断层在各矿区分布很广,其形态、类型繁多,规模大小不一。一般将落差大于50m的称为大型断层;落差在20m~50m之间的称为中型断层;落差小于20m的称小型断层。
四、岩溶塌陷及岩浆侵入对煤层的影响
当煤层下部分布有可溶性的石灰岩、白云岩,并且发生岩溶时,岩溶可引起上覆煤层和岩石垮落形成陷落柱(如图1-21),从而破坏煤层的完整性,给开采工作带来困难。
当岩浆侵入煤层时,灼热的岩浆可能吞蚀大面积的煤层,并切割煤层引起煤变质,并使煤层的稳定性和连续性遭到破坏(如图1-22所示)。
五、影响开采工作的其他因素
煤层的自燃倾向,煤和岩层的含瓦斯性,对开采工作都有重要影响。另外,煤系地层的一些含水层会对矿井开采带来影响。
1)煤的自燃倾向性
无论哪种煤在本质上都有程度不同的自燃性质。煤的自燃性决定于煤的疏松程度及氧化过程的剧烈程度。煤愈松软,煤层愈厚或氧化愈快,其自燃危险就愈大。开采有自燃危险的煤层,自燃发火期是设计和确定开采方法的重要参数。
2)煤和岩层的含瓦斯性
在矿井开采过程中,煤和岩层不断散发出有毒有害气体,瓦斯是其中最有害和最危险的一种。瓦斯的涌出和积聚不但给矿井生产带来许多困难,还可能造成严重的灾害。因此,在开采含瓦斯较大的煤层时,应当在技术上采取特殊措施。
3)矿井的充水程度
矿井开采时,由于巷道开掘和采空区塌陷,必然波及煤层上下的含水层以及地表下的水源,而造成矿井充水。严重时还可能威胁矿井安全。因此,了解矿井,的充水程度,是矿井开采以前所必须进行的工作。充水严重的矿井,需要在技术上采取相应措施。
第五节 煤田地质勘探及矿井储量
一、煤田地质勘探的任务
煤田地质勘探的任务是了解矿井资源/储量、井田地质条件、煤层赋存条件、水文地质条件、开采技术条件、煤种煤质等矿井的资源条件。
煤的资源/储量直接影响到矿区建设规模,矿井生产能力及服务年限等,这是进行矿井设计等的基础条件。
煤层赋存及开采技术条件主要包括煤层厚度、倾角、结构及稳定性,井田内的煤层构造,水文地质条件,煤层顶底板岩石的性质以及瓦斯、煤尘、煤的自燃倾向等条件。
煤质由于各工业部门对煤质都有特定的要求,而不同用户对不同性质的煤的需求量和急迫程度均不相同。因此,勘探中必须查明煤质。
二、煤田地质勘探工作的阶段划分
煤田地质勘探工作是为开发煤炭资源服务的,因此,勘探阶段的划分应该与煤炭工业建设与发展阶段相适应。
煤炭工业建设一般分为远景规划,矿区总体设计和矿井设计三个阶段。根据上述三个阶段的要求和地质勘探工作循序渐进的原则,煤田地质勘探工作划分为煤田普查,矿区详查和井田精查三个阶段依次进行。
1)煤田普查
普查是发现和初步评价资源的阶段。其结果应能对煤矿建设的远景规划和划分矿区提供必要的依据,并为进一步勘探指出方向。
2)矿区详查
矿区详查是根据国家建设的需要和普查工作的结果,结合建设部门的意见,选择资源条件较好,开发条件有利的矿区进一步查明资源的情况,为矿区总体设计提供基本的依据。
3)井田精查
井田精查是在设计部门已经划定的井田范围内,紧密结合建设施工程序,对影响煤层开采的各种地质条件进行更深入更细致的了解。其结果应为矿井设计提供可靠的地质依据。
对于中小型矿井,其勘探程序可根据具体情况确定。 三、煤田地质勘探方法。
在煤田地质勘探工作中,为了完成上述各阶段的任务,需要各种技术手段和一定的施工方法。经常采用的勘探方法有:
1)地质测量法
对天然露头和人工露头进行测量和描述,并把煤系地层,煤层产状和构造线等测绘在地形图上,绘制成地质地形图。地质测量是勘探工作中最基础的工作,在煤田地质勘探的各个阶段都要进行。
2)探掘工程法
探掘工程又称山地工程,是对覆盖层较薄的地区,用人工方法揭露岩层,煤层
和构造。常用的探掘工程有探槽、探井和探巷。
3)钻探工程法
钻探工程是利用钻机钻进,通过采取岩、煤芯来获得必要的资料。当煤系上覆地层较厚,探掘工程难以满足勘探要求时,就可采用钻探。它是矿区详查和井田精查的主要技术手段。
4)地球物理勘探法
地球物理勘探简称物探。是利用岩石、煤层等矿床所具有的不同物理性质(磁性、密度、电阻率、弹性波传播速度、放射性等)对地球物理所产生的异常来查找煤层,圈定含煤地区,推断地质构造。地球物理探矿在煤田勘探中应用范围日益扩大。较常用的方法有地震法、电法和测井等。
上述各种勘探手段,在煤矿的各个勘探阶段中经常综合运用。勘探工程的布置一般应根据实际情况确定,并应符合由点到线,由线到面的布置原则。
四、矿井储量
煤炭资源是煤田地质勘探工作最终成果的集中表现,它是指地下埋藏着的具有工业价值的煤炭资源量。对勘探成果进行可行性评价和按经济意义分类,矿井储量可分为如下四种类型:
1)矿井地质资源量:祥查地质报告提供的查明煤炭资源的全部。
2)矿井工业储量:地质资源量中控制的资源量,经分类得出的经济的基础储量、边际经济储量连同地质储量中推断的资源量的大部,归类为矿井工业储量。
3)矿井设计储量:矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建(构)筑物煤柱等永久煤柱损失量的资源/储量,称为矿井设计储量。
4)矿井设计可采储量:矿井设计储量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率,为矿井设计可采储量。
思 考 题
1.什么叫地质作用?内、外力地质作用有哪几种作用形式? 2.组成地壳的主要物质有哪几种?
3.常见的沉积岩主要有哪几种?
4.什么叫地史?地层和地史的区别是什么? 5.简述煤的形成过程?
6.煤的物理和化学性质主要包括几种?常用的煤质指标和工业分类指标各有哪些?
7.煤层按厚度可分为哪几类?
8.反映煤层赋存状态的指标主要有几种?煤层按厚度和倾角如何分类? 9.什么煤层的顶板、底板? 10.反映煤岩层产状要素是什么? 11.影响煤层的主要构造有哪几种?
12.断层的要素有哪几部分?什么叫正断层、逆断层、平推断层?
13.煤田地质勘探的任务是什么?煤田地质勘探划分为哪几个阶段?煤田地质勘探有哪几种方法?
14.矿井储量是如何分类的?