目的：解決影響煤礦生產(chǎn)的主要地質(zhì)條件第三章生產(chǎn)地質(zhì)研究第三章生產(chǎn)地質(zhì)研究第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造第二節(jié)煤層厚度第三節(jié)巖溶陷落柱第四節(jié)礦井瓦斯和地溫第五節(jié)巖漿巖第六節(jié)煤層頂?shù)装宓谝还?jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造一、概述1、研究意義(1)影響井型規(guī)模和井田劃分：破壞嚴(yán)重不能建大礦井(2)影響開拓布置：開采水平、運(yùn)輸大巷、采區(qū)劃分、巷道布置(3)影響掘進(jìn)率：工作面不正規(guī)，多掘巷道，無效進(jìn)尺，掘進(jìn)率比大(4)影響采面正常生產(chǎn)：影響正規(guī)循環(huán)(5)影響安全生產(chǎn)：涌水、瓦斯涌出、突出、頂?shù)装宸€(wěn)定平頂山十礦、十一礦第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造2、等級劃分(主要以斷裂構(gòu)造為主)(1)大型構(gòu)造：決定井田總體形態(tài)或井田邊界的構(gòu)造（工作查明）(2)中型構(gòu)造：影響采區(qū)劃分和巷道布置的次一級構(gòu)造（未查明）(3)小型構(gòu)造：在巷道或工作面可觀測全貌的地質(zhì)構(gòu)造（無法查明）大型斷層＞30m中型斷層30m~煤厚小型斷層＜煤厚斷層落差是評定斷層規(guī)模的基本指標(biāo)，對平移和緩傾角斷層不適用第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造3、研究步驟觀測：如是觀察記錄井巷揭露的構(gòu)造現(xiàn)象判斷：正確認(rèn)識揭露還不充分的地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測：對未揭露部分或地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造提出預(yù)見性的認(rèn)識處理：針對地質(zhì)構(gòu)造的特點(diǎn)采取措施第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造二、褶皺的觀察和判斷1、褶皺識別(1)煤巖層層位的對稱重復(fù)：判斷存在性標(biāo)志(2)煤巖層產(chǎn)狀的規(guī)律變化：判斷可能性標(biāo)志沿煤層走向掘進(jìn)煤層平巷，出現(xiàn)彎曲，說明有傾伏褶皺存在。如右圖穿層和順層巷道中，只要發(fā)現(xiàn)巖層產(chǎn)狀出現(xiàn)相向或相背傾斜時，表明褶皺存在第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造二、褶皺的觀察和判斷2、觀測內(nèi)容(1)樞紐的位置、傾伏向、傾伏角CA水平線：傾伏向；BAC：傾伏角。(2)兩翼煤巖層的產(chǎn)狀(3)與斷層節(jié)理及煤厚變化的關(guān)系構(gòu)造分布、規(guī)模大小、延伸狀態(tài)、發(fā)展趨勢第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造二、褶皺的觀察和判斷3、褶皺樞紐的探查(1)巷探：一巷二用

第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造二、褶皺的觀察和判斷3、褶皺樞紐的探查(2)鉆探：第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造二、褶皺的觀察和判斷4.注意的問題(1)注意煤巖層層位對比分析。煤層的標(biāo)志層、煤層上下20m(2)褶皺的不協(xié)調(diào)性。褶皺可能分叉和尖滅、推測時注意。(3)注意褶皺發(fā)展成斷層的可能性。(4)傾伏褶皺傾伏端煤層底板等高線的曲率。曲率過大，無法運(yùn)輸。(5)注意倒轉(zhuǎn)褶皺的正常翼和倒轉(zhuǎn)翼，避免先采下方煤層。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造三、斷層的觀測和判斷1、斷層出現(xiàn)前的可能征兆(1)煤巖層產(chǎn)狀發(fā)生顯著變化(2)大斷層附近常伴生平行小斷層(3)煤層厚度發(fā)生變化、頂?shù)装灏l(fā)生不平行現(xiàn)象(4)煤層出現(xiàn)揉皺破（煤的條帶形成的小褶皺）碎現(xiàn)象第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造三、斷層的觀測和判斷*1、斷層出現(xiàn)前的可能征兆(5)煤層及頂?shù)装逯泄?jié)理顯著增加(6)瓦斯涌出量往往有明顯變化(7)涌水性強(qiáng)的礦井，常出現(xiàn)滴水、淋水和涌水現(xiàn)象第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造三、斷層的觀測和判斷產(chǎn)狀煤厚生巨變，揉皺破碎光澤暗，節(jié)理增加有規(guī)律，瓦斯增大顯駝峰，滴水淋水或涌水，反?，F(xiàn)象放在心，綜合起來再確定，以防“草木皆成兵”。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造如何識別斷層？識別：地層和構(gòu)造標(biāo)志地層標(biāo)志：巷道中地層出現(xiàn)順序重復(fù)或地層層位缺失(斷層附近)。

區(qū)別斷層和褶皺造成的層位缺失；構(gòu)造標(biāo)志：巷道中煤巖錯斷、產(chǎn)狀劇烈變化、伴生構(gòu)造。

薄煤層容易識別；厚煤層難識別根據(jù)頂?shù)装鍘r性、煤層中穩(wěn)定夾矸層追索。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造2、斷層位置的觀測(1)確定斷層的位置(2)斷層面特征觀測①斷層面形態(tài)：光滑平直、粗糙不平、舒緩波狀②斷層面上的擦痕、階步、摩擦鏡面③斷層帶的特征a.寬度及其變化b.充填物的特征及其膠結(jié)情況（變質(zhì)巖體斷層角礫巖、糜棱巖、斷層泥）④斷層兩側(cè)的煤巖層層位及伴生、派生的地質(zhì)現(xiàn)象⑤斷層性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造2、斷層位置的觀測⑥斷層產(chǎn)狀和斷煤交線方向斷層產(chǎn)狀測量：走向、傾向、傾角直接法、間接法AB為斷層面走向CD為斷煤交線方向煤層走向？？第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造2、斷層位置的觀測⑥斷層產(chǎn)狀和斷煤交線方向斷煤交線：斷層面與煤層底板（頂板）的交線（上盤斷煤交線、下盤斷煤交線）斷煤點(diǎn)：斷煤交面線的一點(diǎn)斷煤交線特點(diǎn)：

a.煤層面和斷層面共有的線，即在煤層面上，也在斷層面上；

b.一般情況下與煤層走向線不一致，只有走向斷層才重合為一；

c.斷煤交線是兩盤煤層的起始線和終止線，一條斷層有二條斷煤交線，即上盤、下盤斷煤交線；

d.斷煤交線方向受斷層產(chǎn)狀和煤層產(chǎn)狀控制，局部近視直線，總體為曲線。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造2、斷層位置的觀測⑥斷距垂直地層走向剖面真斷距視斷距AD----地層斷距AE----鉛直地層斷距（真）AF----水平地層斷距AD----地層斷距AE----鉛直地層斷距AF----水平地層斷距垂直地層走向的剖面不垂直地層走向落差是指在通過斷層任意方向的剖面上（即揭露斷層的巷道方向），斷層兩盤同一層面斷失點(diǎn)的標(biāo)高差。落差是固定不變的嗎？？第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造⑥斷距限定在沿地層走向的剖面上為真落差（簡稱落差），而在其他方向剖面上的落差為視落差，這就避免了使用中的混亂。不同剖面斷層落差I(lǐng)----沿走向落差10mII----落差20mIII----3.2m，原下降盤高出3.2m新落差定義鉛直地層斷距第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造2、斷層位置的觀測⑦斷層描述（以文字描述、素描圖）斷層性質(zhì)運(yùn)動方向斷層落差斷層傾角第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造3、斷失煤翼的尋找(1)層位對比法河北唐山礦一條8煤層巷道誤入9煤層，根據(jù)層位特征確定斷層性質(zhì)和地層斷距該斷層另一盤揭露的白色細(xì)砂巖是位于4煤層上部12m的一個標(biāo)志層，確定為正斷層，斷距12.9m根據(jù)巷道揭露斷層另一盤煤、巖層的層位、結(jié)合斷層產(chǎn)狀來判斷斷層性質(zhì)和地層斷距的一種方法第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造3、斷失煤翼的尋找斷距確定傾斜巷道與斷層水平巷道與斷層通過平巷H的高程作一水平切面圖，A為下盤煤層頂板斷失點(diǎn)，AC為斷層的走向線，在圖上根據(jù)運(yùn)輸需要，確定巷道拐彎的曲率半徑，繪出將要掘進(jìn)的巖石巷道。過A點(diǎn)作垂直于巷道（煤層走向）的垂線AB，在AB上量取水平地層斷距AF，過F點(diǎn)作平巷H的平行線交斷層于G點(diǎn)，則GO為斷失翼煤層。按比例量取AO的距離就是巷道過斷層后需要掘進(jìn)巖石巷道的長度。沿煤層上山CD掘進(jìn)到D處遇到一斷層，延長CD并在CD延長線上任取一點(diǎn)E，過E點(diǎn)作垂線，量取鉛直地層斷距AE，過A點(diǎn)作CD的平行線交斷層于B點(diǎn)，則AB為斷失翼煤層。按運(yùn)輸允許的坡度，過D點(diǎn)設(shè)計巖石巷道，交斷失翼煤層于O點(diǎn)，則DO為巷道過斷層后需要掘進(jìn)巖石巷道的長度。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造3、斷失煤翼的尋找(2)構(gòu)造行跡判斷法根據(jù)斷層面、斷層帶的特征或兩盤伴生、派生的地質(zhì)現(xiàn)象來確定斷層兩盤的相對運(yùn)動的方向。（不能確定斷距）

1）斷層擦痕：指斷層兩盤相對錯動在斷層面上留下的痕跡。用手順擦痕光滑的方向或擦痕由粗而深至細(xì)而淺的方向指示對盤的運(yùn)動方向第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(2)構(gòu)造行跡判斷法2）階步：斷層面上垂直于擦痕的小陡坎（陡坡的方向指示對盤的運(yùn)動方向）反階步：有斷層面上一組節(jié)理面發(fā)育而成（陡坡的方向指示本盤的運(yùn)動方向）3）牽引褶皺：弧形突出的方向指示本盤運(yùn)動方向、弧形面與斷層面夾的銳角方向指示對盤的運(yùn)動方向。4)平行小斷層：平行小斷層與主干斷層的性質(zhì)一致第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(2)構(gòu)造行跡判斷法5）羽狀節(jié)理：分布在斷層一側(cè)或二側(cè)，與斷層面呈斜交呈羽狀排列的節(jié)理。

張節(jié)理：與斷層相交的銳角指示本盤的運(yùn)動方向剪節(jié)理：

a.與斷層面大角度相交（與斷層面相交的銳角指示對盤的運(yùn)動方向）

b.與斷層面夾角較?。ǎ?5°）（與斷層面相交的銳角指示本盤的運(yùn)動方向）羽狀節(jié)理是由斷層兩盤相對運(yùn)動構(gòu)造應(yīng)力場產(chǎn)物。特點(diǎn)：(1)不切割斷層面(2)隨著遠(yuǎn)離斷層面逐步減弱或消失第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(2)構(gòu)造行跡判斷法6）入字型構(gòu)造：主干斷層與其旁側(cè)的低序次分支構(gòu)造構(gòu)成入字形，就成為入字形構(gòu)造。分支構(gòu)造不穿越主干斷層。①張、扭性分支構(gòu)造（張、扭性斷層、張節(jié)理）與主干斷層相交的銳角指示本盤的運(yùn)動方向。②壓、扭性分支構(gòu)造（壓性、壓扭性斷層、褶皺）與主干斷層相交的銳角指示對盤的運(yùn)動方向。③扭性分支構(gòu)造（扭性斷層、剪節(jié)理）a、與斷層大角度斜交

與主干斷層相交的銳角指示對盤的運(yùn)動方向。b、與斷層面的夾角較?。ǎ?5°）與主干斷層相交的銳角指示本盤的運(yùn)動方向。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(2)構(gòu)造行跡判斷法7）帚狀構(gòu)造：分布在主斷層兩側(cè)，一端收斂，另一端撕開的一組小型弧形破裂面。①和羽狀節(jié)理形成一樣，主要巖體受力不均衡，曾發(fā)生過局部旋轉(zhuǎn)。②按破裂面力學(xué)性質(zhì)差異，分壓扭性帚狀構(gòu)造和張扭性帚狀構(gòu)造。組成：砥柱：由圓筒形后半圓筒形的巖塊構(gòu)成旋回面：圍繞砥柱的弧形斷裂面、褶皺軸面旋回層：旋回面之間所夾的弧形巖塊內(nèi)旋層：位于旋回面凹的一層的旋回層外旋層：位于旋回面凸的一層的旋回層第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(2)構(gòu)造行跡判斷法力學(xué)特征：由壓扭性旋回面構(gòu)成的帚狀構(gòu)造，其內(nèi)圈層相對外圈層向收斂方向扭動由張扭性旋回面構(gòu)成的帚狀構(gòu)造，其內(nèi)圈層相對外圈層向撒開方向扭動判斷方法砥柱被動：旋回層的扭動方向與主干斷層一致砥柱主動：旋回層的扭動方向與主干斷層相反第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(2)構(gòu)造行跡判斷法8）構(gòu)造透鏡體：AB面與主干斷層面相交的銳角指示對盤的運(yùn)動方向9）斷層角礫巖及粉煤線：被斷層搓碎并保留在斷層帶內(nèi)的煤、巖層碎塊和粉未呈斷層角礫巖和斷層泥。特點(diǎn)：粒度由粗到細(xì)，數(shù)量由多到少。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(3)規(guī)律類推法根據(jù)已經(jīng)掌握的該區(qū)斷層發(fā)育的特征和規(guī)律，確定斷層的性質(zhì)，指明缺失斷層的性質(zhì)，尋找斷失煤翼的一種方法。如焦作的斷層都是正斷層，從來沒有發(fā)現(xiàn)過逆斷層。如河北峰峰礦區(qū)，約大部分為正斷層，只有NE30°方向才出現(xiàn)過傾角較緩的逆斷層。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(4)作圖分析法根據(jù)地質(zhì)制圖原理，結(jié)合斷層的各種特征，進(jìn)行斷層對比連接，確定斷層性質(zhì)和斷距的一種方法。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(5)生產(chǎn)勘探法1）斷層性質(zhì)已知、斷距未知。沿煤層掘進(jìn)水平巷道遇斷層時，當(dāng)掘進(jìn)前方是斷層的下降盤時應(yīng)逆煤層傾向作平巷尋找斷失翼煤層。沿煤層掘進(jìn)的水平巷道遇斷層、當(dāng)掘進(jìn)前方是斷層的上升盤時應(yīng)順煤層傾向作平巷尋找斷失翼煤層。2）斷層性質(zhì)、斷距均未知。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造4、礦井構(gòu)造預(yù)測(1)總體構(gòu)造規(guī)律預(yù)測（1）根據(jù)構(gòu)造組合形式進(jìn)行總體構(gòu)造預(yù)測（2）構(gòu)造復(fù)雜程度預(yù)測a、傾角變化參數(shù)①傾角標(biāo)準(zhǔn)差②傾角變異系數(shù)反映傾角隨均角變化程度第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造4、礦井構(gòu)造預(yù)測(1)總體構(gòu)造規(guī)律預(yù)測b、褶皺復(fù)雜程度①褶皺強(qiáng)度系數(shù)（剖面變形系數(shù)）②褶皺復(fù)雜性指數(shù)（面變形系數(shù)）第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造4、礦井構(gòu)造預(yù)測(1)總體構(gòu)造規(guī)律預(yù)測c、斷層破壞指數(shù)①條數(shù)指數(shù)：單位面積內(nèi)斷層的條數(shù)(長度資料不定)②長度指數(shù)：單位面積斷層長度之和(長度資料確切，斷路不確切)③強(qiáng)度指數(shù)：單位面積內(nèi)斷層長度×地層斷距(長度和斷距準(zhǔn)確)第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造4、礦井構(gòu)造預(yù)測(1)總體構(gòu)造規(guī)律預(yù)測d、裂隙發(fā)育程度參數(shù)(2)已知構(gòu)造的延展預(yù)測主要是對揭露尚不充分的斷層的延展長度和深度、各點(diǎn)斷距進(jìn)行預(yù)測。①斷層位置預(yù)測（剖面圖+平面圖）A地質(zhì)剖面圖B水平面圖①線裂隙率：沿裂隙面法線方向上單位長度內(nèi)裂隙的條數(shù)。②面積裂隙率：單位面積內(nèi)所發(fā)育裂隙條數(shù)。③體積裂隙率：單位體積內(nèi)所發(fā)育的裂隙條數(shù)。預(yù)測深部巷道遇斷層位置利用水平切面圖預(yù)測斷層在水平方向的延展位置第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造C.煤層底板等高線d.煤層立面投影圖利用煤層底板等高線圖預(yù)測同一煤層斷層位置102、202遇斷層，預(yù)測203巷遇斷層位置。延長斷煤交線方法。立面投影圖預(yù)測同一煤層深部斷層位置第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造①斷層位置預(yù)測（斷層面等高線法）ABCD煤層面AFDE斷層面立體圖第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造西二路+62m，西四路-26mAC為斷層+62走向線AD為斷層傾向線斷層面實測傾角48度AC等于二條巷道的標(biāo)高差88mA.同煤層不同標(biāo)高巷道遇斷層位置預(yù)測西四路巷道遇斷層位置？第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造B.不同煤層的平巷或巖石平巷斷層位置預(yù)測3煤層巷道設(shè)計標(biāo)高+200m,5煤層巷道設(shè)計標(biāo)高+300mAC為斷層+300走向線AB為斷層傾向線斷層面實測傾角55度AC等于二條巷道的標(biāo)高差100m預(yù)測+300巖巷遇斷層位置？第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造C.根據(jù)上部煤層斷層位置預(yù)測下部煤層煤層位置A煤層巷道標(biāo)高-40m，掘進(jìn)遇斷層預(yù)測B煤層-40m巷道及-70m巷道在什么位置遇見同一條斷層？第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造4、礦井構(gòu)造預(yù)測②斷層落差及尖滅點(diǎn)預(yù)測(斷層延展長度與落差呈線性關(guān)系)已知HAHB位于最大落差的同一側(cè)、HA＞HB

落差變化梯度設(shè)H為同一側(cè)任意待求點(diǎn)落差，當(dāng)H＞HB時，與B點(diǎn)平距為l’當(dāng)H<HB時，與B點(diǎn)平距為l’又設(shè)同一側(cè)的尖滅點(diǎn)與B點(diǎn)平距l(xiāng)0例、某斷層HA=6m，HB=2m，l=100m。求AB之間與B相距30m的C點(diǎn)的落差，并求同一側(cè)尖滅點(diǎn)到B點(diǎn)的平距l(xiāng)0。第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造4、礦井構(gòu)造預(yù)測③斷層延展長度預(yù)測一元線性回歸方程：曲線回歸冪函數(shù)第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造5、礦井構(gòu)造處理(1)構(gòu)造處理基本要求A有利于生產(chǎn)；B保證安全；C減少丟煤；D少掘巷道(2)設(shè)計階段對斷層的處理小傾角斷層處理大傾角斷層處理大傾角斷層水平劃分第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(3)掘進(jìn)階段對斷層的處理穿頂板過斷層穿底板過斷層穿斷層面過斷層A.水平巷道：改變巷道方向、坡度不變注意：平面圖和剖面圖原則：1.根據(jù)斷層面災(zāi)害特征選擇2.根據(jù)頂?shù)装搴闆r選擇3.根據(jù)斷層帶特征選擇第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造落差大落差小B.傾斜巷道：改變巷道坡度、方向不變第一節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造(4)回采階段對斷層的處理A.強(qiáng)行硬過①炮采面、普采面斷層落差小于煤厚②綜采面、兩盤對接煤厚大于支架最小采高③綜采面、兩盤對接煤厚小于支架最小采高，頂?shù)装鍘r性較軟B.重開切眼：傾向斷層或斜交斷層C.劃分小工作面落差大于等于煤厚或采高，走向斷層合采與分采第二節(jié)煤厚變化一、概述增厚變薄分岔尖滅影響礦井采掘布置、生產(chǎn)計劃使掘進(jìn)率增加使回采率降低第二節(jié)煤厚變化二、生產(chǎn)礦井常用煤層分類1.按煤厚分2.按煤層傾角分<8°近水平煤層8°-25°緩傾斜煤層25°-45°傾斜煤層>45°急傾斜煤層0.3-0.5m極薄煤層0.5-1.3m薄煤層1.3-3.5m中厚煤層3.5-8.0m厚煤層>8m巨厚煤層3.按煤層結(jié)構(gòu)分簡單與復(fù)雜<3.5m3.5-6m>6m露天<5°5-10°10-45°>45°第二節(jié)煤厚變化4.按煤層形態(tài)分5.按煤層穩(wěn)定性分層狀煤層似層狀煤層非層狀煤層穩(wěn)定煤層：均>可采厚度，煤層厚度變化有一定規(guī)律性；較穩(wěn)定煤層：煤厚有相當(dāng)變化，大多可采，局部不可才；不穩(wěn)定煤層：煤厚變化大，分岔、尖滅、增厚、變薄時有出現(xiàn)；極不穩(wěn)定煤層：常呈透鏡狀、斷續(xù)分布、僅局部可采。第二節(jié)煤厚變化M——真厚度，m；H——鉛直厚度，m；L——水平厚度，m；θ——煤層傾角，°第二節(jié)煤厚變化三、煤層的觀測1.基本要求①所有穿層巷道的煤層揭露點(diǎn)都應(yīng)作為觀測點(diǎn)②煤層巷道的觀測點(diǎn)和探煤點(diǎn)間距2.觀測內(nèi)容①煤層厚度——總厚度、各分層厚度、夾石層的巖性及厚度②煤層頂?shù)装?/p>

A.分類：脆性、塑性

B.觀測內(nèi)容：頂?shù)装鍘r性、厚度、節(jié)理發(fā)育情況、與煤層的接觸關(guān)系（明顯接觸、過度接觸、沖刷接觸）煤層穩(wěn)定性穩(wěn)定煤層較穩(wěn)定煤層不穩(wěn)定煤層極不穩(wěn)定煤層觀測點(diǎn)間距(m)50-10025-5010-25<10第二節(jié)煤厚變化三、煤層的觀測2.觀測內(nèi)容③煤體結(jié)構(gòu)類型（5類劃分法)非破壞煤(原生結(jié)構(gòu)煤)破壞煤：沒被密集交叉的裂隙切割成碎塊、碎塊保持尖棱狀、相互間沒有大的位移強(qiáng)烈破壞煤：煤破碎成粒狀、被重新壓緊，主要粒級在1mm以上粉碎煤：(粒狀或小顆粒膠結(jié)而成，形成天然煤團(tuán))靡棱煤：煤破碎成細(xì)粒狀、被重新壓緊，主要粒級在1mm以下④層位難以判別時（顏色、光澤、節(jié)理、斷口、硬度、脆韌性、結(jié)核、包裹體）⑤出現(xiàn)古河流沖刷時（沖刷巖性、古河流方向、彎曲的判斷標(biāo)志、沖刷帶的寬度和深度）⑥出現(xiàn)分叉、變薄、尖滅（煤質(zhì)、煤層結(jié)構(gòu)、與圍巖的接觸關(guān)系）第二節(jié)煤厚變化三、煤層的觀測2.觀測內(nèi)容③煤體結(jié)構(gòu)類型四類劃分（原生結(jié)構(gòu)煤、碎裂煤、碎粒煤、靡棱煤）（GB/T30050-2013）原生結(jié)構(gòu)：煤的宏觀類型可辯，層理連續(xù)，煤體完整，未錯開層理，無揉皺，堅硬或較堅硬。碎裂結(jié)構(gòu)：沒被密集交叉的裂隙切割成碎塊、碎塊保持尖棱狀>5mm、相互間沒有大的位移，層理易辯，較堅硬。碎粒結(jié)構(gòu)：宏觀煤巖成分不可辯，原生結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，層理難辯，煤破碎成粒狀（1-5mm）、常見揉皺滑面，較疏松。靡棱結(jié)構(gòu)：宏觀煤巖類型和成分不可辯，層理消失，呈鱗片、揉皺狀，裂隙無法觀測到，疏松。河南理工大學(xué)第二節(jié)煤厚變化三、煤層的觀測3.觀測方法煤層厚度的觀測工作與井巷地質(zhì)編錄一起進(jìn)行。第二節(jié)煤厚變化四、煤層厚度變化的主要特征1.原生變化：煤層頂?shù)装逍纬汕坝赡承┑刭|(zhì)因素引起的變化①沉積環(huán)境（變薄、尖滅）

大都有一定的方向性和分帶性②泥炭沼澤（基底不平）頂板平整、底板起伏不平、煤分層被底板截斷如果是后期的構(gòu)造影響則煤層不會被底板截斷第二節(jié)煤厚變化③地殼的不均衡沉降（分叉、變薄、尖滅）有一定的方向性和分帶性a.沉積速度與植物遺體堆積速度一致，煤層較厚；b.地殼沉降速度逐漸變快伴有小震蕩，煤層與泥砂交互，易形成馬尾狀煤層；c.煤厚變化具有明顯的方向性和分帶性；d.分岔變薄地帶，頂?shù)装寰黄教?，Ad大，巖性和巖相變化大。第二節(jié)煤厚變化④河流的同生沖刷

煤層變薄、煤層變薄帶在平面上常呈彎曲的帶狀分布⑤海水的同生沖蝕

頂板起伏不平、底板平整（蛤蟆頂）第二節(jié)煤厚變化四、煤層厚度變化的主要特征2.后生變化：煤層頂板形成后由某些地質(zhì)作用因素引起的變化①河流的后生沖蝕出現(xiàn)變薄區(qū)和無煤區(qū)、煤層沖刷帶在平面上呈較寬的帶狀分布

煤系內(nèi)的后生沖蝕

煤系形成后的后生沖蝕第二節(jié)煤厚變化②地質(zhì)構(gòu)造的變動出現(xiàn)變薄區(qū)和無煤區(qū)、煤層沖刷帶在平面上呈較寬的帶狀分布褶皺：核部增厚、翼部變薄斷層：擠壓增厚、拉伸變薄第二節(jié)煤厚變化②地質(zhì)構(gòu)造的變動巖漿侵入：出現(xiàn)大小不一的無煤柱特點(diǎn)：1.巖漿侵入煤層，使煤層形態(tài)和煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)、煤質(zhì)都發(fā)生變化，有時煤層變?yōu)樘烊唤够虮煌淌?，從而喪失工業(yè)價值；2.順層侵入的不規(guī)則巖體形態(tài)、厚度和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極不規(guī)則，煤層、天然焦、火成巖體和圍巖俘虜體混雜在一起，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。第二節(jié)煤厚變化②地質(zhì)構(gòu)造的變動陷落柱：變化復(fù)雜煤層局部中斷靠近陷落柱附近煤層產(chǎn)狀變化靠近陷落柱節(jié)理增多煤質(zhì)變差第二節(jié)煤厚變化五、煤層厚度的探測1.煤厚探測方法(1)巷道掘進(jìn)時煤厚探測巷道不能揭露全厚，緩傾斜煤層用鉆探配合溜煤眼和聯(lián)絡(luò)斜巷探查。急傾斜煤層及鉆探配合煤門探查第二節(jié)煤厚變化1.煤厚探測方法(2)采面回采時煤厚探測厚煤層分層開采時，從上分層探測下分層厚度，用煤電鉆，30-50m2.各類煤厚變化探測要點(diǎn)(1)煤層分叉尖滅探測①煤層分叉尖滅具有一定的方向性和分帶性，其方向垂直于基底隆起方向，沿此方向變薄或增厚。②煤層分叉時煤質(zhì)發(fā)生變化，Ad增大，光澤變暗，逐步變?yōu)樘抠|(zhì)頁巖。③分叉煤層頂板巖性變化大④煤層分叉尖滅形式多樣：沿底、沿頂、單一、多次、分叉合并、穩(wěn)定分叉、較穩(wěn)定分叉、不穩(wěn)定分叉煤層第二節(jié)煤厚變化2.各類煤厚變化探測要點(diǎn)(2)煤層底凸薄化探測①底板凸凹不平，頂板平整②煤層向泥炭沼澤凸起部位變薄或尖滅。③煤公層或夾石層超覆于基底凸起之上，層理為基底凸起所攔截。④基底凸薄變化主要發(fā)生在煤地層的底部煤層中，上部煤層很少見。鉆探、巷探第二節(jié)煤厚變化2.各類煤厚變化探測要點(diǎn)(3)煤層復(fù)雜變化探測原始沉積和后期改造疊加造成煤厚的變化。串珠狀、藕節(jié)狀、瓜藤狀、雞窩狀等似層狀或非層狀煤體第二節(jié)煤厚變化六、煤層變化預(yù)測1.煤層沖刷帶預(yù)測(1)觀測沖刷剖面煤層或頂板出現(xiàn)河流沉積物、煤層厚度變薄、煤分層被沖蝕巖體截斷觀察沖刷巖性：粗屑沉積物，透鏡狀砂體，沿古河床兩側(cè)尖滅，砂體越厚沖刷越嚴(yán)重。沖刷面特征：犬牙狀交錯，接觸面上下層理不同，呈突變接觸沖刷帶寬度：平面上彎曲，有分枝；剖面上不規(guī)則槽狀，中心厲害，兩側(cè)弱。深度：中心深，兩側(cè)淺第二節(jié)煤厚變化1.煤層沖刷帶預(yù)測(2)判斷流水方向

A交錯層理：細(xì)層傾向指示水流的方向

B波痕：波峰垂直于流向、陡坡傾向指示水流方向

C礫石：礫石的傾向與水流方向相反

D碳化樹干：延伸方向平行于流向第二節(jié)煤厚變化1.煤層沖刷帶預(yù)測(3)推測河流彎曲一般河流彎曲的外側(cè)比內(nèi)側(cè)遭受侵蝕大，外側(cè)沉積物顆粒粗，內(nèi)側(cè)細(xì)，接觸面傾角陡；反之，內(nèi)側(cè)沉積物顆粒細(xì)，接觸面傾角緩。第二節(jié)煤厚變化1.煤層沖刷帶預(yù)測(4)編制沖刷帶預(yù)測圖底圖：煤層巷道平面圖將實測煤層沖刷點(diǎn)和沖刷帶寬度準(zhǔn)確投繪在底圖上；分析圈出主流河道和分枝河道勾繪出沖刷帶內(nèi)外的煤層等厚線。第二節(jié)煤厚變化2.煤厚構(gòu)造變化帶預(yù)測(1)煤厚構(gòu)造變化帶的地質(zhì)特征①煤層原始結(jié)構(gòu)破壞：煤理紊亂，裂隙、揉皺、擦痕、鏡面發(fā)育②煤質(zhì)發(fā)生變化：光澤暗、硬度小、灰分增大；③煤層與頂?shù)装鍢?gòu)造不協(xié)調(diào)：層間滑動，巖性差大，產(chǎn)狀不一致；④煤層厚度受構(gòu)造控制：煤層可塑性，由構(gòu)造應(yīng)力大向小流動；薄厚相間的條帶狀分布；⑤瓦斯涌出量變化：厚煤處瓦斯涌出量增大，煤包處突出。第二節(jié)煤厚變化2.煤厚構(gòu)造變化帶預(yù)測(2)研究井田構(gòu)造形式和展布規(guī)律(3)編制煤厚構(gòu)造變化帶預(yù)測圖江西八景煤礦第三節(jié)陷落柱含煤地層下伏巖系如果為可溶性巖石，如石灰?guī)r、白云巖、石膏層等，在地下水的溶蝕作用下可以形成巖溶洞穴，隨著洞穴規(guī)模的擴(kuò)大，在上覆巖系的重力荷載下，煤層及其圍巖逐漸跨落，可形成環(huán)形柱狀陷落，俗稱陷落柱；第三節(jié)陷落柱發(fā)育過程第三節(jié)陷落柱陷落柱的形態(tài)上一般呈上小下大的不規(guī)則圓柱體，截面多呈圓形或橢圓形，截面直徑由幾米至幾百米。2.陷落柱的形態(tài)1.陷落柱的巖性特征

充填堆積的巖石碎塊層序混雜、排列紊亂、棱角顯著、大小不一，并被粘土充填膠結(jié)；第三節(jié)陷落柱平面形態(tài)剖面形態(tài)第三節(jié)陷落柱巖性均一，柱面多為立的平面；松軟或堅硬互層，柱面多為劇齒狀，軟巖層凹進(jìn)，硬巖凸出；上部松軟多水，裂隙發(fā)育，下部巖層堅硬，柱面多為滑坡狀第三節(jié)陷落柱第三節(jié)陷落柱3.陷落柱形成機(jī)理（1）重力塌陷巖溶洞穴上覆地層在重力作用下塌落，地下水加速溶洞二次形成。（2）真空吸蝕塌陷封閉巖溶空間由于地下水位下降產(chǎn)生真空，使封閉的蓋層受到破壞，產(chǎn)生塌陷。必要條件：良好蓋層地下水不斷下降，產(chǎn)生巨大負(fù)壓，抽吸地層塌陷。第三節(jié)陷落柱4.陷落柱形成條件（1）有可溶性巖層；（2）有良好的地下水活動通道；（3）有豐富、飽和的侵蝕性水質(zhì)；（4）有地下水排泄口，以便加劇地下水地交替作用；第三節(jié)陷落柱5.陷落柱對煤礦生產(chǎn)影響（1）煤層塌陷在一定范圍內(nèi)失去開采價值，減少煤炭儲量，縮短了礦井服務(wù)年限，井巷報廢；（2）由于塌陷破壞煤層的連續(xù)性，給井巷工程的布置和施工，采煤方法和采掘機(jī)械的選擇增加很多困難；（3）陷落柱穿透含水層時，將地下導(dǎo)水采掘工作面，在地下水豐富的礦區(qū)內(nèi)，將威脅生產(chǎn)安全；第三節(jié)陷落柱6.井下遇陷落柱征兆（1）產(chǎn)狀變化：在塌陷過程中，因牽引作用使周圍的煤、巖層向陷落柱中心方向傾斜；傾角在3°-6°之間，個別達(dá)10°，影響范圍一般在15-20m；（2）裂隙增多；（3）小斷層增多；（4）煤的氧化；（5）水的涌出量增加；第三節(jié)陷落柱陷落柱特征層位較新大小懸殊棱角明顯形狀各異混雜堆積煤屑、巖屑、粉粒充填膠結(jié)第三節(jié)陷落柱7.陷落柱探測

鉆探物探巷探陷落柱探測第三節(jié)陷落柱8.陷落柱識別陷落柱、斷層和河流沖蝕井下識別：（1）接觸帶特征陷落柱：柱面不平整而近直立，無擦痕和滑面，接觸帶中煤巖多向柱心傾斜，張性裂隙發(fā)育，煤質(zhì)松軟，有氧化和風(fēng)化現(xiàn)象。斷層面：有擦痕、階步和滑面，斷層帶內(nèi)牽引褶皺和羽狀裂隙發(fā)育，一般煤層無風(fēng)化。沖蝕接觸面：沖蝕面平緩，有沖刷痕跡。第三節(jié)陷落柱（2）從地層和巖性區(qū)分陷落柱：巖塊大小懸殊，棱角明顯，巖性復(fù)雜，膠結(jié)松散。斷層帶：一般較窄，斷層角礫小，成份簡單，棱角部分磨損，定向排列；斷層造成地層有規(guī)律重復(fù)和缺失，兩側(cè)巖層層理很少直立。沖刷帶：巖塊較小，有磨圓現(xiàn)象，膠結(jié)緊密，層理清楚，巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造保存完好，可見層位缺失現(xiàn)象。第三節(jié)陷落柱（3）從上下對應(yīng)關(guān)系區(qū)分陷落柱：地表有，井下必有；上水平有，下水平肯定有。斷層帶：不一定有沖刷帶：沒有。第三節(jié)陷落柱9.陷落柱編錄五查：

查區(qū)內(nèi)陷落往發(fā)育、分布的規(guī)律性；查陷落柱周圍煤、巖層中裂隙發(fā)育情況及充填物性質(zhì)；查煤層遭氧化的情況；查陷落柱附近的水和瓦斯的變化；查陷落柱周圍的小斷裂的發(fā)育情況。第三節(jié)陷落柱9.陷落柱編錄五看：

看陷落柱與圍巖的接觸界面；看陷落柱內(nèi)充填物的性質(zhì)和特征；看陷落柱周圍煤、巖層的產(chǎn)狀變化；看陷落柱內(nèi)巖塊的大小、排列和時代；看陷落柱與煤層底板的交面線。第三節(jié)陷落柱9.陷落柱編錄五定：

定巷道揭露陷落柱的部位；定陷落柱的形狀；定陷落柱的規(guī)模大?。欢ù┩赶萋渲木嚯x；定處理陷落柱的措施。第四節(jié)礦井瓦斯和地?zé)嵋?礦井瓦斯1.什么是瓦斯？瓦斯是影響煤礦生產(chǎn)的一個重要因素；是深部開采的三大障礙：之一（瓦斯、地壓和地溫）；2.瓦斯成分與性質(zhì)

成分：CH4；CO2；N2組成；

CH4——瓦斯主要成分，無色、無味、無嗅、無毒的氣體；第四節(jié)礦井瓦斯和地溫1616%T：1850-2650℃P：7～10倍第四節(jié)礦井瓦斯和地溫瓦斯爆炸的基本條件引爆火源瓦斯?jié)舛?～16%瓦斯650～750℃的引爆火源氧含量空氣中氧含量不低于12%<50°埋深<1000m褐煤50°-160°放出大量瓦斯煙煤（氣、肥）>160°-200°放出大量瓦斯無煙煤據(jù)計算：每生成1噸煤，可產(chǎn)生1000m3的瓦斯與二氧化碳泥炭3.瓦斯成因第四節(jié)礦井瓦斯和地溫4.瓦斯賦存狀態(tài)第四節(jié)礦井瓦斯和地溫1瓦斯在煤體內(nèi)存在狀態(tài)吸附瓦斯80-90%游離瓦斯10-20%吸收狀態(tài)吸著狀態(tài)以自由氣體分子存在于煤體或圍巖的較大裂隙、孔隙和空洞之中。在與顆粒固體在分子之間引力作用下，被吸著在煤體孔隙的內(nèi)表面上。瓦斯分子進(jìn)入煤體顆粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部，與煤體固體分子相結(jié)合。據(jù)測定1g無煙煤其表面積可達(dá)200m2.第四節(jié)礦井瓦斯和地溫第四節(jié)礦井瓦斯和地溫5.瓦斯分帶煤層瓦斯成分由淺而深大體可分為四帶1)N2－CO2帶：CH4:0-10%,N2:20-80%,CO2:20-80%；2)N2帶：CH4:0-20%,N2:80-100%,CO2:0-20%；3)N2－CH4

帶：CH4:20-80%,N2:20-80%,CO2:0-20%4)CH4

帶：CH4:80-100%,N2:0-20%,CO2:0-20%第四節(jié)礦井瓦斯和地溫影響因素煤化作用(變質(zhì)程度)圍巖條件（巖性及組合特征）地質(zhì)構(gòu)造（斷層、褶皺）埋藏深度（瓦斯梯度）地下水活動6.影響瓦斯賦存的條件煤田暴露程度和巖漿巖第四節(jié)礦井瓦斯和地溫游離瓦斯對外表現(xiàn)為煤層瓦斯壓力P6.礦井瓦斯涌出第四節(jié)礦井瓦斯和地溫1.礦井瓦斯涌出

是礦井在開拓、掘進(jìn)、回采過程中，瓦斯從煤層或巖層涌向采掘空間的現(xiàn)象。2.瓦斯涌出來源：煤層、巖層、鄰近層。3.絕對瓦斯涌出量(m3/min或m3/d)4.相對瓦斯涌出量(m3/t)第四節(jié)礦井瓦斯和地溫7.礦井瓦斯等級第四節(jié)礦井瓦斯和地溫7.礦井瓦斯等級《煤礦瓦斯等級鑒定暫行辦法》[2011]162號文《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》[2011]163號文2012.3.1起施行（1）每2年進(jìn)行一次（2）平均0.3m以上煤層（3）有動力現(xiàn)象、鄰近突出、＞0.74MPa（4）60完成瓦斯（高）鑒定，120天完成突出鑒定（5）f≤0.3

p≥0.74；或0.3<f≤0.5

p≥1或

0.5<f≤0.8

p≥1.5或

p≥2（6）走向不少于2個，傾向不少于3個，最深必須有控制第四節(jié)礦井瓦斯和地溫二、地溫第四節(jié)礦井瓦斯和地溫1.地?zé)岬幕靖拍?/p>

地溫梯度：℃/100m；地溫率：m/℃

地?zé)醽碓矗簬r漿熱；大地?zé)崃?；放射性元素?.影響礦山地溫場因素(1)巖性；巖漿巖、石灰?guī)r導(dǎo)熱性強(qiáng)，傳熱快—地溫低異常。泥巖、頁巖、煤導(dǎo)熱性差，傳熱慢—地溫高異常。煤系蓋層厚，地表水補(bǔ)給條件差，這樣地區(qū)地溫較高。第四節(jié)礦井瓦斯和地溫2.影響礦山地溫場因素(2)基底起伏與構(gòu)造形態(tài)；基底隆起區(qū)古老巖系研性致密導(dǎo)熱率高，熱流在隆起區(qū)域匯集形成高異常。(3)大地構(gòu)造位置地殼活動區(qū)、巖漿活動區(qū)等地?zé)岙惓^(qū)。(4)深大斷裂深大斷裂是深部熾熱物質(zhì)上升通道。(5)局部熱源影響巖漿侵入體余熱；放射性元素的富集；硫化礦床的氧化熱。工作面溫度山東江蘇安徽河南>26℃135101226～30℃6372>30℃72310數(shù)據(jù)源自“深井熱害現(xiàn)場調(diào)研報告”——國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、中國礦業(yè)大學(xué)（北京）（6月25-7月6日現(xiàn)場調(diào)查）3.我國深井熱害第四節(jié)礦井瓦斯和地溫高溫?zé)岷淼膯栴}272829303132330100200300400500工傷頻次（次/千人）作業(yè)地點(diǎn)氣溫（℃）體能下降工作效率低高溫中暑誘發(fā)疾病現(xiàn)場暈倒影響安全平煤六礦、十三礦等井下溫度與事故率關(guān)系（南非金礦）第四節(jié)礦井瓦斯和地溫第四節(jié)礦井瓦斯和地溫我國《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：采掘工作面的空氣溫度超過30C，必須停止作業(yè)國家安委會專門下文建議采深超千米礦井“暫停開采”深井熱害治理迫在眉睫，已嚴(yán)重影響到我國深部能源開采

第四節(jié)礦井瓦斯和地溫徐州礦業(yè)集團(tuán)以礦井涌水作為冷源的深井新型降溫模式，研發(fā)了HEMS降溫系統(tǒng)（HighTemperatureExchangeMachinarySystem）的成套技術(shù)和裝備深井降溫案例第四節(jié)礦井瓦斯和地溫HEMS降溫系統(tǒng)工作原理第四節(jié)礦井瓦斯和地溫

制冷工作站全景－600HEMS-I制冷工作站第四節(jié)礦井瓦斯和地溫蒸發(fā)器冷凝器第四節(jié)礦井瓦斯和地溫－800HEMS-PT壓力轉(zhuǎn)換工作站第四節(jié)礦井瓦斯和地溫管路連接第四節(jié)礦井瓦斯和地溫－1010HEMS-II降溫工作站

降溫工作站入口HEMS-DUSEL北京監(jiān)控中心第四節(jié)礦井瓦斯和地溫7446工作面

(34～36℃)－600制冷工作站HEMS-I

地面工作站HEMS-III－600儲水倉冷源－800壓力轉(zhuǎn)換工作站HEMS-PT－1010降溫工作站HEMS-II供熱31℃風(fēng)－600中央水倉11℃29℃7℃38℃12℃8℃14℃15℃18℃19℃22℃風(fēng)22℃27～29℃24～26℃一、巖漿巖侵入煤層第五節(jié)巖漿巖1.巖墻第五節(jié)