礦井地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)題

礦井地質(zhì)學(xué)復(fù)習(xí)題煤層頂板直接位于煤層上部一段距離內(nèi)的巖層稱為頂板。頂板可分為偽頂、直接頂及基本頂三種。偽頂：直接位于煤層之上，隨采隨落。厚度不大，巖性多為炭質(zhì)泥巖、泥巖或頁巖等。直接頂：通常位于偽頂之上，有的則直接位于煤層之上，經(jīng)常是煤采出后不久便自行垮落。厚度一般為數(shù)米，巖性常為砂巖、泥巖及石灰?guī)r等?；卷敚ɡ享敚阂话阄挥谥苯禹斨?，有時也直接位于煤層之上，為不易垮落的堅硬巖層，通常在煤采出后較長時間內(nèi)不垮落，往往是發(fā)生大面積沉降。厚度較大，巖性多為砂巖，也有石灰?guī)r、砂礫巖等。煤層厚度根據(jù)煤層結(jié)構(gòu)可分為總厚度、有益厚度及可采厚度?？偤穸龋褐该簩禹敗⒌装逯g各煤分層和夾矸厚度的總和。有益厚度：指煤層頂、底板之間各煤分層厚度的總和。可采厚度：指在現(xiàn)代經(jīng)濟技術(shù)條件下可以開采的煤層厚度或煤分層厚度的總和。分類：極薄煤層:0.3--0.5m；薄煤層:0.5--1.3；中厚煤層:1.3--3.5；厚煤層:3.5--8；特厚煤層＞8m.煤層產(chǎn)狀分類①近水平煤層：煤層傾角小于5°。②緩傾斜煤層：煤層傾角5°?25°。③傾斜煤層：煤層傾角25。?45°。④急傾斜煤層：煤層傾角大于45，習(xí)慣上把傾角大于60°的急傾斜煤層稱為立槽煤。煤體結(jié)構(gòu)：煤層在構(gòu)造應(yīng)力作用下所形成的煤的構(gòu)造結(jié)構(gòu)。煤層結(jié)構(gòu)根據(jù)煤層中有無較穩(wěn)定的夾矸，可將煤層分為簡單結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)兩種。簡單結(jié)構(gòu)煤層：煤層中沒有呈層狀出現(xiàn)的較穩(wěn)定的夾矸，但可夾有較小的礦物質(zhì)透鏡體復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層：煤層中含有較穩(wěn)定夾矸，少的一層到兩層，多的幾層甚至十余層。引起煤厚變化的地質(zhì)因素：原生變化和后生變化。（1）煤層厚度的原生變化（同生變化）泥炭層堆積時造成的煤層厚度變化。①地殼不均衡沉降：②泥炭沼澤基底不平③同生沖刷。（2）煤層厚度的后生變化：①后生沖蝕②構(gòu)造變動：③巖漿侵入煤層厚度的后生變化是指泥炭層被新的沉積物覆蓋以后，由于河流沖蝕、構(gòu)造變動、巖漿侵入等后期地質(zhì)作用所引起的煤層形態(tài)和煤層厚度的變化。礦井地質(zhì)構(gòu)造的等級劃分按其規(guī)模大小和對生產(chǎn)的影響程度不同，可以分為大型構(gòu)造、中型構(gòu)造、小型構(gòu)造大型斷層：落差大于30m。中型斷層：落差小于30m到落差大于煤厚。小型斷層：落差小于煤厚。斷煤交線：是指斷層面與煤層底面的交線。地層斷距：斷層兩盤上對應(yīng)層之間的垂直距離。斷層兩盤相對移動開的距離叫斷距落差：斷層落差是指兩盤相當(dāng)點之間的鉛直距離煤體結(jié)構(gòu)即煤層各組成部分的顆粒大小、形態(tài)特征及其相互關(guān)系斷煤交線具有許多特點：1）是斷層面與煤層面共有的線，它既在斷層面上，又在煤層面上；2）一般情況下與煤層走向線不一致，只有走向斷層這一特例，兩者才重合為一；3）是兩盤煤層的起始線或終止線。一條斷層有兩條斷煤交線，即上盤和下盤斷煤交線；4）方向受斷層產(chǎn)狀和煤層產(chǎn)狀的控制，局部近似直線，總體為一曲線。兩條斷煤交線局部近于平行，總體趨于相交。巖溶陷落柱是指煤層下伏碳酸鹽巖等可溶巖層，經(jīng)地下水溶蝕形成的巖溶洞穴，在上覆巖層重力作用下產(chǎn)生塌陷，形成筒狀或似錐狀柱體。巖溶發(fā)育的地質(zhì)條件（1）含煤巖系或下伏地層中含有可溶性巖層。（2）含煤區(qū)域內(nèi)發(fā)育有斷裂構(gòu)造等良好的地下水通道。（3）地下水源豐富且具有溶蝕強的各種酸根，如二氧化碳等。（4）有強徑流和流暢的排泄區(qū)，具有良好的地下水動力條件。陷落柱出現(xiàn)前的預(yù)兆煤、巖層產(chǎn)狀發(fā)生變化、裂隙和小斷層增多、煤出現(xiàn)風(fēng)氧化現(xiàn)象、涌水量增大溶洞塌陷機理（1）重力塌陷（2）真空吸蝕塌陷巖漿侵入體的一般特征（1）巖漿侵入體的產(chǎn)狀①巖墻：巖墻是切穿煤層及其頂?shù)装鍘r層的墻狀侵入體。巖墻在平面上呈帶狀分布，長度不一。往往成組出現(xiàn)，彼此方向大致相同，并與主斷裂線的走向一致。②巖床：巖床是沿煤層層面方向侵入的層狀侵入體。巖床既可沿煤層的頂板或底板侵入，也可沿煤層中間侵入或吞蝕整個煤層。巖床的整個形態(tài)多種多樣。③不規(guī)則侵入體（2）巖漿侵入體巖性煤系中的巖漿侵入體多系淺成巖或脈巖，其巖性主要為基性巖類和中性巖類。煤內(nèi)瓦斯賦存狀態(tài)主要分為游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)兩種。影響煤與瓦斯突出的因素煤層瓦斯含量和瓦斯壓力：瓦斯含量高，瓦斯壓力大的煤層容易引起突出地應(yīng)力①地層重力：隨著深度的增加而增大②采動集中應(yīng)力③構(gòu)造應(yīng)力3）煤體結(jié)構(gòu)破壞程度高壓瓦斯是突出的必要條件，地應(yīng)力是保持高壓瓦斯的前提條件，煤體結(jié)構(gòu)遭受破壞是突出的有利條件影響瓦斯賦存的地質(zhì)因素（1）煤的變質(zhì)程度：變質(zhì)程度越高，，瓦斯含量越大；（2）圍巖的透氣性：煤與圍巖的透氣性差，煤層瓦斯含量較大。（3）地質(zhì)構(gòu)造在煤層頂板巖性致密、透氣性差的條件下，在未受斷裂破壞和嚴重剝蝕的褶皺地區(qū)，背斜頂部較向斜核部瓦斯相對聚積，瓦斯含量較大。（4）煤層的埋藏深度在瓦斯風(fēng)化帶以下，煤的瓦斯含量、瓦斯壓力和瓦斯涌出量，是隨著煤層埋藏深度的增加而有規(guī)律、增大。（5）地下水的活動情況：水大瓦斯小、水小瓦斯大。瓦斯噴出：大量承壓瓦斯從煤、巖層的裂隙中快速噴出的現(xiàn)象。瓦斯噴出伴有咝咝的響聲，但不產(chǎn)生煤和巖石拋出的動力現(xiàn)象。煤（巖）與瓦斯突出：在采掘過程中，在很短的時間內(nèi)，從采掘工作面內(nèi)部向工作空間突然噴出大量煤、巖石和瓦斯的現(xiàn)象。它是一種伴有聲響和猛烈力能效應(yīng)的動力現(xiàn)象。礦井瓦斯涌出量有兩種表示方法。①絕對瓦斯涌出量：指礦井在單位時間內(nèi)涌出的瓦斯數(shù)量，單位為m3/d或m3/min。②相對瓦斯涌出量：指礦井在正常生產(chǎn)的條件下，平均每采1t煤的瓦斯涌出量。其計算公

-Qn式為q--q--礦井相對瓦斯涌出量，m3/t；Q---Qn式為q--T--礦井瓦斯鑒定月份的煤產(chǎn)量，t；n--礦井瓦斯鑒定月的工作日數(shù)，d.礦井瓦斯等級的劃分按平均日產(chǎn)1t煤涌出瓦斯量和瓦斯涌出形式，礦井瓦斯等級劃分為三類。（1）低瓦斯礦井：（2）高瓦斯礦井（3）煤與瓦斯突出礦井：凡發(fā)生過煤與瓦斯突出的礦井。礦井瓦斯等級相對瓦斯涌出量/（m3?t-i）絕對瓦斯涌出量/（m3?min-1）低瓦斯礦井<=10 并且<二40高瓦斯礦井>10 或>40煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井在礦井的開拓、生產(chǎn)范圍內(nèi)有突出煤層的礦井煤與瓦斯突出按其力學(xué)特征分為突出、壓出和傾出三類。影響瓦斯涌出量的因素？（1）煤、巖的瓦斯含量（2）開采規(guī)模（3）開采順序與開采方法（4）生產(chǎn)工藝（5）地面大氣變化（6）礦井風(fēng)量的變化煤的自燃：殘留在采空區(qū)的碎煤和煤柱，存放在地面的煤堆，以及接近露頭的煤層，由于與空氣接觸而氧化生熱，在散熱條件不暢的情況下，氧化生成的熱量大于向四周散發(fā)的熱量，致使煤的溫度逐漸升高，一旦達到煤的燃點時，就會產(chǎn)生煤的自燃。影響煤自燃的因素內(nèi)在因素煤的變質(zhì)程度：煤的自燃傾向性是隨煤的變質(zhì)程度增高而降低。煤的巖石組分：當(dāng)煤層中絲炭含量較多，且與鏡煤互層時，煤的自燃傾向性最大。煤中黃鐵礦含量：當(dāng)煤層中含有大量黃鐵礦時，煤的自燃傾向性較強。煤中水分的含量：被水浸濕的煤，自燃傾向性較大。外在因素（1）地質(zhì)因素：斷層帶、褶皺擠壓帶和煤層厚度劇烈變化帶內(nèi)的煤體自燃傾向性強。（2）采礦技術(shù)因素自燃過程大體經(jīng)歷低溫氧化、自熱、自燃三個階段地下溫度帶的劃分（1）變溫帶：該帶溫度主要來自太陽的輻射熱能，它隨緯度的高低、海陸分布、季節(jié)、晝夜、植被的變化而不同。（2）恒溫帶：地下溫度大致保持為當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟?。?）增溫帶：該帶不受太陽輻射的影響，其熱能主要來自地球內(nèi)部放射性元素的衰變熱。地溫梯度：深度每增加100米所增高的溫度。結(jié)構(gòu)面：巖體中一切分割面均稱為結(jié)構(gòu)面。結(jié)構(gòu)面的類型很多，煤礦中常見的有如下三種：①沉積結(jié)構(gòu)面②構(gòu)造結(jié)構(gòu)面③次生結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)體：巖體受結(jié)構(gòu)面切割形成不同形狀的塊體稱結(jié)構(gòu)體煤矸石的危害性主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）侵占土地 （2）自燃污染大氣（3）水土污染（4）滑坡與泥石流（5）景觀損害煤矸石的治理對礦區(qū)煤矸石的治理可分為3個層次：矸石減排；矸石資源化利用；矸石山治理。（1）減少巖石巷道（2）煤矸石井下堆放（3）矸石充填采空區(qū)井巷工程地質(zhì)編錄：通常把記錄和描繪井下原始地質(zhì)資料的工作，稱為井巷工程地質(zhì)編錄。編錄的一般步驟和方法如下（其它巷道編錄步驟類同）：（1）熟悉巷道預(yù)想地質(zhì)剖面和鄰近勘探線剖面（2）確定編錄壁及編錄高度（3）對編錄巷道進行全面概略觀察 （4）在編錄壁上掛觀測基線（5）觀測、記錄和描繪巷壁地質(zhì)現(xiàn)象巷道編錄注意事項一是要注意安全；二是每條巷道每次編錄后，在離開之前，要認真檢查記錄，核對各種數(shù)據(jù)。一條巷道編錄完畢，還必須全面檢查一遍，看資料是否收集齊全，如有遺漏和錯誤，要及時補充和糾正。地質(zhì)編錄的要求：編錄及時、準確全面、系統(tǒng)統(tǒng)一、重點突出礦井地質(zhì)圖的特點：經(jīng)常性、階段性、聯(lián)系性、針對性、靈活性、預(yù)測性礦井地質(zhì)圖的種類礦井綜合性地質(zhì)圖件主要包括三大類：（1）礦區(qū)必備的綜合性圖件（2）礦井必備的綜合性圖件（3）礦井必備的日常生產(chǎn)用圖礦井地質(zhì)剖面圖編圖步驟1）根據(jù)實際資料編制剖面圖確定剖面線的方向、位置和數(shù)量②確定比例尺③收集整理編制剖面圖的相關(guān)資料設(shè)計圖面，畫高程線⑤投給平面與剖面線的對應(yīng)線⑥繪制地形剖面投給鉆孔柱狀、巷道⑧投繪煤巖層和構(gòu)造點⑨對比連接 ⑩審核、清繪2）根據(jù)水平切面圖繪制剖面圖①確定剖面位置②繪水平高程線及平剖面對應(yīng)線③投繪煤層、構(gòu)造點④連接斷層和煤層⑤審核、清繪3）根據(jù)煤層底板等高線圖作剖面圖煤層底板等高線圖編圖步驟（1）地質(zhì)資料整理①煤層底板高程的換算②鉆孔資料的投繪③煤層產(chǎn)狀構(gòu)造的填繪（2）插入法繪制煤層底板等高線①分析煤層底板標高點的分布特點。②連接三角網(wǎng)③內(nèi)插標高點④連接等高線（3）剖面法繪制煤層底板等高線①標定剖面線②編制剖面圖③投繪剖面資料④連接斷煤交線和煤層底板等高線。（4）繪制等高線應(yīng)注意的問題煤層等高線具有單值性、連續(xù)性、圓滑性和有限性的特點，在繪制等高線時應(yīng)注意以下問題：①掌握煤層總體構(gòu)造輪廓。 ②由簡單到復(fù)雜，由已知到未知。③充分考慮煤層產(chǎn)狀及其變化。 ④先連斷煤交線，后繪等高線。繪制斷煤交線的方法：①實測法②剖面法③斷層面等高線法④斷煤交線彎曲問題：只有當(dāng)煤層面和斷層面均為平面時，斷煤交線才是一條直線。而自然界中煤層面和斷層面并非平面，因此斷煤交線一般為曲線，不能按直線無限制地延展。礦井地質(zhì)勘查與資源勘查相比，具有下述特點：（1）繼承性和補充性：礦井地質(zhì)勘查是在資源勘查的基礎(chǔ)上進行的，因此，在勘探工程布置系統(tǒng)、勘探密度等重大勘探方案的選擇方面，原則上應(yīng)與資源勘探盡量保持一致，重點放在補充以前工作的不足。（2）時間性：礦井地質(zhì)勘探在時間安排上，必須考慮生產(chǎn)接續(xù)計劃和采掘工程設(shè)計與施工的需要。（3）針對性和局部性：礦井地質(zhì)勘查多是針對某一專門問題而布置的，任務(wù)比較單純，地區(qū)比較局限，一般不要求提交完整的地質(zhì)勘查報告。（4）優(yōu)越條件：在進行礦井地質(zhì)勘查設(shè)計時，有豐富的資源勘查資料和井巷編錄資料作為依據(jù)；在布置勘探工程時，有條件采用井下鉆探、巷探和物探手段，并把井上、井下布置結(jié)合起來。（5）經(jīng)費來源：礦井地質(zhì)勘查經(jīng)費來自生產(chǎn)費用，從每噸煤中抽提；資源勘查經(jīng)費來源于勘探事業(yè)費。礦井地質(zhì)勘查可進一步劃分為建井地質(zhì)勘探、礦井補充勘探和生產(chǎn)地質(zhì)勘探等三類。建井地質(zhì)勘探：在礦井井筒開鑿之前，為滿足井筒、井底車場、硐室和主要運輸大巷設(shè)計與施工需要而采用特殊技術(shù)鉆孔的勘探。礦井補充勘探在新水平或新開拓區(qū)設(shè)計之前，為了提高設(shè)計區(qū)的勘探程度，在資源勘探基礎(chǔ)上進行的具有補充性質(zhì)的勘探工作，稱為礦井補充勘探。礦井生產(chǎn)勘探為了查明采區(qū)準備、巷道掘進和工作面回采過程中影響生產(chǎn)的地質(zhì)問題，所進行的局部性勘探工作。稱為礦井生產(chǎn)勘探。礦井地質(zhì)勘查的技術(shù)手段：遙感地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)填圖、坑探工程、鉆探工程、巷探工程、地球物理勘探技術(shù)等。采前地質(zhì)評價是指在礦井、水平、采區(qū)或工作面投入采煤生產(chǎn)之前，根據(jù)勘探、建井或生產(chǎn)階段所獲得的全部地質(zhì)資料，采用多種方法和手段對研究區(qū)的開采地質(zhì)條件做出全面客觀的評價，從而為煤礦的高效和安全開采提供科學(xué)和翔實的地質(zhì)依據(jù)。采前地質(zhì)評價的作用一是根據(jù)煤礦的不同開采地質(zhì)條件特點，劃分出不同采煤工藝對應(yīng)的開采地質(zhì)條件類型及其分布空間，為采區(qū)或工作面合理劃分，有效選擇最合適的采掘部署方式和采煤方法提供科學(xué)的依據(jù)；二是根據(jù)采掘方式和采煤方法選擇開采地質(zhì)條件適宜的采掘場地，充分利用煤礦現(xiàn)有采煤設(shè)備，提高設(shè)備利用率和煤礦生產(chǎn)效率。采前地質(zhì)評價的基本原則充分利用地質(zhì)資料原則、系統(tǒng)分析原則、定性評價與定量評價相結(jié)合原則、經(jīng)濟性原則可操作性原則、服務(wù)生產(chǎn)原則采前地質(zhì)評價的一般內(nèi)容包括：煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)、煤層頂?shù)装?、地質(zhì)構(gòu)造、煤層沖刷帶、巖溶陷落柱、煤與瓦斯突出、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)等方面。評價煤層厚度穩(wěn)定性的指標評價煤層厚度穩(wěn)定性的指標一般有煤層厚度可采性指數(shù)和煤層厚度變異系數(shù)。煤層厚度可采性指數(shù)指評價單元內(nèi)可采煤層厚度所占的比例。煤層厚度變異系數(shù)集中反映了統(tǒng)計單元內(nèi)煤層厚度相對于均值的變化程度。影響綜采的地質(zhì)因素（1）煤層厚度及其變化一般說來，綜采工作面多布置在煤層厚度為3?5m且厚度在較大范圍內(nèi)變化不大的地區(qū)。對于煤層厚度大于5m且煤厚變化較大的情形，實踐證明以采取綜采放頂煤技術(shù)為好。（2）頂?shù)装鍘r性空間分布及其穩(wěn)定性煤層頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定是確保安全、高效生產(chǎn)的基本條件。（3）地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)造作用造成煤厚變薄或使煤層傾角變化時，在工作面推進過程中常常需要破頂或破底。（4）水文地質(zhì)與瓦斯地質(zhì)（5）其他地質(zhì)異常：常常有巖漿巖侵入體、巖溶陷落柱和煤層沖刷帶等地質(zhì)異常體出現(xiàn)，嚴重影響綜采工作面的正常掘進。礦井地質(zhì)條件分類的指標礦井地質(zhì)條件分類以地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層穩(wěn)定程度為主要指標，其它開采地質(zhì)條件，如頂?shù)装濉⒚簩觾A角大小等為輔助指標。每項指標均按其復(fù)雜程度和對生產(chǎn)的影響大小分為四個類別。（1）分類原則礦井地質(zhì)條件按其復(fù)雜程度分為五大類。其分類原則如下：一般情況下，以地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層穩(wěn)定程度兩項主要指標確定礦井地質(zhì)條件類別。一類礦井兩項指標均為I類時。二類礦井兩項指標中，一項為H類，另一項為I類或H類時。三類礦井兩項指標中，一項為ni類，另一項為I類、或n類、或I類時。四類礦井兩項指標中，一項為w類，另一項為i類、或n類、或n類時。五類礦井兩項指標均為w類時。當(dāng)輔助指標的復(fù)雜程度超過主要指標最高類別一個級差以上，并成為礦井正常生產(chǎn)的主要矛盾時，可以適當(dāng)提高一個類別。礦井地質(zhì)條件分類編碼礦井地質(zhì)條件分類，用帶西文注腳的4位羅馬數(shù)字表示，如n—IIaIdIefg。第一位數(shù)表示礦井地質(zhì)條件類別，其后用橫杠隔開，橫杠后的第二位數(shù)為地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度類別，第三位數(shù)為煤層穩(wěn)定程度類別，第四位數(shù)為其它開采地質(zhì)條件復(fù)雜程度類別，并分別以最高類別的地質(zhì)條件的西文代號為注腳。各地質(zhì)條件的西文代號為；a為斷層，b為褶皺，c為巖漿侵入，d為煤層穩(wěn)定程度，e為頂?shù)装?，f為傾角，g為其它。等性塊段是指具有一定面積，且主要地質(zhì)特征大體相等的經(jīng)濟地質(zhì)體。等性塊段分為構(gòu)造等性塊段、煤層等性塊段和頂板等性塊段。等性塊段指數(shù)法是以等性塊段作為評價開采地質(zhì)條件復(fù)雜程度的基本單元。首先分因素劃分等性塊段，然后對各因素的復(fù)雜程度進行分級，并分級賦予一定的指數(shù)值，最后對各類塊段進行疊加合成，求出合成塊段內(nèi)各類指數(shù)之和，并以此作為評定塊段地質(zhì)條件綜合復(fù)雜程度的依據(jù)。探采對比：在礦井生產(chǎn)過程中，通過對采掘施工過程中揭露的實際地質(zhì)資料的收集、整理和分析，及時修正和補充勘探時期提供的地質(zhì)資料，逐步把握本礦區(qū)、本井田內(nèi)構(gòu)造展布規(guī)律、煤厚變化、煤巖層空間層位關(guān)系、巖漿侵入體及巖溶陷落柱等影響采掘生產(chǎn)的地質(zhì)因素。探采對比內(nèi)容（1）重新評價井田主體構(gòu)造格架 （2）礦井小型構(gòu)造發(fā)育及組合規(guī)律分析（3）煤層對比及其厚度變化規(guī)律研究 （4）對勘探各個時期的勘探資料進行評價探采對比的基本方法（1）探采對比的基礎(chǔ)資料各勘探時期的地質(zhì)資料。生產(chǎn)中日常編錄中收集的斷層、褶曲、巖漿巖侵入體、巖層產(chǎn)狀、煤層標高等數(shù)據(jù)。（2）探采對比的一般方法1）勘探資料的重新甄別和認識 2）采掘地質(zhì)資料的收集和補充3）編制專門性分析圖件和綜合性圖件 4）井田構(gòu)造格架及構(gòu)造發(fā)育規(guī)律的重新認識5）編寫探采對比研究報告三書（采區(qū)、掘進、回采地質(zhì)說明書）根據(jù)礦井建設(shè)、生產(chǎn)的不同