矿井地质编录基础 .ppt

,矿井地质编录基础,太原理工大学宋晓夏,2,一、引言二、矿井地质编录基本方法三、断层观测与预测四、陷落柱观测与分析,汇报提纲,1.1矿井地质工作的性质、基本任务含义矿井地质工作是指从矿井基本建设开始，直到矿井开采结束为止这一期间的全部地质工作。性质矿井地质是煤矿生产建设的一项重要技术基础性工作，矿井的一切采掘工程都必须以可靠的地质资料为依据。为此，必须加强矿井地质工作，更好地研究与解决煤矿生产建设中的各种地质问题，以适应煤矿生产建设的需要。矿井地质总是在探索未知，需要对将要开采的块段做出预报。其工作性质决定了矿井地质工作者是井田地质情况的侦察兵，煤矿生产的先行者及各级领导决策的参与者。随着煤矿生产机械化、自动化、智能化程度不断提高和煤矿深部开采地质环境的变化，对矿井地质工作提出了更新、更高的要求。,一、引言,基本要求矿井地质工作必须坚持现场观测和综合分析并重的原则。实见资料必须准确、完整；预测资料必须有理有据，并在实践中不断检验、修正和完善。基本任务（一）研究煤矿地层、地质构造、煤层、煤质、瓦斯、水文地质和其他开采地质条件等地质特征及其变化规律，开展地质类型划分。（二）查明影响煤矿安全生产的各种隐蔽致灾地质因素，做好相应的预测预报工作。（三）进行地质补充调查与勘探、地质观测、资料编录和综合分析，提供煤矿建设和生产各个阶段所需要的地质资料，解决煤矿安全生产中的各种地质问题。（四）估算和核实煤矿煤炭资源/储量以及煤矿瓦斯（煤层气）资源/储量，掌握资源/储量动态，为合理安排生产提供可靠依据。（五）调查、研究煤矿含煤地层中共（伴）生矿产的赋存情况和开采利用价值。,一、引言,煤矿安全高效开采地质保障系统,1980年代我国开始综合机械化生产技术，难度很大。其中最大的问题是开采地质条件复杂影响了机械化的效益。煤矿地质条件复杂，水、火、瓦斯、地温、地压等灾害仍然严重。到2020年，煤矿采煤机械化程度达到85，掘进机械化程度达到65。,1、综采机械设备遇到落差3-5米断层，便要停产或搬家，造成经济损失。2、大多数煤与瓦斯突出事故发生在构造异常带。3、因水文地质条件不清，导致透水事故。如2010-3-28王家岭，2015-4-19姜家湾，等。,一、引言,1950～60年代，局、矿设立独立的地质处（科）及钻探队。颁布了有关规程，使矿井地质工作逐步走向正规化、制度化。1980年代，颁发了矿井地质规程（试行）、矿井水文地质规程（试行）、矿井储量管理规程等。1982年，成立了中国煤炭学会矿井地质专业委员会，以后每年举办全国性的学术研讨会。1990年代以来，矿井地质进入了技术突破阶段，煤矿开采地质保障系统、采区三维地震勘探、矿井物探等技术有了长足的进步。今后矿井地质将向定量预测探测、数据自动处理成图的方向发展。煤矿地质工作规定2014.3.1实施，替代1984矿井地质规程（试行）和1983露天煤矿地质规程（试行）。,1.2矿井地质工作的发展历程,一、引言,煤矿地质工作规定指定的背景1、时间因素上次的规程出台距今已经30年了；2、煤矿经济类型多样化，使得原规程不适合形势发展的需要；3、技术发展的需要，煤矿采掘新技术的应用使得原规程不能适应技术的要求；4、规范规定的更新替代。（1）原1984年实施的矿井地质规程中依据的矿井水文规程（1986）已经被2009年颁布的煤矿防治水规定所替代。（2）原矿井地质规程中的储量分类方案早已作废，被1999年发布的固体矿产资源/储量分类所替代，煤炭资源储量分类体现在2002年的煤、泥炭地质勘查规范中，这就使得矿井地质规程相关内容无法可依。（3）本规定新增的关于瓦斯地质问题采用2009年颁布的防治煤与瓦斯突出规定替代1995年的防治煤与瓦斯突出细则。,一、引言,建立集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体系，地质是先锋，是保障。必须积极开展基础地质工作，同时应用GIS技术、先进的钻探、物探、测井等手段，实现对煤层赋存特征进行精细评价、对断层、陷落柱、矿井水、瓦斯等致灾因素进行准确定位。矿井地质工作研究性、探索性很强，其工作成果并不直接表现为煤矿的效益和利润，因而被掩盖、忽视。而当地质条件复杂影响生产时，却很容易被当作地质人员的缺点看待，这对发挥他们的工作积极性是不利的。各级领导要重视矿井地质人才的培养和使用，鼓励他们针对本矿井的主要地质问题，积极创新，勇于实践。例如，定期进行专题研讨，主动承担各类科研项目、地质报告的编制、探测对比、采后总结，等。,一、引言,1.3关于矿井地质工作一些问题的思考,矿井地质队伍技术素质需要不断培养和提高。矿井地质工作是探索未知领域的工作，面对的是一个灰色系统，即未被揭露或未被充分揭露的复杂多变的地质体。但目前对煤层、构造、致灾因素的预测预报上，往往停留在对现象的描述上，缺乏对地质规律的总结，定量不足，预见性、可靠性不能满足综采的需要。虽然有解决实际问题主观愿望，但表现的力不从心。因此，矿井地质人员既要有丰富的实践经验，更需要全面的专业知识，要不断的学习和提高。任何一种探测技术都不是“灵丹妙药”。各种技术方法都有自己的使用条件、探测目的和应用范围等方面的局限性。只有深入研究本矿基本地质特征，才能对物探结果做出符合实际的解释。地质研究与物探手段相辅相成，物探技术只是获得地质信息的手段。,一、引言,煤矿地质工作的一项重要任务就是研究煤矿地质规律，只有充分掌握了客观的煤矿地质规律才能为煤矿建设生产提供准确的地质资料，进行有效的地质预测预报。煤矿地质是区域地质不可分割的部分，两者是局部与整体的关系，要揭示煤矿地质的内在联系和规律性，就不能孤立的研究局部而忽略整体，必须把煤矿地质与区域地质紧密结合起来。因此煤矿地质技术人员必须熟悉区域地质背景，包括煤系层序、沉积特征及演化规律、区域地质构造特征等，便于从事本煤矿的地质工作时能够从区域的角度研究地质规律，提高对本煤矿地质的认识程度。,一、引言,2.1矿井地质编录及基本原则地质编录把地质勘探和煤矿开采过程中所观察到的地质现象，以文字、图表等形式，系统、客观地反映出来的工作。原始地质编录通过各种地质工作，直接取得有关图件、数据和文字记录等原始资料的工作。综合地质编录根据各种原始地质资料进行系统整理和综合研究的工作。,二、矿井地质编录基本方法,第三十九条煤矿地质观测应做到及时、准确、完整、统一。（一）观测、描述、记录应在现场进行，并记录在专门的地质记录簿上，记录簿统一编号，妥善保存；（二）观测与描述应做到内容完整、数据准确、表达确切、重点突出、图文结合、字迹清晰，客观地反映地质现象的真实情况；（三）观测与描述应记录时间、地点、位置和观测、记录者姓名；（四）观测与描述应做到现场与室内、宏观与微观相结合；（五）观测资料应及时整理并转绘在素描卡片、成果台账及相关图件上，由观测人员进行校对。,煤矿地质工作规定有关规定,二、矿井地质编录基本方法,及时，要求所有的地质观测内容均要抓紧时间进行，现场可以观测的必须在揭露的第一时间观测完成，现场不能完成的图件等其他内容，升井后需及时整理；准确，要求观测描述的地质内容严格符合事实或现场真实情况，描述所用的地质术语、格式符合相关规范要求，采用的观测方法符合相关规定，现场观测和记录的数据真实和准确，最后还需要观测人员进行校对，保证结果真实准确；完整，要求观测的地质内容及相关现象完整，需要的观测内容包括观测记录地质现象和规律、地质现象揭露的时间、记录的地点、记录者姓名等；统一，指地质观测不但要求现场观测描述和室内宏观、微观成果相结合，做到结论统一，还要求观测格式统一、编号统一、观测方法统一等。,二、矿井地质编录基本方法,注意要特别重视地质素描、摄影,二、矿井地质编录基本方法,2.2沉积岩观测与描述煤矿地质工作规定有关规定第四十一条沉积岩观测应包括下列内容（一）碎屑岩类（砾岩、砂岩）应描述其颜色，结构构造，碎屑成分、大小、形态、磨圆度，岩石分选性，结核与包裹体的情况等；（二）黏土岩应描述其颜色，结构构造及页理特征，固结程度，滑腻感，断口形状，可塑性，吸水软化或膨胀特点，黏结性，所含化石及其保存完整程度，结核与包裹体的情况等；（三）化学岩及生物化学岩类应描述其颜色，结构构造，主要成分及杂质成分，硬度，所含化石、结核或包裹体大小、形态、分布情况，裂隙发育特征、方向性和充填物，与稀盐酸的反应状况等；（四）沉积岩层还应描述层理类型和特征，层面构造和接触关系等。对于煤层对比困难的煤矿，应系统收集沉积相、沉积旋回等资料。,二、矿井地质编录基本方法,2.2沉积岩观测与描述,二、矿井地质编录基本方法,,2.2沉积岩观测与描述,二、矿井地质编录基本方法,陆源碎屑岩,观察和描述的内容主要包括以下方面颜色手标本碎屑结构（重点为粒度、估计分选性、目测磨圆度）构造特征沉积构造和显微构造成岩后生变化成因分析命名（参考沉积岩石学）,二、矿井地质编录基本方法,陆源碎屑岩,1、手标本颜色可以反映岩石成分和形成条件。白色纯的石英、方解石、高岭土等组成。灰色、黑色含有机质（碳质、沥青质），沼泽环境。含分散状硫化铁（黄铁矿、白铁矿），海湖相环境。含量越高、颜色越深。为还原或强还原条件。褐黄色、褐红色、红色、紫红色反映岩石中含水氧化铁的脱失变化，脱失越多，氧化越强，颜色越红。氧化条件。绿色含海绿石、绿泥石。弱氧化、弱还原条件。紫色含氧化锰、氧化铁。蓝色、青色石膏、硬石膏、天青石、岩盐等。干燥氧化条件。,二、矿井地质编录基本方法,2、碎屑组分,,二、矿井地质编录基本方法,3、杂基和胶结物成分杂基＜0.03mm同生期形成的非化学沉淀物。如粘土矿物、长英质等。粘土灰白色、硬度低、胶结不牢固、断口粗糙。胶结物碎屑部分与杂基以外的化学沉淀矿物或胶体矿物。钙质灰白色、硬度低、胶结较牢固、滴酸起泡。白云质灰白色、硬度低、胶结较牢固、滴酸不起泡。硅质灰白色、硬度高、胶结牢固、断口平坦。铁质红色、褐色、比重大，其它特征与风化有关。磷质灰黑色、硬度高、胶结较牢固、断口平坦比重大、滴钼酸铵有黄色沉淀物。海绿石绿色，硬度较小。填隙状或粒状。氧化环境常变为褐铁矿，呈褐紫色斑点或斑块，严重时像铁质胶结。,二、矿井地质编录基本方法,3、杂基和胶结物成分杂基＜0.03mm同生期形成的非化学沉淀物。如粘土矿物、长英质等。粘土灰白色、硬度低、胶结不牢固、断口粗糙。胶结物碎屑部分与杂基以外的化学沉淀矿物或胶体矿物。钙质灰白色、硬度低、胶结较牢固、滴酸起泡。白云质灰白色、硬度低、胶结较牢固、滴酸不起泡。硅质灰白色、硬度高、胶结牢固、断口平坦。铁质红色、褐色、比重大，其它特征与风化有关。磷质灰黑色、硬度高、胶结较牢固、断口平坦比重大、滴钼酸铵有黄色沉淀物。海绿石绿色，硬度较小。填隙状或粒状。氧化环境常变为褐铁矿，呈褐紫色斑点或斑块，严重时像铁质胶结。,二、矿井地质编录基本方法,4、结构碎屑岩结构各组分的形态特征，包括碎屑颗粒本身的特点，胶结物的特点及碎屑与胶结物之间的关系。碎屑结构填隙物结构（胶结物结构杂基结构）孔隙结构（1）碎屑结构指碎屑本身的粒度、磨圆度、分选性和颗粒表面特征。（2）胶结物结构非晶质结构如蛋白石、铁质、磷酸盐等。隐晶质结构如玉髓、隐晶质磷酸盐、碳酸盐等。显晶质结构常见矿物如碳酸盐等胶结物。除此之外，还应观察胶结物的结晶程度、晶粒大小、排列方式和分布的均匀程度等内容。,二、矿井地质编录基本方法,4、结构（3）杂基结构泥质结构、含粉砂泥质结构、粉砂泥质结构、微晶结构、泥晶结构等。（4）胶结和支撑类型1）基底式胶结杂基（泥晶基质）支撑2）孔隙式胶结颗粒支撑3）接触式胶结颗粒支撑4）悬挂式胶结颗粒支撑5）镶嵌式胶结（无胶结物式胶结）,二、矿井地质编录基本方法,表1粒级分类表,二、矿井地质编录基本方法,5、构造,二、矿井地质编录基本方法,碳酸盐岩（内源沉积岩）,碳酸盐岩常见的结构类型有a.颗粒（粒屑）结构（异常）碳酸盐岩的一种结构类型。粒屑结构相当于陆源碎屑岩的砂状或砾状结构，所以亦称作碎屑结构。它由颗粒（粒屑）、基质、胶结物、孔隙四部分组成.根据粒屑类型可分为（1）内碎屑灰岩，如崮山组竹叶状灰岩；（2）生物碎屑灰岩（骨粒灰岩）（３）鲕粒灰岩等。b.晶粒结构（原地）又称砾屑灰岩，砾屑组分为主（＞５０％）的石灰岩.由晶粒状碳酸盐矿物组成的岩石结构。c.泥晶或亮晶结构（正常）根据亮晶、泥晶的相对含量分为当亮晶＞泥晶，则分为亮晶生物碎屑灰岩、亮晶鲕粒灰岩等。当亮晶＜泥晶，则分为泥晶生物碎屑灰岩、泥晶鲕粒灰岩等。,二、矿井地质编录基本方法,碳酸盐岩（内源沉积岩）,2.3竖井井筒地质编录煤矿地质工作规定有关规定第四十九条立井素描图应符合下列基本要求立井应编录2个互成直角的井筒素描剖面，其中主素描剖面应与矿井地质剖面的方向相一致。必要时，需加绘井筒水平地质断面图。常用的竖井编录有下列三种形式（1）井筒展开图式编录圆形井筒编录其内接正方柱面，并将四个柱面展开成平面。为此在井口周围选定四个基准点，它们与井筒中心的连线方位分别为N45E,N45W,S45E,S45W。在四点上设置井筒边垂线，即内接正方柱的四条棱线，用来测定地质界线深度，绘出地质界面与内接正方柱面的交迹。此编录适用于地质条件复杂的地区。,二、矿井地质编录基本方法,二、矿井地质编录基本方法,井筒展开图,（2）井筒柱状剖面图式编录在垂直地层走向的井筒直径两端，设置基准点和井筒边垂线，依次测量地质界面深度，绘出井筒柱状剖面图。此编录适用于地质条件简单或中等，岩层产状平缓的地区，它是竖井最常采用的编录方式。,二、矿井地质编录基本方法,（3）井筒水平切面图式编录当井筒每掘进一定深度切录一水平切面图,并根据各水平切面图绘制井筒柱状剖面图,为便于对照各水平切面图的方位,水平切图上应标注标高、标定剖面线和指北针。适用于岩层倾角较陡的地区。,二、矿井地质编录基本方法,2.4石门和斜井地质编录煤矿地质工作规定有关规定第五十条石门和斜井素描图应符合下列基本要求构造复杂程度为简单或中等时，可编录一帮（或顶、底）素描图；构造复杂程度为复杂或极复杂时，应绘制素描展开图。第五十一条岩巷素描图应符合下列基本要求构造复杂程度为简单、中等或岩巷沿同一层位掘进时，每隔20～50米编录一个迎头断面，遇地质构造时加密；构造复杂程度为复杂、极复杂或岩巷穿层掘进时，应编录一帮素描图或素描展开图。,二、矿井地质编录基本方法,石门编录资料是分析构造、对比煤层的主要依据，同时也是采区设计和巷道布置及其施工不可缺少的资料。石门编录一般只作一壁剖面图。在地质构造复杂地段，需要绘制展开图。,二、矿井地质编录基本方法,石门编录的步骤与方法以巷道一壁剖面图为例，概述编录步骤与方法。1）熟悉巷道预想地质剖面和临近勘探线剖面；2）确定编录壁及编录高度；3）对编录巷道进行全面、概略观察；4）标定编录起点和重点位置；5）在编录壁上挂观测基线。,二、矿井地质编录基本方法,观测基线的四种挂法（1）固定标高（即水平）观测基线适用于水平或坡度较小的巷道。,（2）平行巷顶（底）观测基线适用于坡度较大、且坡度不一致的巷道。,二、矿井地质编录基本方法,（3）既不水平也不平行巷顶（底观测基线适用于起伏比较频繁的巷道。,（4）不连续观测基线适用于短距离内坡度起伏比较大的巷道。,二、矿井地质编录基本方法,观测记录和描绘巷壁地质现象（1）地质观测点的选定与描述选择地质特征清楚和地质变化显著的地点，观测、描述。（2）地质界限的实测实测地质界面控制点法。适用于岩层起伏较大的井巷。,二、矿井地质编录基本方法,实测地质界面控制点与视倾角法。适用于岩层倾角大且产状与厚度稳定的井巷。,实测小柱状控制地质界面法。适用于岩层产状稳定、倾角平缓，且分层较多的井巷。,二、矿井地质编录基本方法,（3）绘制巷道剖面实测草图及细部素描图,二、矿井地质编录基本方法,（4）原始地质资料整理,①检查、补充和眷清原始记录对于井下观测编录资料，在整理过程中如发现不足，应设法补充，务必使资料真实可靠。在鉴定、描述煤岩层标本时，命名的原则必须统一，否则不利于煤岩层对比，每个矿井至少要保存一套完整的地层岩石标本。②清绘原始地质图件井下实测的巷道剖面、断面和细部素描图，均系草图，上井后应按照一定的内容、比例尺和格式重新清绘。③建立原始地质资料档案通过井下观测编录、收集到大量原始地质资料，为了使这些分散的零碎的资料便于应用，要建立地质资料档案和原始资料分类统计档案。,二、矿井地质编录基本方法,二、矿井地质编录基本方法,3.3顺层巷道地质编录煤矿地质工作规定有关规定第五十二条煤巷素描图应符合下列基本要求（一）巷道能够揭露全厚的近水平、缓倾斜煤层，稳定或较稳定时，应实测煤层小柱状；不稳定或极不稳定时，应编录一帮素描图。巷道不能揭露全厚的近水平、缓倾斜煤层时，第一分层巷道应做一帮素描图。（二）巷道能够揭露全厚的倾斜、急倾斜煤层稳定或较稳定时，应编绘实测煤层小柱状；不稳定或极不稳定时，应编录迎头断面，并编绘巷顶（或底）水平切面图。巷道不能揭露全厚的倾斜、急倾斜厚煤层时，应编录煤门一帮素描图和必要的迎头断面，并编绘巷顶水平切面图。,二、矿井地质编录基本方法,煤矿地质工作规定第四十二条规定煤层观测应包括下列内容（一）井筒、石门和穿层巷道揭露煤层的地点应进行观测；顺煤层巷道的观测点间距按煤层稳定程度进行，遇地质构造时，应适当加密。（二）观测煤层厚度、煤分层厚度、宏观煤岩成分和类型，夹矸（层）厚度、岩性和坚硬程度，煤体结构及其空间展布，裂隙发育特征。当巷道不能揭露煤层全厚时，按规定的间距探测煤层全厚。（三）层位难以判断、煤层对比困难时，还应观测煤的光泽、颜色、断口、软硬程度、脆韧性、结构构造和内生裂隙的发育情况，煤层中结核与包裹体的成分、形状、大小、坚硬程度及其分布特征等。（四）煤层含水性、产状要素。,二、矿井地质编录基本方法,（五）煤层顶底板特征，其中包括伪顶、直接顶、伪底和直接底的岩层名称、分层厚度、岩性特征、裂隙发育情况及其与煤层的接触关系。必要时，测试岩石物理力学参数。（六）煤层变薄、分岔、合并时，应观测煤层结构、煤厚、煤质、煤层的接触关系、围岩岩性等。（七）煤层尖灭时，应对尖灭层位进行全面观测，分析尖灭原因。（八）在煤层被冲刷区域，应观测冲刷带岩性、冲刷标志，系统收集供判明冲刷类型、推断冲刷变薄带方向和范围等基础资料。（九）煤层风氧化带等其他需要观测的内容。,二、矿井地质编录基本方法,（1）平巷观测点式编录不连续测绘，仅在观测点测量煤层厚度、产状、结构及其顶底板岩性、构造。适用于构造简单、煤层稳定的地区。,二、矿井地质编录基本方法,（2）平巷剖面图式编录连续观测并绘制井巷一壁地质剖面图。,,二、矿井地质编录基本方法,（3）断面图式编录每隔适当距离观测绘制巷道掘进头的横断面，并将情况绘制在煤层采掘工程平面图或其他图件上。适用于地层层位稳定的岩巷和能够揭露煤层全厚的急倾斜煤层巷道。,二、矿井地质编录基本方法,注意真倾角与视倾角的换算（断层、岩层倾角）,换算公式tgα′＝tgαcosωα′视倾角；α真倾角,二、矿井地质编录基本方法,断层（fault）概述,断层面（thefaultplane）上盘（hangingwall）下盘（footwall）倾角（dipangle）产状走向（strike）倾向（dip）落差（throw）；断距（separation）,,三、断层观测与预测,三、断层观测与预测,断层类型（1）根据断层走向与岩层走向的关系分为走向断层、倾向断层、斜交断层。（2）根据断层两盘相对位移方向分为正断层、逆断层、平移断层。（3）根据断层的组合形式可分为地垒、地堑。,断层的形成机制断层形成机制是一个复杂的问题，涉及岩石破裂的发生和断层的形成过程，断层作用与应力状态，发生断裂岩石的力学性质，以及断层作用与断层形成环境的物理状态等问题。当岩石受力超过其强度，即应力差超过其强度时便开始发生破裂。首先出现微裂隙、微裂隙逐渐发展，联合就形成明显的破裂面，两盘借以相对滑动。,三、断层观测与预测,三、断层观测与预测,3.1断层对煤矿生产的影响影响井田、采区、工作面布置影响工作面回采增加巷道掘进量损失煤炭资源/储量影响安全生产,三、断层观测与预测,3.2井下断层的判断与观测3.2.1断层的判别标志（1）地层标志。凡是在巷道中出现地层顺序性重复、或地层缺失现象时，一般预示着断层的存在。,（2）构造标志凡是在巷道中发现煤、岩层错断，产状明显变化和断层的伴生、派生构造时，则预示有断层的存在。一般来说，在薄煤层巷道中，断层把煤、岩层错接在一起，断层容易识别；在厚煤层中遇到落差小于煤厚的断层，或者断层把厚度相近的煤层对接在一起时，若不注意，将会漏掉断层。这时应根据煤层本身和顶底板特征，结合断层面上的粉煤线和其它构造标志确定。,三、断层观测与预测,3.2.2断层出现时的征兆（1）煤、岩层产状发生显著变化，伴生、派生褶皱发育由于断层形成、发展过程中的挤压与拖曳作用，断层附近煤、岩层产状，特别是倾角往往发生显著变化，或呈现出明显的牵引褶皱。,断层带中牵引褶皱及其指示的两盘滑动方向,三、断层观测与预测,牵引褶皱,屯兰南翼下组煤揭露古交断层,三、断层观测与预测,（2）煤层出现厚度变化、揉皱和破碎现象接近断层时，煤层经常出现增厚或变薄、揉皱发育、结构破坏、滑面增多等现象，煤往往搓碎呈角砾状、粉沫状、糜棱状或鳞片状，光泽普遍变暗。,三、断层观测与预测,（3）断层及顶、底板中节理显著增加接近断层时，断层及顶、底板中节理显著增加，并且常常具有一定的规律性。（4）瓦斯涌出量明显变化高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井，巷道接近断层时，水沟内冒气泡，煤壁上有吱吱的喷气声，一般情况下，瓦斯涌出量普遍增大。,2004-10-20，郑煤大平煤矿煤与瓦斯突出事故位置示意图,三、断层观测与预测,（5）巷道出现滴水、淋水和涌水现象充水性大的矿井，巷道邻近断层时，往往出现滴水、淋水和涌水现象。上述各种征兆，并非所有断层附近都有出现，在实际工作中，要结合矿井具体地质条件，结合已采掘地段的断层资料进行综合分析，使判断更符合实际。3.2.3断层的观测煤矿地质工作规定第四十三条断层观测应包括下列内容（一）断层面的形态、擦痕和阶步特征，断层面的产状要素和擦痕的侧伏角；（二）断层带中构造岩的成分和分布特征，断层带的宽度和充填、胶结情况及充水；（三）断层两盘煤、岩层的层位、岩性、产状、错位和牵引特征、伴生和派生小构造、断层类型；（四）断层的切割关系，断层、褶皱的组合特征；（五）断层附近煤层厚度、煤体结构、围岩破碎程度、出水和瓦斯涌出情况等。,三、断层观测与预测,4.3寻找断失翼煤层的方法（1）煤、岩层层位对比分析法根据所揭露断层两盘相接触的岩、煤层层位对比分析结果，结合断层面的产状，判断断层性质和地层断距。当煤系地层的对比标志明显时，利用地层综合柱状因，便可对所遇断层作出符合实际情况的判断。,利用标志层判断断层的性质和落差,三、断层观测与预测,水平巷道过断层示意图,三、断层观测与预测,（2）构造形迹判别法断层形成过程中，往往在断层面及其附近两侧产生牵引褶曲、平行小断层、羽状断裂，以及断层擦痕和断层角砾岩等，它们可作为断层存在的标志，又可作为判断断层的性质和推测断失煤层方向的依据。,三、断层观测与预测,（3）经验类推法根据已经掌握的本矿区断层发育特征及分布规律，来判断新揭露断层的性质和寻找断失翼煤层。一个矿区或矿井的构造形迹展布往往具有一定的规律性，包括方向性、成带性、等距性、递变性和分区性，等。,淮北矿区某矿构造分带图,三、断层观测与预测,（4）作图分析法将井巷新揭露的断层填绘到剖面图、水平切面图或煤层底板等高线图上，与同一煤层的邻近巷道或邻近煤层同水平巷道中已查明的断层进行联系对比。如果两者的产状基本一致，而且在剖面图或平面图上又能连接，则新揭露的断层可能是已查明断层的一部分，这时即可根据已查明断层的性质和落差，确定新揭露的断层断失冀煤层的位置。（5）生产勘探法钻探、巷探、物探。,三、断层观测与预测,3.3井下断层预测矿井构造预测是利用构造地质学及有关学科的基本理论和方法，对矿井中未知地区的构造类型、构造特征、构造展布、构造演化、形变强度及其对煤层开拓、开采的影响和瓦斯突出、矿井突水的制约关系所进行的评价、判断、预测、预报工作。这是一项综合性很强的研究工作。从构造尺度说，大、中型构造在井田勘探时已经基本查明，所以，采区或工作面内的小型构造，是矿井构造预测的主要对象。从揭露的资料和工作程度分析，矿井小构造的研究是其它矿种地质工作所不可比拟的。煤矿生产掘进的巷道密，揭露的资料多，观测的精度高；对于那些开采多年的矿井，能在三维空间控制和查明构造，信息量大，且巷道断面新鲜，能仔细观察和编录。,三、断层观测与预测,3.3井下断层预测3.3.1几何作图预测根据地质体的几何学特点，各种面状和线状构造部之间的空间关系符合一般的几何原理。在矿井地质构造预测中，几何作图法是根据地质体几何原理和地质制图方法，来确定构造之间的相互关系和预测构造的空间位态。几何作图预测主要包括两个方面根据实际揭露的地质构造资料，通过几何作图来预测已知构造的延展情况；根据地质勘探和矿井地质资料，通过编绘和修改矿井综合地质图件来预测未采掘地区构造的总体面貌。,三、断层观测与预测,（1）已知断层的延伸预测,利用剖面图预测深部断层位置,三、断层观测与预测,（2）断煤交线推测断煤交线是指煤层底面与煤层面的交线。用断煤交线表示的煤层底板等高线图，对分析断层具有重要作用。从图上可以分析断层性质，求出煤层的产状、断层的产状、落差等。,三、断层观测与预测,由于断层的位置和方向影响工作面的布置，关系到巷道沿断层或过断层的掘进方向，因此，正确推测断煤交线的位置和方向具有非常重要的实际意义。,利用煤层和断层产状绘制断煤交线,三、断层观测与预测,三、断层观测与预测,3.3.2断层延伸长度与落差预测根据已经揭露的断层不同位置的落差，计算沿断层延展方向上落差的变化梯度，推断断层的尖灭位置。,3.3.3数学地质方法包括模糊综合判别法，灰色关联分析法、分形几何等。,,四、陷落柱观测与分析,4.1陷落柱的概念陷落柱是煤系下伏灰岩中的大跨度溶洞发生持续向上的塌陷所产生的、三维形态呈柱状的塌落岩块堆积体。英文名collapsepillar.陷落柱是中国煤矿区特有的一种地质构造。陷落柱研究开始于20世纪40年代初，松泽勋在太原西山白家庄西峪村附近，发现了“十余个不规则圆形柱状地体，直径三四十米乃至一百二三十米，柱体被大小各异的岩石碎片充填，该柱体底界在奥陶系石灰岩中，为空洞陷没起因，称为无炭柱或陷没柱”。同时，日本人小贯义男对河北井陉正丰采煤所坑内揭露的8个“圆形断层”的结构特征进行了研究，并对照地表塌陷情况，首先提出陷落柱这一名词。,,陷落柱在华北地区分布很广，总体呈条带状分布。,四、陷落柱观测与分析,陷落柱的研究价值（据郭敏泰，2012）科学问题形态学柱林的三维形态（密度、高度）；柱体平面形态及其成因；柱高度、柱顶空腔，内部结构等；运动学塌落距；陷落柱-古溶洞关系柱根层位，溶洞高度与跨度，柱-洞-地质构造的关系；年代学溶洞-陷落柱形成时间动力学溶洞的始塌跨度，封顶直径，塌陷动力（重力失稳、构造、地震）柱体后期演化柱体出露地表后的风化过程工程问题陷落柱可能诱发的突水事故；柱体规模、密度预测，高产高效综采面的部署；柱顶空腔积水集气；柱体强度，巷道、综采面过陷落柱的措施与陈本，等,四、陷落柱观测与分析,,4.2陷落柱对煤矿生产的影响（1）使煤层的连续性遭到破坏，增大了开采难度。（2）陷落柱破坏顶底板造成冒顶片帮等事故。（3）陷落柱有时会成为导水通道，使下部岩溶水入侵，造成突水事故。例如开滦范各庄矿突水淹井事故是世界采矿史上最大的一次淹井事故。1984年6月2日，开滦范各庄煤矿2171工作面发生特大陷落柱突水，最大突水量达2053方/分钟，全矿停产，同时造成吕家坨和林西矿淹井，与其相邻的的赵各庄矿、唐家庄矿也受到地下水的严重威胁。,四、陷落柱观测与分析,开滦范各庄矿2171工作面突水陷落柱,陷落柱在奥灰顶面以上高度为280m，呈一弯曲柱体。顶部空穴体积达39000m3。,五、陷落柱概述,,4.3陷落柱的发育特征（1）单个陷落柱的发育特征平面形状圆形、椭圆形、长条形及不规则形；直径一般20～80m；在不同层位，平面形状和大小都不同。,四、陷落柱观测与分析,,剖面形态柱体一般垂直于岩层层面，与围岩的接触线形状很不规则。高度变化范围很大。柱体特征,四、陷落柱观测与分析,四、陷落柱观测与分析,,（2）陷落柱群体的发育特征,四、陷落柱观测与分析,西铭矿303采区陷落柱密度分析,四、陷落柱观测与分析,,四、陷落柱观测与分析,柱壁角的推算平均约84。,,,,,,,四、陷落柱观测与分析,谢谢各位专家、同仁请批评指正,