煤矿地质与安全汇总资料课件.ppt
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1、第四章 煤矿地质与安全,第一节 煤矿地质基础,一、基本概念二、煤矿地质构造三、瓦斯地质四、煤矿水文地质,一、基本概念,1、含煤岩系定义:是指一套含有煤层并且在成因上有联系的沉积岩系,简称为煤系 。最大特征是含有煤层。,2、煤田煤田是指同一地质时期形成,并大致连续发育的含煤岩系分布区。通常把煤田划分为若干个较小的部分由若干个矿井来开采。划分一个矿井开采的那部分煤田,称为井田。,3、我国聚煤区聚煤区是指在地质历史发展过程中有聚煤作用的广大地区。中国大体上可分为6个聚煤区。(1)华北石炭二叠纪聚煤区。(2)华南晚二叠世及晚三叠世、早侏罗世、古近世、新近纪聚煤区。(3)东北侏罗纪和古近纪聚煤区。(4)
2、西北侏罗纪聚煤区。(5)西藏滇西中生代及新近纪聚煤区。(6)台湾古近纪聚煤区,4、 煤层煤层:是沉积岩中碳质成分的可燃性岩层、一般呈层状分布,根据煤层内有无稳定的岩石夹层(夹矸)分为简单结构煤层和复杂结构煤层;煤层厚度是指煤层顶底板间的垂直距离,根据厚度对开采技术的影响可将煤层分为三类:薄煤层-煤层厚度在1.3m以下;中厚煤层-煤层厚度为1.33.5m;厚煤层-煤层厚度在3.5m以上。煤层厚度变化的原因:地壳不均衡沉降、基底不平、煤层同生冲蚀、构造变动的影响、岩浆岩侵入等。,5、顶底板根据顶板岩层变形和跨落的难易程度,可将煤层顶板分为伪顶、直接顶、基本顶(老顶)底板分为直接底和基本底两种,二、
3、 地质构造,(一)单斜构造1、单斜构造的概念 在某一范围内,一系列岩层大致向同一方向倾斜,且倾角大致相等,这种构造形态称为单斜构造。单斜构造往往是其他构造形态的一部分,如褶曲一翼或断层一盘。2、岩层产状要数,第二节 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。,二、地质构造对安全生产的
4、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。,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
5、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。,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、工作面回采根据探明情况可硬推或改变回采方案。,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、
6、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。,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。,第三节 矿井水文地质与防治水,一、地下水的概念和分类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
7、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。,二、矿井充水条件 矿井水:矿井水害是指在煤矿基建和生产过程中地下水涌入采掘空间,由于排水能力相对不足而造成淹没巷道、工作面、采区、矿井(不同水平乃至整个矿井)的现象,它轻则影响生产,重则造成人员伤亡的恶性事故,是煤炭资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
8、水水源 大气降水、地表水、地下水、老空水,(二)、矿井充水通道,充水通道,天然通道,人工通道,导水裂隙,导水断层,陷 落 柱,岩溶塌洞,顶板三带,底板三带,防水煤岩柱,不良钻孔,点状通道,线状通道,面状通道,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290条 煤矿应当查清井田及周边地面水系和有关水利工程的汇水、疏水、渗漏情况;了解当地水库、水电站大坝、江河大堤、河道、河道中障碍物等情况;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291条 矿井井口和工业场地内建筑物
9、的地面标高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、滑坡等地质灾害危险的地段。矿井井口及工业场地内主要建筑物的地面标高低于当地历年最高洪水位时,应当修筑堤坝、沟渠或者采取其他可靠防御洪水的措施。不能采取可靠安全措施的,应当封闭填实该井口。,(二)地面防治水煤矿安全规程第292条 当矿井井口附近或者开采塌陷波及区域的地表有水体或者积水时,必须采取安全防范措施,并遵守下列规定:(一)当地表出现威胁矿井生产安全的积水区时,应当修筑泄水沟渠或者排水设施,防止积水渗入井下。(二)当矿井受到河流、山洪威胁时,应当修筑堤坝和泄洪渠,防止洪水侵入。(三)对于排到地面的矿井水,应当妥善疏导,避
10、免渗入井下。(四)对于漏水的沟渠和河床,应当及时堵漏或者改道;地面裂缝和塌陷地点应当及时填塞,填塞工作必须有安全措施。煤矿安全规程第293条 降大到暴雨时和降雨后,应当有专业人员观察地面积水和洪水情况、井下涌水量等有关水文变化情况和井田范围及附近地面有无裂缝、采空塌陷、井上下连通的钻孔和岩溶塌陷等现象。及时向调度室及有关负责人报告,并将上述情况记录在案,存档备查。情况危急时,矿调度室及有关负责人应当立即组织井下撤人。,(二)地面防治水煤矿安全规程第294条 当矿井井口附近或者开采塌陷波及区域的地表出现滑坡或者泥石流等地质灾害威胁煤矿安全时,应当及时撤出受威胁区域的人员,并采取防治措施。第295
11、条 严禁将矸石、垃圾、杂物堆放在山洪、河流可能冲刷到的地段,防止淤塞河道和沟渠等。发现与矿井防治水有关系的河道中存在障碍物或者堤坝破埙时,应当及时报告当地人民政府,清理障碍物或者修复堤坝,防止地表水进入井下。第296条 使用中的钻孔,应当安装孔口盖。报废的钻孔必须应当封孔,并将封孔资料和实施负责人的情况记录在案,存档备查。 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。,(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297条 相邻矿井的分界处,应当留设防隔水煤柱;矿井以断层分界的,应当在
12、断层两侧留有防隔水煤柱。 防隔水煤柱的尺寸,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302条 井田内有与河流、湖泊、充水溶洞、强或者极强含水层等存在水力联系的导水断层、裂隙(带)、陷落柱和封闭不良钻孔等通道时,应当查出其确切位置,并采取留设防隔水煤(岩)柱等防治水措施。,第三百零三条对于煤层顶、底板带压的采掘工作面,应当提前编制防治水设计,制定并落实水害防治措施。第三百零四条煤层顶板存在富水性中等及以上含水层或者其他水体威胁时,应当实测垮落带、导水裂隙带发育高度,进行专项设计,确定防隔水煤
13、(岩)柱尺寸。当导水裂隙带范围内的含水层或者老空积水等水体影响采掘安全时,应当超前进行钻探疏放或者注浆改造含水层,待疏放水完毕或者注浆改造等工程结束、消除突水威胁后,方可进行采掘活动。,(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305条 开采底板有承压含水层的煤层,隔水层能够承受的水头值应当大于实际水头值;当承压含水层与开采煤层之间的隔水层能够承受的水头值小于实际水头值时,应当采取疏水降压、注浆加固底板改造含水层或者充填开采等措施,并进行效果检验,制定专项安全技术措施,报企业技术负责人审批。,第三百零六条矿井建设和延深中,当开拓到设计水平
14、时,必须在建成防、排水系统后方可开拓掘进。第三百零七条煤层顶、底板分布有强岩溶承压含水层时,主要运输巷、轨道巷和回风巷应当布置在不受水害威胁的层位中,并以石门分区隔离开采。对已经不具备石门隔离开采条件的应当制定防突水安全技术措施,并报矿总工程师审批。,第三百零八条水文地质条件复杂、极复杂或者有突水淹井危险的矿井,应当在井底车场周围设置防水闸门或者在正常排水系统基础上另外安设由地面直接供电控制,且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵。在其他有突水危险的采掘区域,应当在其附近设置防水闸门;不具备设置防水闸门条件的,应当制定防突(透)水措施,报企业主要负责人审批。,防水闸门应当符合下列要求:(一)防水闸
15、门必须采用定型设计。(二)防水闸门的施工及其质量,必须符合设计。闸门和闸门硐室不得漏水。(三)防水闸门硐室前、后两端,应当分别砌筑不小于5m的混凝土护碹,碹后用混凝土填实,不得空帮、空顶。防水闸门硐室和护碹必须采用高标号水泥进行注浆加固,注浆压力应当符合设计。,(四)防水闸门来水一侧1525m 处,应当加设1道挡物箅子门。防水闸门与箅子门之间,不得停放车辆或者堆放杂物。来水时先关箅子门,后关防水闸门。如果采用双向防水闸门,应当在两侧各设1道箅子门。(五)通过防水闸门的轨道、电机车架空线、带式输送机等必须灵活易拆;通过防水闸门墙体的各种管路和安设在闸门外侧的闸阀的耐压能力,都必须与防水闸门设计压
16、力相一致;电缆、管道通过防水闸门墙体时,必须用堵头和阀门封堵严密,不得漏水。,(六)防水闸门必须安设观测水压的装置,并有放水管和放水闸阀。(七)防水闸门竣工后,必须按设计要求进行验收;对新掘进巷道内建筑的防水闸门,必须进行注水耐压试验,防水闸门内巷道的长度不得大于15m,试验的压力不得低于设计水压,其稳压时间应当在24h以上,试压时应当有专门安全措施。(八)防水闸门必须灵活可靠,并每年进行2次关闭试验,其中1次应当在雨季前进行。关闭闸门所用的工具和零配件必须专人保管,专地点存放,不得挪用丢失。,第三百零九条井下防水闸墙的设置应当根据矿井水文地质条件确定,防水闸墙的设计经煤矿企业技术负责人批准后
17、方可施工,投入使用前应当由煤矿企业技术负责人组织竣工验收。第三百一十条井巷揭穿含水层或者地质构造带等可能突水地段前,必须编制探放水设计,并制定相应的防治水措施。井巷揭露的主要出水点或者地段,必须进行水温、水量、水质和水压(位)等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析,防止滞后突水。,(三)煤矿井下防治水3、井下排水煤矿安全规程第311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,应当能在20h内排出矿井24h的正常涌水量(包括充填水及其他用水)。备用水泵的能力应当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
18、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)排水管路:应当有工作和备用的排水管路。工作排水管路的能力,应当能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用排水管路的总能力,应当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:应当与工作、备用和检修水泵的能力相匹配,能够保证全部水泵同时运转。,第三百一十二条主要泵房至少有2个出口,一个出口用斜巷通到井筒,并高出泵房底板7m 以上;另一个出口通到井底车场,在此出口通路内,应当设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。泵房和水仓的
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