岩层的沉积物形成以前，由于泥炭层受 到某些地质因素的影响而引起煤层形态和厚度的变化。 地壳不均衡沉降 特点： 煤层顶底颁不平坦，岩性、岩相变化大。向地壳沉降幅度增大的方向煤系厚度增大。 泥炭沼泽基底不平 特点：煤层底板起伏不平，顶板比较平坦。煤层变薄的方向是基底隆起的方向。煤层和夹石层的层理与顶板平行，在底板隆起处有切断煤分层和夹石层的 现象。 同生冲蚀特点：冲蚀物一般为砂岩、粉砂岩，这种沉积物与煤层有共同顶板。冲蚀带在平面上看成弯曲的条带状。被冲蚀的煤层边缘参差不齐。 2、煤层厚度的后生变化煤层顶板形

3、成以后，由于后期地质作用的影响而引起煤层形态和厚度的变 化成后生变化。 后生冲蚀特点： 在平面上呈弯曲的条带。煤层和顶板受到冲刷破坏。冲蚀带以砂岩粗粒碎屑岩为主 构造挤压煤层形成以后在后期构造运动影响下，发生褶皱，煤层在周围岩层的挤压 力作用下发生塑性流动致使煤层厚度发生变化。 二、煤层厚度变化对煤矿生产的影响 煤层厚度变化对煤矿生产的影响 1、影响采掘部署 2、影响回采计划、造成采掘工作被动3、 市巷道掘进率增高、回采率降低 4、降低矿井或采区的服务年限 煤矿生产过程中对煤层厚度变化的处理方法 第二节 构造对煤矿生产的影响 第七章 煤田水文地质 第一节 地下水的基本知识 一、自然界中水的循环

4、 大循环、小循环 二、地下水的概念 地下水 埋藏在地表以下，储存于岩土空隙中的水叫地下水。 三、含水层和隔水层 岩石的水理性质 1、含水性 岩石在其空隙中含有一定水量的性质较含水性。 2、持水性 岩石在重力作用下仍能保持一定水量的性能。 3、给水性 在重力作用下，含水的岩石能自由流出一定水量的性能。 4、透水性：岩石本身的透水能力叫透水性。 根据渗透系数的大小，将岩石分为三大类。 透水岩石 它是指渗透系数K10米/昼夜或K 10米昼夜的岩石。 如卵石、砾石、粗砂等松散的碎屑沉积物和裂隙岩石和溶洞比较发育的石灰岩。 半透水岩石 它是指渗透系数K 10.01米/昼夜的岩石，如亚砂、土、 黄土等沉积

5、物。各种疏松的砂岩和胶结较好的砾岩。以及有裂隙的坚硬岩石。 不透水岩石 是指渗透系数K小于0.01米/昼夜的岩石。如粘土岩、泥 岩、致密的岩浆岩、变质岩等。 含水层与隔水层含水层 指那些既能储存重力水又能让水自由流动的岩层。隔水层 指那些既不能给出又不能透过水的岩层。 四、地下水的分类 按地下水的埋藏条件分类 1、上层滞水 埋藏在离地表不深，包气带中局部隔水层之上的重力水。 2、潜水埋藏在地表以下，第一个稳定隔水层以上，具有自由水面的重力水。潜水 主要存在于第四季疏松沉积物的孔隙及露出地表的基岩裂隙。它有一个稳定的 隔水底板，而上面没有不透水层覆盖，常具有无承压自由水面。潜水在重力作用下，有高

6、水位向低水位流动，水流的方向称潜水的流向。 等水位线图是根据潜水面上各点的同等值的水位标高，编制而成的潜水面 的等高线图。 3、承压水（自流水）充满于两个隔水层之间的重力水叫承压水。 （自流水） 。 按地下层的空隙性质分类1、孔隙水：存在第四纪疏松沉积物孔隙中的水。2、岩溶水：存在于石灰岩中的岩溶洞中的水。3、裂隙水：岩石裂隙中的水（构造裂隙水为主） 第二节 煤矿床充水条件 一、矿井的充水水源分析 矿井水的形成一般是由于巷道揭露和采空区塌陷波及到水源所致。 1、大气降水大气降水，部分沿着岩石的孔隙、裂隙渗入矿井。井下涌水量随季节性变化， 说明大气降水对矿井有影响。 2、地表水（河流、湖泊水）分

7、布于井田范围或附近的地表水，可能成为矿井的充水水源。有时井下突 水与地表水库或河流水位下降引起。二者有水力联系。 3、含水层是矿井最经常和最主要的充水水源。大多数情况，大气降水与地 表水也是先补给含水层，然后再流入矿井。 4、老窑水 矿区浅部分布的被废弃的小煤窑的积水。 二、矿井充水通道 1、岩石的孔隙和岩层的裂隙 2、断层构造带 3、岩溶洞穴 4、人为因素产生的矿井充水通道： 为封闭或封闭不良钻孔 矿井长期排水导致形成的通道。地面沉降、开裂、塌陷导致地表水倒灌、 下渗和地下水流入巷道。 采掘活动形成的通道 裂隙带造成地表水和地下水的涌入矿井。 根据岩层移动规律研究，当煤层开采后，采空区上方的

8、岩层发生破裂崩塌， 形成三个不同的破坏带。 第一带 岩层冒落带冒落高度h 1 决定于顶板岩石的碎胀系数K（此值1.11.4之间，一般采用1.3）以及煤层厚度m和煤层倾角 ，h 1 = cos ) 1 ( k m 第二带裂隙带，位于第一带的上方。裂隙高度h 2 =(2-3)h 1 第三带无裂隙沉降带。位于第二带上方。 第三节 矿井水文地质观测及其水害的防治 一、矿井水文地质观测 1、浮标法在排水沟中选择平直的地段，放入浮标并记录浮标移动一定距离L所需的 时间t，量出水沟的过水断面F，然后用下列公式计算：Q = 0.8 F V V = t l2、观测水仓水位法在生产矿井水仓内用水位上升值来计算涌水

9、量。如图7-22所示，在水仓内 设置标尺，开动水泵排水，停泵后立即读出水仓内标尺水位H 1， 经过t时间后 水仓水位上升，再读出标尺水位H 2 ,涌水量计算公式可由下式计算：Q= t F H H ） （ 1 2 3、堰测法 它是在排水沟设置水堰板，通过测量水流过堰口的高度来计算涌水量，常 用堰板有三角堰其计算公式：Q=0.014h 2 。 h 二、矿井涌水量的预测方法 1、利用含水系数Kp计算新建矿井涌水量 含水系数Kp= 式中：Q排水量（吨） ，P开采煤量（吨）都 P Q 是生产矿井同一时期的（一年） 。 根据生产矿井的含水系数预测与生产矿井水文地质条件相似的新建矿井涌 水量公式如下： Q

10、新 =K p P 1式中：Q 新 新建矿井涌水量 Kp原生产矿井含水系数P 1 新建矿井设计年产量 2、利用单位面积单位降深法计算涌水量Q 0 F 0 S 0 在许多煤矿中，矿井涌水量往往随着开采面积和开采深度的增加而增加。 假如已知开采面积为F，涌水量为Q，水位降深值为S。则单位涌水量q 0 = S F Q 0 0 0 根据已的q 0 (单位涌水量)可以预测新建矿井或采区的涌水量其公式如下：Q p =q 0 E p S P Q P 新建矿井（采区）最大涌水量(米 3 /昼夜) F P 新建矿井（采区）面积(m 2 ) q 0 生产矿井（采区）单位涌水量(米 3 /昼夜) S p 新建矿井（采

11、区）水位降深值（m）3、利用地下水动力学公式计算涌水量 潜水完整井指井筒开凿在潜水含水层中，打穿含水层并到隔水底面。 （图7-19）其涌水量公式为：Q= 或Q=1.366K r R K h H lg lg 366 . 1 2 2 r R S S H lg lg ) 2 ( 自流水完整井涌水量计算自流水完整井是指井筒开凿到自流水含水层中并打穿含水层（图7-20） 。 涌水量公式为：Q= Q= r R h H KM lg lg ) ( 73 . 2 r R KMS lg lg 73 . 2 三、矿井水的综合治理 地表防水主要是防治大气降水或地表水进入矿井，措施有：1、慎重选择井口的位置。2、河流改

12、道。3、铺设假河床。4、修筑排（截）水沟。5、堵漏。 疏放地下水 1、老窑、采空区水的探放。2、煤层顶板水的疏放。 巷道疏水，含水层距煤层较近时，提前开出疏水巷道，进行放水。图 7-30 放水钻孔，含水层煤层较远时或含水层较厚时，可在巷道中每隔一定的 距离向含水层打放水钻孔，预先疏放。3、煤层底板水的疏放煤层下部有强含水层时，由于水压高，水量大，而有突水危险。此时可在 疏水降压地段利用原有巷道或专门疏水巷道，在巷道中每隔一定距离向底板以 下含水层打钻放水，使水压降低到采煤安全水位以下。4、井下防水 留设防水柱 修筑防水闸门（墙） 筑浆堵水 第八章 煤田地质勘查 第一节 煤田地质勘查技术手段 一

13、、遥感地质调查 通过飞机、卫星、宇宙飞船等航空、航天运载工具上的各种传感仪器，从 遥远的几公里、几百公里的高空，接受地面反射或辐射的电磁波或接收仪器主 动对地物发射电磁波后反射回来的电磁波，从而获得目的物图像信息、数据信 息，以确定物体的属性，分析研究地质问题。 遥感是遥远感知的意思。 “遥”具有空间概念， “感”表示信息系统。即借 助各种探测仪器设备，在遥远的空间，不与目标物直接接触，而通过信息系统 去获知有关各目的物的信息的技术方法称为遥感。 二、地质填图 地质填图是煤田普查与勘探的最重要的也是最基本的技术手段。是地质勘 察最基础的地质工作。地质填图：是应用地质学的理论和方法，有目的、有计

14、划的在含煤地区进 行系统的地质调查和编织成各种地质图件综合性地质工作。 对天然露头（没有被覆土掩盖的岩层、煤层、断层等） 、人工露头（用人工 （探槽、探井）揭露出来的岩层、煤层、断层等）等地质点进行测量和描述， 并填绘在地形图上，编制成地形地质图。三、山地工程：（又称为坑探工程） 工作区被不太厚的表土层覆盖时，用人工方法揭露岩层、煤层及地质构造 等地质现象或者是为了采集各种煤、岩层样品所设计的一些专门地表工程。 1、探槽 探槽：是垂直地层走向或构造线方向挖掘的深度较浅的槽状剥土工程。适 用于表土厚度小于3m的地段。 探槽规格：地宽0.6-0.8m，两帮根据土质和深浅而定，一般坡度角60- 80

15、，松软潮湿的土层，坡度角55，深度一般要挖入新鲜基岩0.2-0.5m。 2、探井 探井：是一种从地表垂直向下挖掘的勘探工程。适用于表土厚度3m-20m的 地段。 根据水平截面形状分：矩形井、圆形井。根据深度分：浅探井，3-10m；深 探井，大於10m。 3、探硐 有两种：斜井和平硐。 斜井 从地表沿煤层倾向向深部掘进的倾斜巷道。适用于地势较高，地 质构造简单，表土不厚且煤层露头良好的倾斜（小于45）地区。目的是查明 煤层及其顶底板特征和煤质情况，确定煤层风氧化带的深度。 断面规格：顶宽1m，底宽1.2m，高度1.5-1.6m. 平硐 从地表垂直于地层走向或沿煤层走向掘进的水平勘探工程。常适 用于地形切割剧烈的沟谷及地层倾角大的地区，但硐口应高于最高洪水位。目 的和斜井一样。 四、钻探工程 钻探工程：利用机械转动带动钻具象地下钻进成直径小而深度大的圆孔。 通过钻具从孔中取出岩芯、煤芯进行观测和取样，从而获得各种完整、全 面、可靠的地质资料，对勘探区进行含煤地层、煤层、煤质及地质构造等方面 的研究。 。 钻探是煤田普查与勘探的常用的主要勘探手段，是获得地质资料的主要来 源。占整个勘探区的绝大部分工作量。