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1、一、含煤岩系 定义：定义：是指一套含有煤层并且在成因是指一套含有煤层并且在成因上有联系的沉积岩系，简称为上有联系的沉积岩系，简称为煤系煤系。最大特征是含有。最大特征是含有煤层煤层。第1页/共44页（一）（一）:煤层煤层煤煤层层：是是沉沉积积岩岩中中碳碳质质成成分分的的可可燃燃性性岩岩层层、一一般般呈呈层层状状分分布布，根根据据煤煤层层内内有有无无稳稳定定的的岩岩石石夹夹层层（夹夹矸矸）分分为为简简单单结结构构煤煤层层和和复复杂杂结结构构煤煤层层；煤煤层层厚厚度度是是指指煤煤层层顶顶底底板板间间的的垂垂直直距距离离，根根据据厚厚度度对对开开采采技技术术的的影影响响可可将将煤煤层层分分为为三三类类
2、：薄薄煤煤层层-煤煤层层厚厚度度在在1.3m以以下下；中中厚厚煤煤层层-煤煤层层厚厚度度为为1.33.5m；厚厚煤层煤层-煤层厚度在煤层厚度在3.5m以上。以上。煤煤层层厚厚度度变变化化的的原原因因：地地壳壳不不均均衡衡沉沉降降、基基底底不不平平、煤层同生冲蚀、构造变动的影响、岩浆岩侵入等。煤层同生冲蚀、构造变动的影响、岩浆岩侵入等。第2页/共44页（二）顶底板（二）顶底板根根据据顶顶板板岩岩层层变变形形和和跨跨落落的的难难易易程程度度，可可将将煤煤层层顶顶板板分分为为伪伪顶顶、直直接接顶顶、基基本本顶顶（老顶）（老顶）底板分为直接底和基本底两种底板分为直接底和基本底两种第3页/共44页二、矿
3、物和岩石 地地壳壳由由岩岩石石组组成成，岩岩石石是是矿矿物物的的集集合合体体，矿矿物物由由化化学学元元素组合而成。素组合而成。（一（一)矿物矿物 是天然产出，具有一定的化学成分和有序的原子排列。是天然产出，具有一定的化学成分和有序的原子排列。（二）岩石（二）岩石 是是天天然然产产出出的的矿矿物物集集合合体体，具具有有一一定定的的结结构构、构构造造特特征征，是是地地质质作作用用的的产产物物。按按其其成成因因可可分分为为岩岩浆浆岩岩、沉沉积积岩岩和和变变质岩。质岩。常见的沉积岩：碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩。常见的沉积岩：碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩。第4页/共44页（三）沉积岩的特征
4、（三）沉积岩的特征成份特征成份特征 化学成分和矿物成分化学成分和矿物成分结构特征结构特征构造特征构造特征产状特征产状特征产状产状:指沉积岩石的的空间位置和产出状态指沉积岩石的的空间位置和产出状态.第5页/共44页第6页/共44页三、三、地质构造地质构造、地质构造：在地壳运动过程中，岩层改变了原始的埋藏条件，产生一定的变形和变位，形成的新结构称为地质构造。、地质构造的表现形式：褶皱构造和断裂构造；、煤（岩）层的产状要素：走向、倾向、倾角。4、褶皱构造：岩层受到水平力的挤压而发生波状弯曲，但仍保持岩层的连续性和完整性的构造形态。分为背斜和向斜。5、断裂构造：岩层受力后遭到破坏，失去连续性和完整性的
5、构造形态，断裂后，断裂面两侧岩层没有发生显著位移，称为节理（裂隙），如发生明显错断则为断层。6、断层要素：断层面、断层线、交面线、断盘、断距等。7、断层的分类有多种，根据断层上下两盘相对移动的方向分为：正断层、逆断层、平移断层；根据断层走向与岩层走向的关系分为：走向断层、斜交断层、倾向断层。第7页/共44页第二节第二节 影响煤矿生产的地质因素影响煤矿生产的地质因素一、煤层厚度变化对安全生产的影响1、主要表现在4个方面：影响采掘部署、影响计划生产、掘进率增高、回采率低。2、煤层厚度变化的处理：（1）掘进中的处理方法：煤层分叉根据具体情况巷道沿上分层顶板或下分层底板掘进、煤层变薄或尖灭时巷道破顶或
6、破底施工。（2）采煤工作中的处理方法：采煤工作面遇到煤层变薄或无煤区时，可采取直接推过或绕过的方法。第8页/共44页二、地质构造对安全生产的影响1、主要表现在：影响井田划分、矿井采区划分和采区巷道布置、工作面回采等。2、褶曲：（1）褶曲对煤矿生产的影响（2）褶曲的处理：通常以大型褶曲的轴线作为井田边界，如果井田内总回风一般布置在大型背斜轴部附近，主要运输巷布置在大型向斜的轴部附近，兼顾两翼开采。褶曲的轴部瓦斯积聚、裂隙发育、岩石破碎、煤层增厚或变薄等，因此褶曲轴部易发生瓦斯、冒顶、和突水事故。第9页/共44页3、断裂构造：（1）节理对煤矿生产的影响及处理 炮眼方向应尽量垂直主要节理面布置；工作
7、面布置最好与主要节理组方向垂直或接近斜交等。（2）断层对煤矿生产的影响及处理：A、断层对生产的影响主要表现在以下方面：影响井田划分、影响井田开拓方式、影响采区和工作面布置、影响安全生产、增加巷道掘进率、影响煤矿综合效益。B、断层的处理：分为开拓设计（把大断层作为采区边界）、巷道掘进（改道、改变巷道坡度、或掘石门的方法通过断层）和工作面回采（强行通过或重新开且眼）三个阶段。第10页/共44页三、岩浆侵入对安全生产的影响（1）对煤矿生产的影响 减少煤炭储量，缩短矿井服务年限；煤质变差；破坏煤层的连续性给采掘工作面带来困难。（2）岩浆侵入煤层的处理：A、掘进时根据探明情况可直接穿过或改变设计。B、工
8、作面回采根据探明情况可硬推或改变回采方案。第11页/共44页四、陷落柱对安全生产的影响 陷落柱是由煤层下伏的碳酸盐岩等可溶岩层，经过地下水长期溶蚀形成空洞，从而引起上覆岩层失稳、塌陷，形成筒状或似锥状的柱体。（1）对煤矿生产的影响 减少煤炭储量，影响正规开采和采掘施工；易发生突水和瓦斯事故。（2）陷落柱的处理：A、设计时尽量把陷落柱留设在煤柱中。B、掘进时先探明情况然后采取直接穿过或绕过。C、工作面回采时先探明情况然后决定处理方法。第12页/共44页五、影响煤矿生产的其它地质因素 矿井瓦斯、地温与矿山压力等。第13页/共44页第三节第三节 矿井水文地质与防治水矿井水文地质与防治水一、地下水的概
9、念和分类1、地下水的概念：是指埋藏在地表以下，储存在岩石空隙中的水。它主要以气态水、结合水、毛细水和重力水等形式存在于岩石空隙中。根据岩石的透水性分为透水层和隔水层。所谓含水层是指能透水且含有地下水的岩层；含水层的形成必须同时具备三个条件:岩层具有连通的空隙、隔水地下条件和足够的补给水源。2、地下水的分类：（1）按地下水的埋藏条件分类：潜水、无压水、承压水（2）按含水层孔隙性质分类：孔隙水、裂隙水（风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水）岩溶水。第14页/共44页二、矿井充水条件 矿井水：矿矿井井水水害害是是指指在在煤煤矿矿基基建建和和生生产产过过程程中中地地下下水水涌涌入入采采掘掘空空间间，由由
10、于于排排水水能能力力相相对对不不足足而而造造成成淹淹没没巷巷道道、工工作作面面、采采区区、矿矿井井(不不同同水水平平乃乃至至整整个个矿矿井井)的的现现象象，它它轻轻则则影影响响生生产产，重重则则造造成成人人员员伤伤亡亡的的恶恶性性事事故故，是是煤煤炭炭资资源开发过程中一种突发性的地质灾害。源开发过程中一种突发性的地质灾害。突 水：当涌入或溃入井巷的水量大，来势凶猛，造成水害事故。形成矿井水灾的基本条件：必须有充足的水源和充水通道。（一）矿井充水水源 大气降水、地表水、地下水、老空水第15页/共44页（二）、矿井充水通道 充水通道天然通道人工通道导水裂隙导导水断层陷陷 落 柱岩溶塌洞顶板三带底板
11、三带防水煤岩柱不良钻孔点状通道线状通道面状通道第16页/共44页 三、矿井水灾防治与处理（一）做好矿井水文地质工作 1、做好水文观测工作 2、做好矿井地质工作 (二）地面防治水 是煤矿防治水的第一道防线。煤矿安全规程第254条 煤矿企业必须查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况，疏水能力和有关水利工程情况，掌握当地历年降水量和最高洪水位资料，建立疏水、防水和排水系统。第255条 井口和工业场地内建筑物的高程必须高于当地历年最高洪水位；在山区还必须避开可能发生泥石流、滑坡的地段。井口及工业场地内建筑物的高程低于当地历年最高洪水位时，必须修筑堤坝、沟渠或采取其他防排水措施。第17页/共44页
12、(二）地面防治水煤矿安全规程第256条 井口附近或塌陷区内外的地表水体可能溃入井下时，必须采取措施，并遵守下列规定：（一）严禁开采煤层露头的防水煤柱。（二）容易积水的地点应修筑沟渠，排泄积水。修筑沟渠时，应避开露头、裂隙和导水岩层。特别低洼地点不能修筑沟渠排水时，应填平压实；如果范围太大无法填平时，可建排洪站排水，防止积水渗入井下。（三）矿井受河流、山洪和滑坡威胁时，必须采取修筑堤坝、泄洪渠和防止滑坡的措施。（四）排到地面的矿井水，必须妥善处理，避免再渗入井下。（五）对漏水的沟渠和河床，应及时堵漏或改道。地面裂缝和塌陷地点必须填塞，填塞工作必须有安全措施，防止人员陷入塌陷坑内。（六）每次降大到
13、暴雨时和降雨后，必须派专人检查矿区及其附近地面有无裂缝、老窑陷落和岩溶塌陷等现象。发现漏水情况，必须及时处理。第18页/共44页(二）地面防治水煤矿安全规程第257条 严禁将矸石、炉灰、垃圾等杂物堆放在山洪、河流可能冲刷到的地段。第258条 使用中的钻孔，必须安装孔口盖。报废的钻孔必须及时封孔。加强防洪防汛工作，在每年的雨季来临之前和雨季期间，要加强对矿区内防洪工程的检查和防汛抢险工作，发现问题及时处理。第19页/共44页(三）煤矿井下防治水1、井下防水 A、合理进行开拓和开采 B、留设防水煤柱煤矿安全规程第259条 相邻矿井的分界处，必须留防水煤柱。矿井以断层分界时，必须在断层两侧留有防水煤
14、柱。防水煤柱的尺寸，应根据相邻矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法以及岩层移动规律等因素，在矿井设计中规定。严禁在各种防隔水煤柱中采掘。第265条 井田内有与河流、湖泊、溶洞、含水层等有水力联系的导水断层、裂隙（带）、陷落柱时，必须查出其确切位置，并按规定留设防水煤（岩）柱。第20页/共44页(三）煤矿井下防治水2、井下疏干排水 A、利用钻孔疏排地下水 B、利用巷道疏排地下水煤矿安全规程第270条 承压含水层与开采煤层之间的隔水层能承受的水头值小于实际水头值时，开采前必须采取下列措施，由企业主要负责人审批：（一）采取疏水降压的方法，把承压含水层的水头值降到隔水层能承受
15、的安全水头值以下，并制订安全措施。（二）承压含水层不具备疏水降压条件时，必须采取建筑防水闸门、注浆加固底板、留设防水煤柱、增加抗灾强排能力等防水措施。第21页/共44页(三）煤矿井下防治水3、井下排水煤矿安全规程第278条 主要排水设备应符合下列要求：（一）水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。（二）
16、水管：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。（三）配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。有突水淹井危险的矿井，可另行增建抗灾强排能力泵房。第22页/共44页(三）煤矿井下防治水3、井下排水煤矿安全规程第280条 主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。正常涌水量大于1000m3/h的
17、矿井，主要水仓有效容量可按下式计算：2（Q+3000）式中 V-主要水仓的有效容量，m3；Q-矿井每小时正常涌水量，m3。但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量。采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。矿井最大涌水量和正常涌水量相差特大的矿井，对排水能力、水仓容量应编制专门设计。水仓进口处应设置箅子。对水砂充填、水力采煤和其他涌水中带有大量杂质的矿井，还应设置沉淀池。水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50%以上。第23页/共44页(三）煤矿井下防治水3、井下排水煤矿安全规程第281条 水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。在每年雨季以前，必须全
18、面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题，及时处理。水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理1次。第282条 对基岩段富水性较强的深井，应在井筒中部设置相应排水能力的转水站。第283条 井筒开凿到底后，井底附近必须设置具有一定能力的临时排水设施，保证临时变电所、临时水仓形成之前的施工安全。第284条 在建矿井在永久排水系统形成之前，各施工区必须设置临时排水系统，并保证有足够的排水能力。第24页/共44页(三）煤矿井下防治水4、井下探放水（1）探水的目的探水是指在煤矿生产过程中采用超前勘探方法（钻探、物探），查明采掘工作面煤层顶底板、侧帮和前方的含水
19、构造（包括陷落柱）、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等，其目的是为有效的防治矿井水害做好必要的准备。（2）探放水的原则有疑必探、先探后掘 公司探防水原则在地质条件不清的情况下，“有掘必探、先探后掘。”第25页/共44页(三）煤矿井下防治水4、井下探放水（2）探放水的原则煤矿安全规程第286条 采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水：A、接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。B、接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。C、打开隔离煤柱放水时。D、接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。E、接近有出水可能的钻孔时。F、接近有水的灌浆区时。G、接近其
20、他可能出水地区时。经探水确认无突水危险后，方可前进。探水前确定探水警戒线并绘制在采掘工程平面图上第26页/共44页（2）探放水的措施A、加强靠近探水地点的支护打好坚固的立柱和拦板，以防高压水冲垮煤壁和支架。B、认真检查排水系统，保持完好状态，准备好适当坡度和断面的排水沟及相当容积的缓冲水仓，加大排水能力。C、确定主要探水孔的位置，由测量人员进行标定，负责探水人员必须亲临现场。D、探水地点要经常检查有无有害气体，发现有害气体逸出时，要及时采取通风措施。E、探水地点要安设专用电话，使其能够及时与矿调度室和中央泵房联系。F、在探水时，制订安全退路，并使其畅通无阻；同时要与相邻工作地点保持信号联系，以
21、便万一出水，好马上通知受水害威胁地点的人员安全撤离。G、水压较大的地区，探水钻进之前，必须先安好孔口管和控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方准继续钻进。特别危险的地段，还应选择坚固的地点修筑临时水闸门和躲避洞。H、打钻时，要时刻注意观察钻孔情况。钻进时，发现钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异常现象时，必须停钻检查，如钻孔内水压很大，应马上将钻杆固定，一定不要移动或拔钻杆，钻机后面不要站人，以免高压水将钻杆顶出伤人或造成透水事故。第27页/共44页(三）煤矿井下防治水5、井下截水与堵水（1）井下截水的主要措施有修筑水闸墙和水闸门。，煤矿安全规程第273条 水文地质条件复杂或有
22、突水淹井危险的矿井，必须在井底车场周围设置防水闸门。在其他有突水危险的地区，只有在其附近设置防水闸门后，方可掘进。（2）注浆堵水就是将水泥浆或化学浆通过管道压入岩层间隙，浆液在间隙中经过扩散、凝结、硬化，起到加固岩层和堵隔水源的作用。第28页/共44页(四）透水事故的应急措施1、透水征兆第266条 采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。2、透水事故应急措施 当井下某一地点发生突然透水事故，现场人员除立即报告调
23、度室外如果情况危急，水势很猛，则就采取以下应急措施。(1)在场人员的行动准则第29页/共44页 发生透水事故时，在场人员应尽量了解或判断事故的地点和灾害程度，及时向矿调度室汇报，在保证人员安全的条件下，迅速组织抢救，尽可能就地取材，设法堵住出水点，加固工作面以防止事故的继续扩大。如果无法抢救，则应根据当时当地的实际情况，有组织地沿着规定的避灾路线，避开压力水头，迅速撤退到涌水地点的上部水平或地面，而不能进入出水点附近的独头巷道内。如果独头上山下部的唯一出口已被淹没无法撤退时，则可在独头巷道躲避，以免受涌水伤害，这时独头上山附近空气因水位上升逐渐压缩，能保持一定的空间和一定的空气量。煤矿井下人员
24、万一来不及全部撤到安全地点，而被堵在其他巷道内，应保持镇静，避免体力的过渡消耗，矿灯、食物集中管理，节省使用，有节奏地向外传递信号，互相鼓励，坚定信心，坚信组织上一定会全力营救。第30页/共44页（2）透水事故的抢救措施A、各级领导应准确地检查井下人员，如果发现尚有人员被堵井下，应首先制订营救措施。判断人员可能躲避的地点，根据涌水量和排水能力，估计排出积水的时间。当判断有人被堵于独头上山时，必要时可以在地面打孔向井下输送食物等。B、立即通知泵房人员，要将水仓水位降低最低程度，以争取较长的缓冲时间。C、水文地质人员应分析判断突水水源和最大突水量，测涌水量大小及其变化，观测水位变化情况，判断突水量
25、的发展趋势，采取必要的措施，防止淹井。D、检查维护所有排水设施和供电线路，了解水仓现有容量，如果水中携带大量泥沙和浮煤时，应在水仓进口处的大巷内分段建立临时挡墙，使其沉淀，减少水仓淤积。在水仓龙头被堵时，应组织会水人员清除龙头上的杂物。E、检查防水闸门是否灵活、严密、并派专人看守，清理淤渣，拆除短节轨道等，做好准备，待命关闭。在关闭水闸门时，必须查清人员是否已全部撤出。F、采取上述应急措施仍不能阻挡淹井时，煤矿井下人员应向高处撤退，迅速向安全出口转移，安全升井。第31页/共44页 四、水灾事故案例（一）煤矿水害事故多发的原因1、水害事故的主要特点 老空透水事故多发，乡镇小煤矿水害事故多发，雨季
26、水害多发，国有大矿淹井损失较大，重大未遂事故多发 等第32页/共44页20052005年年1313起特大以上水害事故按水源类型起特大以上水害事故按水源类型统计的事故起数分布情况统计的事故起数分布情况 水害特点我国煤矿水害现状及特点我国煤矿水害现状及特点 老空水透老空水透水事故明显水事故明显增多，成为增多，成为我们煤矿水我们煤矿水害的主要类害的主要类型之一。型之一。特特 点点。第33页/共44页20062006年年4040起特大以上水害事故按所有制形式起特大以上水害事故按所有制形式划分的发生起数分布情况划分的发生起数分布情况 20062006年年4040起特大以上水害事故按所有制形式起特大以上水
27、害事故按所有制形式划分的死亡人数分布情况划分的死亡人数分布情况 特点三：近几年煤矿特点三：近几年煤矿水害有上升的势头；水害有上升的势头；特点四：雨季发生的特点四：雨季发生的透水事故约占透水事故约占5050左右；左右；特点五：特点五：7070的水害的水害事故发生在掘进工作面；事故发生在掘进工作面；特点六：多数水害事特点六：多数水害事故发生在乡镇煤矿、改故发生在乡镇煤矿、改制煤矿及基建矿井；制煤矿及基建矿井；水害特点我国煤矿水害现状及特点我国煤矿水害现状及特点第34页/共44页 2、水害发生的主要原因：主要原因：l我国煤矿水文地质条件复杂我国煤矿水文地质条件复杂l对现有防治技术手段推广应用程度不够对现有防治技术手段推广应用程度不够l防治水技术与相关工作投入不足防治水技术与相关工作投入不足l矿井水文地质基础工作薄弱矿井水文地质基础工作薄弱l矿山防治水专门人才缺乏矿山防治水专门人才缺乏l超强度、越界、非法、非规开采煤炭资源超强度、越界、非法、非规开采煤炭资源l安全投入不足、矿井防排水系统不完善安全投入不足、矿井防排水系统不完善第35页/共44页第36页/共44页第37页/共44页第38页/共44页第39页/共44页第40页/共44页第41页/共44页第42页/共44页第43页/共44页感谢观看！感谢观看！第44页/共44页