《矿井地质构造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿井地质构造（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、矿井地质构造的观测与研究 矿井地质构造对生产的影响及研究任务 一、矿井地质构造对生产的影响 矿井地质构造对煤矿建设和生产的影响，主要有以下四个方面： 1)影响井型规模和井田划分 2)影响开拓、掘进、回采工作 3)影响安全生产 4)影响煤炭储量,二、研究矿井地质构造的主要任务 1)观测描述地质构造 对钻孔、井巷工程和回采工作面所揭露的地质构造要进行全面观测描述，系统收集、整理地质构造资料，并如实反映到有关图纸上，以便分析规律，为采掘提供地质资料。 2)查明判断地质构造 井下揭露的构造，要测量构造要素，查明地质构造的类型、性质和规模，为巷道施工指出正确的位置和方向。 3)预测地质构造 研究矿井中、
2、小型地质构造的延伸变化、组合特征和展布规律，以及它们对煤厚变化、岩浆侵入、充水条件、瓦斯赋存等的控制影响，尽可能对未采掘地段的地质构造提出预测意见。 4)处理地质构造 配合生产技术部门，采取安全技术措施，正确处理地质构造，减少和避免对生产及安全产生的影响，保证矿井生产正常进行。,第一节 单斜构造及煤岩层产状的测定（一）地质罗盘测定直接测定或间接测定（二）用距离和夹角的方法确定煤岩层产状（三）在各种地质图上确定煤岩层产状,第二节 褶曲的观测与分析 一、褶曲的观测 褶曲的识别标志：岩层产状；地层层序褶曲观测描述的主要内容：褶皱枢纽的位置、倾伏方向和倾伏角；褶皱两翼煤、岩层和褶皱轴面的产状要素；褶皱
3、与煤厚变化、顶板破碎等的关系。,二）方法 1)褶曲两翼产状的确定 从地表或井下直接测定褶曲两翼岩层的产状，从而可判断出褶曲由地表至井下两翼产状的变化情况。此外，还可从煤层底板等高线图上用作图方法求得产状。 2)褶曲轴面产状的确定 根据褶曲两翼产状，通过编制若干个褶曲横剖面图，共同确定褶曲轴面产状。 3)褶曲枢纽位置、标高、倾伏方向及倾伏角的确定 可采用制作多条横剖面图和沿枢纽方向制作的纵剖面图，以及平面图等，来确定直立褶曲的枢纽位置、标高、倾伏方向和倾伏角。 在井下推断不对称褶曲的枢纽位置时，需根据上部已采煤层所获得的资料，再结合煤层层间距，来推测下部煤层枢纽的位置。,4)褶曲向深部变化趋势的
4、研究 系统分析剖面图、水平切面图及煤层底板等高线图，然后配合钻探和物探手段，查明褶曲在浅部的变化规律，预测深部褶曲构造的变化趋势。 5)褶曲对煤层厚度、瓦斯富集、地下水赋存及顶板稳定性影响的研究 研究的方法是收集勘查阶段及已开采地段煤层厚度变化、瓦斯富集、地下水赋存及煤层顶板稳定性等与褶曲的关系，根据综合分析总结规律，用规律进行指导生产，由生产验证规律。,三、褶曲的探测 在井田地质勘查和已有井巷工程揭露控制基础上，如果井田褶曲构造比较发育、对矿井采掘布置构成影响时，对尚未控制或控制不足的区段，通常采用巷探或井下钻探等生产补充勘探工程予以查明。 1）背斜枢纽的探测 沿背斜两翼布置工作面时，应先施
5、工背斜两侧工作面的运输巷，然后掘切割眼和材料上山，以揭露和控制背斜枢纽位置和方向，并再由开切眼向材料上山沿背斜枢纽方向挂线掘进，既控制背斜枢纽，又完成回采准备工作。 2)向斜枢纽的探测 多采用由下水平石门向上部煤层的向斜槽部掘立眼的方法，既探清向斜枢纽的确切位置，又可作为将来回采时的放煤眼。 3)褶曲形态的探测 对褶皱构造复杂的地区，当石门揭露的资料不足以控制褶曲的基本形态或下部延伸水平的褶曲面貌尚未查清时，需在石门相应位置向推测的枢纽部位和翼部布置钻孔，予以查明。,二、褶曲构造对煤矿生产的影响 （一）褶曲构造与煤矿生产的关系,(二）褶曲构造的处理 1大型褶曲的处理 （1）大型褶曲构造主要是指
6、影响井田划分和整个矿井开拓系统的褶曲构造。(2) 大型背斜构造的开拓系统布置，常将总回风巷放在背斜枢纽附近，回采背斜两翼煤层均可利用；大型的向斜构造，常将总运输巷布置在向斜枢纽附近，解决向斜两翼的运输问题。(3)立井或斜井的井筒位置，一般不要布置在向斜枢纽部位，以免留设保护井筒的煤柱煤量太多，浪费资源。,2. 中型褶曲的处理 井田范围的中型褶曲常是大型褶曲构造中的次一级构造，使大型褶曲构造复杂化。中型褶曲对整个井田的开拓部署影响不大，对采区的布置关系密切。一般对中型褶曲有以下三种处理方法： (1)形态简单的褶曲枢纽可作采区中心，沿枢纽布置采区上、下山。 (2)紧闭褶皱轴部次一级褶曲、断裂发育时
7、，褶曲枢纽常作为采区边界划分采区。 (3)褶曲较宽缓时，工作面可直接推过褶曲抠纽。 对中型褶曲的处理，必须注意了解褶曲的紧闭程度。如遇到紧闭褶曲时，其枢纽部位会出现次一级小褶曲，使构造复杂化，严重影响矿井正常生产。因此，对于这类褶曲，最好能够提前预测并采取沿褶曲枢纽划分采区的措施。,3.小型褶曲的处理 （1）小褶曲发育地区煤层厚度发生变化，出现增厚、变薄甚至不可采，工作面无法推过时，需要重新掘开切眼。 （2）小褶曲发育地区，沿煤层掘进的风巷、运输巷弯曲，需要对运输巷道进行改造取直；为了避免巷道取直时的工程浪费，常采用回风巷掘进超前，待回风巷摸清后，再掘运输巷，做到运输巷一次掘成。,第三节 断层
8、的观测与分析 一、断层存在的标志 （一）岩（煤）层的重复与缺失 （二）岩（煤）层不连续 （三）断层面（断层破碎带）的构造特征 （四）褶曲构造的变化 （五）岩(煤）层产状变化 （六）煤层厚度变化引起煤层顶底板出现不平行现象 （七）小断层和裂隙显著增多 （八）瓦斯涌出量增多 （九）出现滴水、淋水、涌水现象 （十）地貌特征,二、断层性质的确定 1、平面图 2、煤层底板等高线图,二、断层的观测与研究 断层观测描述内容： （1）确定断层位置。 （2）观测断层面的特征 （3）观测断层两盘伴、派生小构造。 （4）测量断层的产状要素。 （5）判断断层的性质及力学性质。 （6）测定断煤交线。 （7）测定断层断距
9、。 （8）断层描述。,方法： 1确定断层的位置断层在井巷或回采工作面出露的确切位置，是从已知测点或其它已知点用皮尺测量与断层的距离，并将测量的结果填绘到巷道平面图上。断层有时不只一个断裂面，可出现几个断裂面。因此，要分别测出几个断裂面的位置，并找出主要的断裂面。2观察断层特征 观察断层的特征，包括：断层面的形态、擦痕和阶步特征，以及断层面的产状要素和擦痕的侧伏角；断层带中断裂构造岩的成分和分布特征，断层带的宽度和充填、胶结情况；断层两盘岩(煤)层的层位和岩性特征及煤层厚度变化情况；断层旁侧的派生小构造等。,3. 测量断层产状要素巷道中暴露比较好的断层，可用罗盘直接在断层面上测量产状；对断层面不
10、很平直或者暴露不好者，可从巷道两帮断层面的同一标高点拉一皮尺或线绳，然后用罗盘测量皮尺或线绳的方向，即为断层的走向。断层的倾角，可直接测量其真倾角或断层在巷道剖面方向上的伪倾角。,4实测断煤交线 断煤交线是指断层面与煤层层面的交线，井下实测断煤交线的方法有以下两种： 1)用罗盘直接测量断煤交线 2)用控制距离测量断煤交线 5.确定断层的性质 6.测量断距,7.记录断层 巷道剖面图加注文字；巷道平面图加注文字；巷道平面图加小断面图；巷道平面加巷道剖面等。 通常，对一般断层的描述，多数是与作巷道剖面图同时进行。巷道观测时，应将巷道中所见断层资料在井下收集齐全，出井之后要及时认真进行整理，除填绘断层
11、观测卡片外，主要是绘制巷道剖面图，并将断层资料填绘在井田剖面图、水平切面图、煤层底板等高线图上；且要对断层资料进行认真分析，寻找规律。,三、寻找断失煤层的方法 判断断层的性质和确定落差的方法主要有以下几种： 1 小断层类比法岩(煤)层层位法 2 规律类推法3 作图分析法经验4 煤、岩层对比法5 断层标志发6 生产勘探法,第四节 矿井地质构造的预测 一、作图分析法 1）利用剖面图推断深部构造 2）利用水平切面图推断构造延伸情况 3）利用煤层底板等高线图预测同一煤层构造的延展情况 4）利用煤层立面投影图推断急倾斜煤层构造的延展情况 5）利用上层煤的煤层底板等高线图推断下层煤的构造延展情况,利用作图
12、法预测已知构造的延展情况时，首先要了解已知断层的规模和断距大小，然后分析断层是否能向下部煤层或深部延伸；此外，还要了解断层通过不同岩性界面时，其产状常发生规律性的变化，在应用作图法来预测构造之前，必须对岩石的力学性质进行充分的研究；大型层间滑动面上下的构造，一般不应上下推延；断煤交线的延伸方向，受断层产状和煤层产状的控制，因此在推测断煤交线时，需要考虑断层和煤层产状的变化；规模较大的地表断层或岩巷和上部煤层中所见的断层，可利用断层面等高线将断层预测到下部煤层中去。利用作图法预测已知构造的延展和在邻近地区构造展布情况时，这里是把断层面视作平面来考虑，因此只适用于产状稳定，规模较大且推延距离不能太
13、大的断层。通常，未采掘地区构造的预测，是与编制和修改矿井地质报告、地质说明书同时进行的。,二、地质学方法1.根据构造型式的展布特点预测构造 如一个地区对已揭露的各种构造形迹进行过综合分析研究后确定出它们属于某种构造型式，然后根据构造型式中各种构造的展布规律来预测未采掘地段的构造特点。2.根据构造应力分析预测构造 构造应力场分析法是通过恢复各点应力状态，编制各期应力网络图，分析各期构造应力和外力作用，阐明构造规律，预测矿井地质构造。 三、数字地质 1.地质构造的等距性 2.构造要案的相关性,第五节生产中队断层的处理 一、对断层处理的基本要求 对不同的断层，处理的方法不同。无论采用什么方法处理断层
14、，都应考虑以下五个基本要求：1)为生产创造有利条件 处理断层时，对所布置的巷道应尽可能保持平直，少出现急拐弯，以简化生产系统和运输环节。2)尽晕减少煤炭损失 正确控制断层的延展变化，合理布置巷道减少煤柱损失。3)降低掘进率 巷道遇断层后，应防止由于判断错误或处理不当而多掘岩巷，造成无效进尺。4)避免影响正常生产 处理断层要及时，防止由于处理断层使采掘生产停顿。5)有利于安全生产,二、对断层的处理 1.开拓设计阶段对断层的处理 1）断层为确定井田边界的依据 井田内存在大断层时，增加大量的开拓工程，给掘进、运输和巷道维护带来很多困难；此外，水文地质条件复杂的矿区，过大断层容易造成突水的危险。因此，
15、在井田划分时，大断层是井田划分的主要依据之一。其中，大、中型矿井以落差大于100m的断层作为井田边界，小型矿井以落差大于50m的断层作为井田边界。然后，断层两侧各留30m的隔离煤柱，再划出矿井的技术边界。,2)根据断层选择井田开拓方式 包括以下三点： （1）井田的开拓方式 选择井田开拓方式，应当考虑断层的影响。对于缓倾斜煤层，一般用斜井开拓，当煤层被断层破坏后且产状变化较大时，采用立井、主要石门开拓。 (2)井筒位置的选择。立井或斜井井筒及井底车场的位置要避开断层带，井筒是需要长期使用的主要巷道，因而要建在坚硬的岩石中。对施工中避不开的断层，要采取必要的技术安全措施。 (3)运输大巷的布置。运
16、输大巷要布置在比较坚硬的岩层当中，且保持平直。在有断层错动的地方，煤、岩层可位移很远，甚至会与另一盘的含水层相接触，在此情况下要改变巷道的方向。,3)断层为划分水平和采区的依据 包括以下三点： (1)断层为水平划分的依据。井田范围内存在走向断层时，若断层落差较大，且被断层分割的长度大于3个区段，煤炭储量又能满足一个水平的服务年限，既可以走向断层作为水平的界线。 (2)断层为划分采区的依据。当井田内倾向和斜交断层较发育，且断层之间的煤层走向长度达800一1000m时，尽量以断层作为划分采区的边界。当断层之间的煤层走向长度不够一个正规采区，且断层落差小于20m时，可采用石门过断层的方案，较为经济合
17、理。 (3)断层为划分工作面的依据。采区内有走向断层，当断层落差大于煤厚或采高且沿走向较长时，常以断层为界，分成两个工作面回采。,2巷道掘进遇断层的处理 1)掘进水平巷道遇倾向断层或斜交断层的处理 水平巷道过断层，可分为斜穿煤层顶、底板掘进和顺断层面掘进两种方式。 (1)巷道坡度不变，可改变巷道方向过断层。 (2)顺断层面过断层。掘进水平巷道遇斜交正断层时，如果断层带的岩石压力不大，且又无瓦斯、水威胁的情况下，可沿断层掘进，并进入另一盘煤层。 2)掘进倾斜巷道遇走向断层及斜交断层的处理 根据生产要求，可视不同地质情况采取不同方法通过断层。 (1)断层落差较小时，可根据断失盘为上升盘或下降盘，采取挑顶、卧底或挑顶卧底相结合的方式通过断层。 (2)断层落差较大时，为了防止丢煤和少掘岩巷，可采用石门、反眼或立眼等方式进入另一盘煤层。,
