矿山地质与矿图

2020/7/141矿山地质与矿图邓小强四川矿山安全技术培训中心Tel：13693494522QQ:12739171662020/7/1421、认真执行煤矿领导带班下井相关规定。2020/7/1432、汲取王家岭矿难教训，总结经验。2020/7/1443、什么是矿井地质？研究从矿井基本建设开始直至开采结束为止全过程中的各种地质现象，找出其规律，解决煤矿建设、生产中出现的各种地质问题。2020/7/145矿井地质工作的基本任务：（1）研究矿区（矿井煤系地层、地质构造、煤层和煤质的变化规律，查明影响矿井建设和生产的各种地质因素。（2）进行矿井地质勘探、地质观测、编录和综合分析，提供矿井生产建设各个阶段所需的地质资料，解决采掘工作中的地质问题。2020/7/146（3）计算和核实矿井储量，掌握储量动态，提高储量级别，设法扩大矿井储量，及时提出合理开采和利用煤炭资源的意见。（4）调查研究煤系地层中伴生矿产的赋存情况和利用价值。（5）开展矿井地质科学研究，积极引用先进技术，不断提高矿井地质工作的技术水平，解决矿井建设生2020/7/147产中的各种地质问题。矿井地质工作的阶段：根据煤矿建设生产的程序，矿井地质工作相应分为：建井地质和生产地质。建井地质：从建井准备开始，直到矿井建成投产整过程中的地质工作。生产地质：从矿井正式移交生产直2020/7/148至矿井结束整个过程的全部地质工作。2020/7/149主要内容第一章、煤层分类及特点第二章、岩石分类与煤层顶底板第三章、地质构造（重点）第四章、矿图基础知识2020/7/1410第一章、煤层分类及特点第一节煤的形成在地质历史上的成煤时期，地球上气候温暖而潮湿，植物遗体堆积在湖泊沼泽底部，随着时间推移，地壳缓慢下沉逐渐被水覆盖与空气隔绝，在细菌参与的生物化学作用下，植物遗体开始腐烂分解变成泥炭层。泥炭层被泥砂等物质覆盖，并且随覆盖层逐渐加厚，在压力和温度的作用下，泥炭层逐渐失去水分变成了褐煤。随着地壳继续下沉，覆盖层不断加厚，褐煤在地下深处受到高温和高压的作用，含碳物质进一步富集逐渐地变成了烟煤。随着变质程度的进一步增高，烟煤会变成无烟煤。在个别情况下，无烟煤可能进一步变质成为一种不能燃烧的矿产——石墨。2020/7/1411煤是由地质历史上的植物遗体演变而形成。2020/7/1412成煤条件植物条件:植物大量繁殖生长是成煤的物质基础。气候条件:空气温度和湿度。自然地理条件:大面积的湖泊、大面积沼泽地带地质作用:地壳运动条件地壳缓慢沉降、地震、火山喷发、区域洪水、潮汐、台风、海啸等。2020/7/1413煤系的概念：在煤的形成过程中，煤层上下同时形成许多岩层。这些夹有煤层的岩层是在同一成煤时期形成的，通常称为某一地质年代的煤系地层。煤系也称含煤地层或含煤建造。2020/7/1414第二节煤的组成和性质一、煤层分类(1)煤层厚度：煤层顶、底板岩层之间的垂直距离薄煤层(层厚小于1.3m)根据厚度：中厚煤层(层厚1.3～3.5m)厚煤层(层厚大于3.5m)缓倾斜(倾角小于25°)根据倾角：倾斜(倾角25°～45°)急倾斜(倾角大于45°)问：极薄煤层与近水平煤层标准？2020/7/1415按（煤）层厚度及其稳定性在井田范围内的变化情况，通常可分为：稳定煤层；较稳定煤层；不稳定煤层；极不稳定煤层。2020/7/1416(2)煤层结构2020/7/1417（3）煤层顶底板根据岩性、厚度及采煤中垮落中难易程度，顶板可分为伪顶、直接顶和老顶三种2020/7/14181、伪顶：直接覆于煤层之上的薄岩层，多为炭质页岩、泥岩，一般厚0.1～1m，极易垮落。2、直接顶：位于伪顶之上，多为粉砂岩、泥岩，厚约1-2m，采回煤柱后能自行垮落。3、老顶：位于直接顶之上，多为砂岩、石灰岩，厚度较大，强度也大，采煤后长时期不易自行垮落，只发生沉降。问：所有的煤层是否都有伪顶？2020/7/1419底板位于煤层下方一定距离的岩层：1、直接底：直接伏于煤层之下的岩层，多见炭质泥岩，常几十厘米厚。2、老底：位于直接底之下，多为粉砂岩、砂岩，厚度较大。2020/7/1420煤层形态：煤层在空间的几何形态。2020/7/1421煤层厚度变化的原因引起煤厚变化的原因很多，归纳起来可分为原生变化和后生变化：1、原生变化：指在构成煤层顶板岩层的沉积物堆积之前，由于泥炭层受各种地质作用的影响而导致煤层形态和厚度的变化：2020/7/1422地壳不均衡沉降2020/7/1423马尾状煤层示意图2020/7/1424泥炭沼泽基地不平2020/7/1425煤层的同生冲蚀2020/7/1426河流后生冲蚀示意图2020/7/1427构造变动引起的煤层厚度变化2020/7/1428二、煤的工艺性质主要由C、H、O、N、S、P等元素组成。煤中的水分、灰分、挥发性、固定碳等是标定煤质牌号和质量优劣的重要指标。发热量（Q）：指单位质量的煤完全燃烧时放出的热量，常用J/g或MJ/kg表示。2020/7/1429思考题1、煤尘爆炸危险性取决于煤中什么成分？2、标准煤的发热量是多少？卡.doc3、影响煤的发热量主要成分？主要取决于其中什么含量？2020/7/1430第二章岩石分类与煤层顶底板第一节、岩石的分类地球内部由地壳、地幔、地核组成2020/7/1431岩石是构成地壳和上地幔的固态物质。它是由矿物的天然集合体组成，是地球内力和外力地质作用的产物。岩石分类:虽然岩石的面貌是千变万化的，但是从它们形成的环境，也就是从成因上来划分，可以把岩石分为三大类：沉积岩、岩浆岩和变质岩。2020/7/1432岩石分类及特点类型成因特点举例岩浆岩地球内部的岩浆在地下结晶或在地表冷却凝固而成流纹或气孔构造玄武岩、花岗岩安山岩、流纹岩闪长岩、辉长岩沉积岩由成层堆积的疏松沉积物经重新固结而形成层理构造，常保存有沉积时的动植物化石砾岩、砂岩、砂页岩页岩、泥岩、石灰岩变质岩原有岩石受地壳运动和岩浆活动的影响，在高温高压下，岩石的矿物成分及结构发生变化而形成的新的岩石片理构造大理岩(石灰岩、白云岩变质)石英岩(石英砂岩变质)片麻岩、千枚岩、板岩等2020/7/1433沉积岩的矿物成分：根据成因，沉积岩中的矿物成分可分为以下三类：碎屑矿物：指母岩经物理分化后，保留下来的抵抗分化能力较强的矿物，如石英、长石、白云母等。粘土矿物：主要由含铝硅酸盐的岩石经化学分化作用分解后产生的新矿物，如高岭石等。2020/7/1434化学和生物成因的矿物：指由真溶液、胶体溶液中沉淀出来的或生物作用形成的矿物，如方解石、白云母、褐铁矿、铝土矿、石膏、岩盐等；沉积岩的构造：各个组成部分的空间分布以及它们之间的相互排列关系所反映出来的岩石综合特征。碎屑岩结构（按碎屑岩颗粒大小）2020/7/14352020/7/1436沉积岩的分类1碎屑岩类：角砾岩砾岩砂岩粉砂岩2粘土岩类：页岩泥岩灰岩3化学岩：石灰石煤2020/7/14372.岩浆岩岩浆岩是地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。分为侵入岩和喷出岩2020/7/1438最常见的侵入岩：花岗岩2020/7/1439矿物颗粒较小,多气孔最常见的喷出岩：玄武岩喷出岩山体：长白山、富士山常见的喷出岩2020/7/1440在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包括沉积岩、岩浆岩，由于后来地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，而形成一种新的岩石。3.变质岩2020/7/1441岩石的物理性质坚固性：是一种抵抗外力的性能，常用系数f表示。稳固性：是指矿石或岩石在空间允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能。岩石坚固性和稳定性分级表.doc问：围岩的稳定性主要取决于（）：A、岩体的密度；B、岩体的结构；C、岩体的强度；D、岩体的化学性2020/7/14422020/7/1443•1—反光镜；2—瞄准觇板；3—磁针；4—水平刻度盘；5—垂直刻度盘；6—测斜指示针；7—长方形水准器；8—圆形水准器；9—磁针制动器；10—顶针；11—杠杆；12—玻璃盖；13—罗盘底盘。2020/7/1444•使用地质罗盘测量岩层走向、倾向及倾角2020/7/1445岩层产状有两种表示方法：①方位角表示法。一般记录倾向和倾角，如205∠65，即倾向为南西205°，倾角65°，其走向则为NW65°或SE65°。②象限角表示法。一般测记走向、倾向和倾角，如N65°W／25°SW，即走向为北偏西65°，倾角为25°，向南西倾斜。2020/7/1446地层综合柱状示意图2020/7/1447第一节地质作用在漫长的地质岁月里，地球处在永恒的、不断的变化中。不论是地球的物质成分、内部结构和表面形态等，都在不断变化。引起这种改变的作用，就叫做地质作用。地质作用按其自然力的来源不同分为:内力地质作用(内力作用)外力地质作用(外力作用)第三章地质构造2020/7/14481.内力作用由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地表形态发生变化的地质作用，叫内力地质作用。内力作用包括如下几种类型:1)地壳运动2)岩浆作用3)变质作用4)地震作用2020/7/1449⑵外力作用外力作用的能源主要是太阳的辐射热。由于日光的照射，引起大气圈、水圈、生物圈的运动变化，造成风、流水、海洋、生物等地质作用。外力作用包括：风化作用剥蚀作用搬运作用沉积作用成岩作用2020/7/1450第二节地质构造分类及特点沉积岩层和煤层(水平)→构造运动等地质作用下，形态发生变化，甚至产生裂缝、错动，失去完整性→形成各种空间形态统称为地质构造。煤矿常见的地质构造：单斜构造、褶皱构造、断裂构造。2020/7/1451一、单斜构造及产状要素2020/7/1452背斜、向斜和重褶皱二、褶皱构造及要素2020/7/14532020/7/1454褶曲分类及影响1、大型褶曲：2、中型褶曲：3、小型褶曲：褶皱构造对煤矿生产的主要影响1、有些大型褶曲会影响井田的划分和矿井开拓方式及开拓系统的部署；2、有些中型褶曲会影响采区大小和采区巷道的布置；3、有些小型褶曲会影响煤层平巷的掘进方向，从而影响工作面长度，还会引起煤层厚度发生变化，往往给机械化回采、顶板管理带来一定困难。2020/7/1455三、断裂构造2020/7/14561、节理（裂隙）的分类根据裂隙形成的原因，可分为如下三类：（1）原生裂隙：指沉积岩成岩作用阶段，由于沉积物脱水和压缩形成的。（2）构造裂隙：受构造变动作用力所形成的。（3）压力裂隙：在巷道和采煤工作面附近，原有应力平衡状态发生破坏，由于受到矿山压力作用而形成的。2020/7/1457节理（裂隙）对煤矿安全生产的影响：1、影响钻眼爆破效果2、影响开采效率3、影响顶板控制方法4、影响工作面布置5、积聚瓦斯、顶板管理、突水等其他影响。2020/7/145821）2020/7/14592）断层的分类：根据断层上下两盘岩体相对移动的方向，断层分为：正断层：上盘相对下降，下盘相对上升，当上下盘交面线之间为无煤带时，断层面倾角一般大于45°。逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降，当上下盘交面线之间为有煤带时。平移断层:断层两盘沿着断层面走向方向相对移动，以及两盘升降位移量相对于水平位移量小很多的断层。2020/7/14602020/7/14613)2020/7/1462断层规模分类表断层级别大型断层中型断层小型断层落差/m5020~50202020/7/1463断层对煤矿安全生产的影响：1.影响井田划分和开拓方式2.影响采区和工作面布置3.影响安全生产（破碎带可积聚瓦斯、断层透水、给支护和顶板管理带来困难）4.增加煤炭损失量（断层煤柱）5.增加巷道掘进量（增加无效进尺）6.断层等地质构造带附近易发生突出，特别是构造应力集中的部位突出的危险性大。202