煤矿地质实习（精选8篇）
程 专
业 姓
学
指
导
名
称： 煤矿地质学 班
级： 采矿。班
名：
。。。
号： 2013003471 老
师： 樊行昭等老师
日
期： 2015年6月27日
引言
通过对煤矿地质学一学期的学习，我们学到了关于地质，煤的成因，开采等一系列的理论知识。在学期末，在樊行昭等老师的带领下，进行了为期两天的《煤矿地质学》地质认识实习。我们从明向校区出发，在车上我一直想着书本上的理论知识和实际之间结合，是否能够运用所学的知识去辨别地质现象，心情十分激动。
一、实习的性质、目的、任务
1、性质
《煤矿地质学》是一门实践性、综合性很强的学科，它集合了地质学、矿物学、岩石学、古生物学、煤矿地质学等学科的理论。而地质认识实习是地质学的一个重要实践环节，能够让同学们将《煤矿地质学》的理论知识与野外实践相结合，加深同学们对地质学的认识，培养个同学们的专业兴趣，为后续课程打下良好的基础。
2目的 实习的目的是为了让同学们通过野外实践进一步巩固课堂上所学知识，到大自然中去观察各种地质构造，对所见的地形地貌进行判别和分析，理论联系实际，加深对实际情况的了解，掌握一些地质学野外工作的基本技能。3 任务
○1认识各种地质作用和地质现象，培养一定的观察分析能力
○2学会判别地质构造，了解一些地质划分方法
○3了解煤矿地质工作的任务、方法、内容、特点
二、实习内容
1、太原西山西铭矿 —七里沟野外教学路线
时间：2015.6.24
天气：阴
行走路线：学校→西山煤电集团→斜坡→西铭矿→七里沟→原路返回
观测内容：太原西山C-P标准剖面（观察石炭--二叠纪煤系地层；煤层自燃；沉积岩的野外认识）NO.1
点位：西铭矿食堂大烟囱以北50米，电车道旁。
点性：C2b／O2f接触关系以及C2b下段—铁铝岩段的岩性、岩相特征。
平行不整合接触关系特征：新老地层平行接触产状一致，但其间存在明显的剥蚀面，表明沉积或长或短有间断，地层或多或少有缺失，剥蚀面上有底砾岩。它表明地壳发生了上升（剥蚀）、下降（沉积）的过程。其意义在于：有助于我们了解该地区地质构造运动的性质和时代，是划分地层、建立地层顺序的重要依据；同时，剥蚀面是地质发展阶段性的一个重要标志，它是个软弱带，成矿带，并且还是储油储水的良好场所。上覆地层C2b平行不整合于O2灰岩之上，根据沉积特征分为两段：下部—铁铝岩段，上部—畔沟段。铁铝岩段主要由红褐色、褐黄色的铁铝岩、浅灰白色的铝土岩、灰中带红色的铝土质页岩、细砂岩、粉砂岩和粘土矿组成。此段基本没有化石，至少说没有标准的海生生物化。
NO.2 点位：仓库后边。
点性：本溪组C2b上段—畔沟段岩性及岩相特征。
内容：本段厚度16米。主要是一套由海陆交互相的砂岩、页岩、粉砂岩、煤层和灰岩组成的岩系，因为其中既有海生的、又有陆生的动植物化石，故称海陆交互相地层；且其中含煤，又叫煤系地层。畔沟段自下而上有灰岩三层，且每一层灰岩下都有一层煤，这是太原西山月门沟煤系地层的特点。畔沟段煤层大多不可采。动植物化石有脉羊齿、类、腕足类、牙形刺等。沉积环境为沙坝—潮坪沉积。
No.3
点位：机房背后西侧山坡上。
点性：石炭系上统太原组C3t晋祠段的岩性及岩相特征。
内容：太原组C3t分为三段，晋祠段、毛儿沟段、东大窑段，厚度100米左右。晋祠段因晋祠砂岩发育而得名，厚20米。本段岩性特征为一套海陆交互相沉积，由砂页岩、薄煤层和灰岩组成。
标志层是指煤系地层中那些岩性特殊、层位稳定、分布普遍、易于识别的煤岩层。其作用在于划分和对比地层。吴家峪灰岩L0
—的下部化石带。沉积环境为潮坪沉积，滨岸、海滨环境。
No.4
点位：位于No.3以西30米处。
点性：太原组毛儿沟段岩性及岩相特征。
内容：从西铭砂岩起，顶界止于七里沟砂岩K2底面，厚度40—50米，因毛儿沟灰岩发育而得名。主要岩性为砂岩、页岩、齿刺；腕足类有网格长身贝属、戟贝、棘刺贝、太原府网格长身贝、巴甫洛夫唱贝等；植物化石有卵脉羊齿、镰脉羊齿等。毛儿沟段底界西铭砂岩，为灰色中粗粒石英砂岩，泥质胶结，其层面上有波痕构造，波峰较缓，不对称，系干涉波痕，由两个方向的波浪叠加造成。
No.5
点位：七里沟煤窑废弃坑口北侧。
点性：庙沟灰岩L1、岩性特征。
内容：庙沟灰岩L1厚度2米，黑灰色、致密块状，含丰富的8#丈五煤，是太原组主要可采煤层。灰岩沉积环境为—潮坪。
总结：O2峰峰组 C2本溪组 下段：铁铝岩段；上段：畔沟段 C3太原组 下段：晋祠段；中段：毛儿沟段；上段：东大窑段 P1S山西组 P1x下石盒子组 P2S上石盒子组 P2sh石千峰组。
主要标志层：晋祠砂岩K1、吴家峪灰岩L0、西铭砂岩K2、庙沟灰岩L1、毛儿沟灰岩L2、斜道灰岩L3、七里沟砂岩K3、东大窑灰岩L4、北岔沟砂岩K4。
（二）、晋祠野外路线教学
踏勘路线：学校—晋祠宾馆—名仙沟—太原基准地震台—晋祠公园—返回
观测内容：矿物、沉积岩岩性、构造、太原基准地震台等 No.1
点位：距明仙沟沟口950m。
点性：构造点—向斜褶曲
描述：组成向斜褶曲的岩层是奥陶纪石灰岩，从剖面上看，岩层向下弯曲，称为向斜构造；向斜两侧岩层倾角不等，SE一翼岩层倾角较缓，NW一翼岩层倾角较陡，故又称其为不对称向斜（见明贤沟向斜示意剖面图）。
明贤沟向斜示意剖面图
剖面方向：348.9度
NO.2 点位 ：距№1 点向沟内 200m 点性 ：构造点
内容 ：节理是野外最常见的一种断裂构造现象，常成群出现。当岩石受力超过其强度极限时，便产生破裂，破裂面两侧岩石没有明显的相对位移者称为节理。按节理发生时的力学性质可分为：张节理和剪节理。按成因可分为：原生节理和次生节理。节理的研究对找矿、找水及工程地质都有十分重要的作用和意义，它是地下水的良好通道，也是矿液运移和沉淀的重要场所。
NO.3 点位 ：距№2 点向沟内 300m 点性 ：岩石、测产状
内容 ：石灰岩及地质罗盘的使用
在这个点上，老师系统的给我们讲解了石灰岩的成因、分类 1.石灰岩
颜色为深灰色，中厚层状。主要成分为方解石，遇冷稀盐酸剧烈泡沸。层理构造。按其结构特征可划分为碎屑石灰岩类、晶粒石灰岩类与生物礁石灰岩类。
1碎屑石灰岩类按碎屑物的不同，又分为内碎屑石灰岩、○生物屑石灰岩、鲕粒石灰岩、球粒石灰岩、团块石灰岩等类型。
2晶粒石灰岩类按晶体粒径又分为粗晶(粒径＞2mm)石灰○岩、中晶(粒径 2～0.063mm)石灰岩、细晶(粒径 0.063～0.03mm)石灰岩、微晶(粒径＜0.03mm)石灰岩等类型。
3生物礁石灰岩类具有原地生长的生物骨架结构，多为块○状，无层理，厚度大于同期沉积物。按造礁生物不同，生物礁石灰岩类又分为珊瑚礁石灰岩、海绵礁石灰岩、层孔虫礁石灰岩等类型。用途可作为建筑材料、制作水泥、烧石灰等。该石灰岩位于古生界奥陶系中统地层中，距今大约 4.4—5亿年。当时该区属于浅海带，地表水把大量的 Ca(HCO3)2 化学成分的物质不断带入海中，当达到一定浓度时，便产生 CaCO3 沉淀形成石灰岩。
2、地质罗盘的使用（1）常规磁罗盘的使用
1测岩层走向：把罗盘的长边紧贴岩层面并使罗盘长○的水准气泡居中，待磁针静止后，读磁北针所指度盘上的刻度即得岩层的走向。因走向是两个方向延长的，故可测得两个相反的方向，二者相差1800。
2测岩层倾向：把罗盘的短边紧贴岩层面并使罗盘的○水准气泡居中，待磁针静止后，读磁北针所指刻度盘上的刻度即得岩层倾向。因走向和倾向相互垂直，故二者读书相差900。
3测岩层倾角：把罗盘长边紧贴岩层面上的倾斜线直○立放置，拨动底盘背面的半圆形金属片使倾斜仪上的柱状水准气泡居中，读倾斜仪中间线所指的倾斜角度盘刻度数即得岩层倾角。
（2）数字地质罗盘：Android 数字地质罗盘界面简洁、按钮清晰、功能齐全、操作简便、占用手机内存少等优势，是一款非常实用的软件 NO.4 点位 ：距№3 点向沟内 700m 点性 ：地层接触关系、矿物、岩石
内容 ：平行不整合面 铝土矿、褐铁矿 陆源沉积岩
1平行不整合面 ：在华北地台，形成了奥陶系中统地层之后，○发生了地壳运动。使华北地台整体抬升，成为陆地，遭受剥蚀长达 1.5 亿年之久，没有接受沉积，直到中石炭世，地壳又开始整体下降接受新的沉积，形成了石炭系本溪组及其上的地层。致使华北地区古生界地层中缺失了：奥陶系上统O3、志留系S、泥盆系D、石炭系下统C1，石炭系中统本溪组C2b 与奥陶系中统O2f二者为平行不整合接触关系。本溪组C2b最底层沉积了“山西式铁矿”，往上依次为 G层铝土矿、铝土质页岩、砂岩、石灰岩和薄煤层。
2褐铁矿 ：褐铁矿的化学式近似表达为 Fe2O3·nH2O。褐铁矿○并非一独立矿物种，它是一种细分散机械混合物。主要由纤铁矿(FeOOH)、水纤铁矿(FeOOH·nH 20)、针铁矿(FeOOH)，水针铁矿(FeOOH·nH2O)四种铁的氢氧化物和铝土矿、赤铁矿、高岭石、石英等杂质混合而成。常呈结核状、肾状、钟乳状、皮壳状、土状、疏松多孔状等。褐至褐黄色，条痕黄褐色。摩氏硬度 1-
4、相对密度变化较大。主要由风化作用形成。可用于铁矿石，亦可做染料。
3铝土矿 ：铝土矿的化学式近似表达为 Al2O3·nH2O。它并非○一独立矿物种，也是一种细分散机械混合物。主要由一水硬铝石(AlOOH)、一水软铝石(AlOOH)，三水铝石(AlOH3)四种铁的氢氧化物和褐铁矿、赤铁矿、高岭石、石英等杂质混合而成。形态多数为块状和土状，有时可见鲕状或豆状。颜色常见灰白色，也有褐红色等，条痕白色。硬度 1-3，光泽暗淡，相对密度 2.5~3.5g/cm3。是用于炼铝的最主要原料，制造人造刚玉、矾土水泥、耐火材料的原料其成因有两种：一是由胶体沉积而成，一是由富铝的火成岩在湿热气候条件下风化分解的残留产物。此处的铝土岩是在浅海带中因 Al2O3胶体被破坏之后沉积而成。
NO.5 点位 ：太原基准地震台 点性 ：地质作用 内容 ：地震作用
由于管理限制，我们没能进入地震台，老师和同学在地震台门口为我们系统的讲解了地震作用地震是构造运动的综合表现形式之一，它是岩石圈内积聚的能量骤然释放而引发的大地震颤。按其发生的原因可分为陷落地震、火山地震和构造地震三类。其中构造地震约占地震总数的 90％以上。世界上绝大多数地震，尤其是大地震都是构造运动引发的。构造地震具有活动频繁、影响范围广、破坏性大和延续时间较长等特点，是地震研究的主要对象。在地壳局部的快速颤动过程中的孕震、发震和余震的全部过程称为地震作用。地震，是地球上所有自然灾害中给人类社会造成损失最大的一种地质灾害。破坏性地震，往往在没有什么预兆的情况下突然来临，大地震撼、地裂房塌，甚至摧毁整座城市，并且在地震之后，火灾、水灾、瘟疫等严重次生灾害更是雪上加霜，给人类带来了极大的灾难。
2、东山野外教学路线
时间：2015.6.25
天气：阴
行走路线：学校→杨家峪→东山煤矿→小窑头→大窑头→307 国道小花园休闲处→沿公路返回观察→返回 观测内容：陷落柱、褶皱构造、断层、化石等。NO.1 点位 ：东山 307 国道小花园休闲处沿公路向下 200m 点性 ：构造点 内容 ：正断层
该断层出露在石炭系中统本溪组上段畔沟段中，断层面倾角
左右，比较陡立。断层两盘分别能看到三层黑色煤线。断层上盘相对下降，并可看到有牵引褶曲现象，断层下盘相对上升，断距约4.5m。
倾向33°42’ 倾角65.6°
走向299°47’ No2 点位：观测点1沿公路前行约300m处。点性：沉积岩 内容：砂岩透镜体
NO.3 点位：No2向下50米 点性：陷落柱
内容：陷落柱一侧产状的变化形成宽缓背斜
此处有石炭系中统本溪组地层中有一层黑色煤线和上面的灰白色泥岩出露。这套地层明显向上弯曲形成一个宽缓的背斜构造。该背斜是由于前方的大型的150m的陷落柱向下塌陷，牵引岩层弯曲造成的。
NO.4 点位 ： №3 点向下 70m 点性 ：陷落柱
内容 ：陷落柱体及陷落柱内特征
NO.5 点位 ： №4 点向下 70m 点性 ：陷落柱
内容 ：陷落柱另一侧特征
此处可看到陷落柱与围岩的接触面特征。陷落柱塌陷角度达70，陷落柱体内为破碎的岩石碎块，大小不一，棱角明显，岩性围岩 的地层层序正常。在靠近陷落柱的附近，岩层产状明显变化。
NO.6 点位：307国道纪念碑平台上 点性：陷落柱、构造点
内容：第二个陷落柱及大窑头背斜 1.陷落柱
在平台对面的盘山公路剖面上能看到一个直径大约为60m的陷落柱，呈现上小下大的椎体。陷落柱两侧层序正常，陷落柱内岩性混杂，杂乱无章，沿途可看到该陷落柱另一侧的特征。
2.大窑头背斜
在西北公路剖面上可以看到出露地层为奥陶系石灰岩和石炭系中统本溪组地层，在剖面上，岩层为向上拱起的状态，背斜西翼较缓，东翼较陡，为不对称背斜。
NO.7
点位：307 国道老路大窑头背斜核部
点性：构造点
内容：大窑头背斜核部特征，平行不整合面 这里可以看到大窑头背斜的核部，地层明显向上弯曲形成背斜。斜背最下部出露的地层为奥陶系中统的青灰色石灰岩，其上为石炭系中统本溪组褐红色、褐黄色山西式铁矿，再 向上为灰白色致密坚硬的G 层铝土矿，最上边为灰白色铝土质泥岩。
该背斜核部还可看到一个重要的地质现象，即平行不整合面 NO.8 点性：陷落柱
内容：陷落柱塌陷至地表形成漏斗形盆状凹陷
陷落柱出露地表后，常呈现盆状凹陷区。凹陷区岩层层序遭到破坏，而其周围岩层层序正常，岩层产状稍向凹陷中心倾斜。由于岩层松软极易塌陷，陷落柱体呈现上大下小的漏斗状，柱面与水平面夹角约在45度左右。
NO.9 点位：No.8点向下100m公路边 点性：构造点 内容：叠瓦状构造
该点明显可看到公路对面山坡上地层不连续，被两条逆断层切断，这种断层的组合形式叫做叠瓦状构造。
NO.10 点位：No.9向下200m公路边
点性：沉积岩构造
内容：结核
该点可看到在本溪组上部灰白色泥岩中发育有大量的菱铁矿结核。结核呈现红褐色，大小不等，最大者可达20cm。新鲜结核敲打破碎后，可看到新鲜面呈现灰黑色，是典型的菱铁矿结核。属于原生结核。
NO.11
点位：俪通厂岔沟 点性：构造点
内容：断层
1.阶梯状构造
在沟口可观察到三条小断距正断层，断层面产状一致，断距分别在十余厘米到30cm。
2.正断层
该点可观察到一大型正断层，断层上盘为石炭系本溪组底部地层，断层下盘为奥陶系峰峰组地层，断距估计在100 多m。
NO.12 点位：石柱沟废弃耐火砖窑向上400m 点性：化石点
内容：海相化石
此处出露的地层为石炭系上统太原组C3t 毛儿沟段，包括石齐凹灰岩(相当于西山的斜道灰岩)、砂岩、页岩、煤层等，其中石齐凹灰岩中含有种类众多的动物化石，动物化石主要有：腕足类、珊瑚类、类、苔藓虫、双壳类等。
（四）参观地球科学馆
太原理工大学地球科学馆始建于 2002 年 5 月，是为迎接太原理工大学百年校庆，地球科学与工 程系全体老师利用地质系原有地质标本，夜以继日，加班加点建设而成。地科馆位于太原理工大学 虎峪校区图书馆一层，面积 400 余平方米。布设有地球形成与地质作用、地层古生物、矿物、岩石、矿产、地下水、地质灾害、南极等展区。是一个集科普、教学研究的综合性展馆。
太原理工大学地球科学馆里陈列的大量的动植物化石，动植物标本，以及丰富的矿物，岩石。除此之外还有我们地质年代发展史以及南极考察站和全国能源分布图等。最后老师还给我们放映了有关极地考察站的影片。
三、收获，体会感想，意见和建议
在实习期间，特别感谢樊老师和其他几位老师，不仅悉心讲解每一个问题，并且还一直提醒同学们认真听讲和在野外的安全问题，老师真的感谢你们，你们辛苦了。
经过两天的实习，通过老师的讲解，我觉得课本要和实践结合才会收获更多。在本次实习中也知道自己的不足，个人知识有限，对于地质问题的把握不全面，对课本的细节内容容易混淆。实习过程中我认真聆听老师的讲解，比开始对地质现象的了解更加深入，更加透彻。
通过这次的实习，我对自己的专业有了更为详尽而深刻的了解，也是对课本所学知识的巩固与运用。从这次实习中，我体会到了实际的工作与书本上的知识是有一定距离的，并且需要进一步的再学习。也提高了我们的观察问题、分析问题和解决问题的能力，培养了我们吃苦耐劳，独立思考，认真负责，团结协作的精神。也希望以后会有更多野外实习的机会来充实自己。最后再次感谢几位老师在实习期间的悉心照顾！
1 煤矿地质工作在煤矿生产中的重要作用
1.1 防止煤矿水灾事故的发生。
煤矿地质的工作中主要是对地质情况的勘测, 对勘察的结果进行研究, 然后在进行安全的质量的控制, 这样可以有效的提高煤矿地质勘察的效率, 同时也能够保证煤矿生产的安全性。在进行煤炭的勘测过程中也要注意对地下水位的分析, 因为水文地质是煤矿安全生产中影响最大的因素。所以要想防止煤矿的水灾事故的发生一定要处理好勘测的工作, 通过对相关数据的查阅和搜集, 在通过实地的水文完成了对水文信息的研究, 通过研究的数据我们知道, 该方式能够对水灾问题进行具体的控制, 还可以为煤矿的采集提供一定的依据。矿区的地质情况随着环境的发展也会发生一定的改变, 夏季的水分含量比较高, 所以在夏季进行煤炭的开采一定要注意对煤矿的勘测, 采取一定的安全措施, 对矿区的水分进行抽取和处理, 从而提高了煤矿开采的效率, 为开采的安全性和稳定性提供了保障。
1.2 防止瓦斯地质事故的发生。
煤矿的矿井内高瓦斯的现象比较多, 这主要是矿区的自然环境影响的, 瓦斯是一种易燃的气体, 在遇到明火之后会发生爆炸的情况, 所以非常的危险。在进行矿区的生产之前要对煤矿的瓦斯地质进行严格的勘测和控制。可以采取通风的方式, 通过通风系统可以实现对矿井内瓦斯气体的更换, 使得新鲜的空气进行瓦斯矿井内, 降低了瓦斯气体对人们生命的威胁。煤矿瓦斯地质工作相对于开采的工作更加的重要, 因为煤矿瓦斯地质工作是采矿工作的保障, 是为煤矿生产服务的。如果不重视瓦斯地质工作的勘测和研究, 很可能出现大的经济损失和人员伤亡。
比如, 某省田坝煤矿二号井四采区中区段皮带石门。由于当时对该区域煤矿瓦斯地质资料研究程度不够, 对煤与瓦斯突出和埋藏深度, 构造等因素的关系认识不清, 造成该区段皮带石门相对瓦斯涌出量高达70m3/t。在掘进中当巷道接近煤层位置, 并发现瓦斯涌出量增大, 煤层结构紊乱及其它突出征兆时, 矿及井口组织召开紧急会议立即采取了一些诸如加大风量, 减少每次放炮火药量等措施控制回风流中的瓦斯浓度。在较短时间内, 突然发生煤与瓦斯突出事故, 喷煤距离30m, 有11m的巷道全断面被煤粉封严。突出煤量276t。所幸当时处于交接班时间, 现场及附近没有人员停留, 否则这将是一起致多人伤亡的特大事故。
煤矿企业在这次事故以后, 也认识到了煤矿瓦斯地质工作的重要性, 虽然没有产生人员的伤亡, 但是煤矿开采的安全性却受到了极大的威胁。该企业的领导部门决定要重视瓦斯地质工作, 在进行采矿前一定要对矿区的瓦斯含量进行检测, 并设立通风系统, 利用通风系统可以对矿井内的瓦斯气体进行良好的控制。但是这也是一个教训, 如果当时有工作人员在现场, 那么就会造成很大的人身伤亡, 所以做好瓦斯地质工作是必然的要求, 如果无法保证瓦斯地质工作的顺利开展, 人们的生命安全也会受到威胁, 同时也减低了煤矿生产的效率。
2 防止由于设计不合理而造成的安全隐患
2.1 煤矿地质工作的主要目的就是为了煤炭的生产提供一定的理论依据。
通过地质工作我们可以了解到, 该地域的煤炭含量以及开采中可能会遇到的水文以及瓦斯气体的影响、矿区的煤、岩层赋存特征、断层、岩浆侵入、陷落柱等, 这些都是煤矿开采过程中需要勘查清楚, 根据勘查成果, 煤矿企业的设计部门才能制定出一套符合实际的、具有安全性的开采方式。一些设计者因为急于求成, 或者企业急于取得利润, 忽略了对地质工作或者简化了地质工作的内容, 这就会使得设计的方案缺乏科学的指导, 盲目的设计没有根据煤矿的实际的地质成果进行分析, 那么在开采煤矿的过程中就会出现很多事故, 给矿区的生产效益以及开采企业的信誉都带来了很大的伤害, 同时也埋下了很多的安全隐患。因此在设计的过程中一定要结合实际的地质信息。
比如, 井田范围内某一区域存在局部含水层。如果地质资料已详尽反映了这些事实, 在设计时就可考虑使施工远离这些区域, 必须能事先制定有效措施防范事故的发生, 使整个生产过程具有预见性和安全保障;反之, 如果煤矿地质工作不到位, 未能提供详实准确的基础资料, 设计就成了无源之水, 无本之木, 不能准确地适应客观条件的变化, 生产便会陷入盲目、无原则的状态。这样既可导致透水淹井等直接事故的发生, 也可导致间接事故的发生。这里所说的间接事故, 就是虽未引起事故的直接发生, 但却对将来的施工生产带来严重安全隐患的一类事故。
一些煤矿安全事故的发生, 都伴随着地质工作的失误问题。这种失误不但带来了财产的损失更威胁到了人们的生命安全。只有完整、准确、客观的、详细的地质资料才能够为设计者提供依据, 才能为矿产的开采带来安全。那么合格的设计者在进行煤矿生产方案的制定过程中, 一定要正视地质信息的重要性, 同时也要保证开采的效率, 根据详细的地质信息确定开采的准备工作以及应该使用的设备, 和开采的方式, 这也就要求设计者对地理的知识有了解同时也要具有高水平的职业道德素质, 这样才能保证整个煤矿生产的有效的运行, 才能促进我国煤矿行业的发展, 为我国经济建设提供更多的条件。
2.2 防止顶板事故的发生。
顶板事故是煤矿生产中另一类常见事故。虽然近些年来由于先进技术的采用和管理方式的改进, 这类事故发生的比例及严重程度有所降低, 但在一些不发达地区、非国有煤矿特别是个体小煤矿中, 顶板事故依然是制约其安全生产的一个重要因素。造成这种后果的原因很多, 比如工艺落后, 生产工序不符合实际情况;工人素质差, 掌握技术、执行措施不到位;开采的地质条件限制, 地质构造影响等。其中与地质条件、地质构造有关的顶板事故占有一定比例。
如果有详尽的地质资料做指导, 在施工之前我们就可以对施工层位的围岩性质 (比如坚硬程度, 理解隙发育程度) , 断层、褶曲及煤层产状掌握准确, 以便针对具体情况, 合理确定不同地段的施工措施, 特别是掘进爆破工艺及支护方式。材料、设备及人员配置等生产要素能事先到位, 这样就能在管理和技术层面上保证对顶板事故的积极预防, 有效地减少和杜绝此类事故的发生。
结束语
煤矿地质工作在煤矿安全生产中起着重要的先导作用, 做好煤矿地质工作, 对瓦斯事故、水灾事故及顶板事故的发生具有重要的作用, 从而保证煤矿安全生产, 提高煤矿生产效率及经济效益。在煤矿企业中, 只有正确认识煤矿地质工作的性质和特点, 才能对本企业进行科学的管理和决策, 把工作开展的更好, 因此, 煤矿地质既是一项专业技术工作, 同时又同生产实际紧密相关, 对煤矿安全生产起着举足轻重的作用。
参考文献
[1]罗秀华.煤矿安全生产技术措施初探[J].科技创新导报, 2011 (28) .
[2]白宪民.科技与管理提升安全生产水平[J].现代职业安全, 2011 (7) .
关键字：褶皱；断裂；沉积；煤矿事故；
中图分类号： F407.1 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-09-00-01
煤炭资源作为我国的主要资源，其发展历程相当漫长。我国的地质构造为煤层的生存提供有利条件同时，也使得我国在进行煤炭开采中遇到了极大的问题，矿井事故频频发生，如何避免事故，发挥地质构造优势，是我国煤炭业的关注焦点。
一、易赋存煤层的地质构造
（一）地质构造的形成及分析。地质构造是在内、外力的作用下，通过地壳运动致使岩层和岩体发生的一系列外形变化。通常地质构造可分为水平构造、倾斜构造、褶皱及断层。其不同的构造对人类有着不同的作用，特别是褶皱和断裂，对煤矿的建设、煤炭的开采有着非常重要的影响。
（二）褶皱与断裂。褶皱与断裂由于其构造的特殊性，使得煤层极易赋存，我国的大部分煤层都存在于褶皱和断裂之中，其影响着煤矿的建设类型、矿井的结构及煤炭开采方式等等，更为重要的是，褶皱与断裂的构造在为我国提供资源的同时，也使得开采煤炭过程中，遇到了严峻的问题。
1、褶皱。通常，褶皱是在多种力的作用下所形成的折曲，在改变岩石表面结构的情况下，依然使岩石保持其完整性和连续性。褶皱的大小不尽相同，但是最重要的组成部分都为背斜和向斜。相对来讲背斜更容易累积煤层，当倾斜角度较大时，井筒要设在背斜轴部，相反当倾斜角度较小时，由于轴部相对平坦，应该布置开拓巷道。
2、断裂。与褶皱成因类似，在地壳的运动下，使得岩石产生了较的的变化。根据变化程度，断裂可分为三个层次：一是劈理。是指岩石发生微小的断裂，没有完全破坏内部相连结构；二是节理。其位于中等断裂程度，是指当岩石裂开但并未发生位移的状态；三是断层，也是断裂中最严重状况，岩石发生完全断裂和位移，内部相连结构完全破坏。其为我国煤炭开采带来了不小的困难。
二、煤矿地质构造易引发的问题
（一）矿井突水事故
1、地质构造成因。（1）断层和次生构造过于发育。由于次生构造的影响，岩体发生严重变形，导致地层倒转，煤层不够稳定，加之违规开采，极易导致突水发生。（2）褶皱背斜倾斜角过大。倾斜角过大容易使得局部直立倒转，大气降水通过熔岩裂隙向老窑注水，从而通过煤层及其断裂处向矿井充水，致使突水事故的发生。
2、解决措施。（1）在开采中要遵守规则，如不可违规开采隔水层及在老空边界进行空巷挖掘采煤等等。（2）一旦突水事故发生，必须保持镇静，进行迅速地抢险。首先要进行应急排水，其次对防水墙进行封堵，内部人员要配合外部人员的搜救，以节省时间。
（二）瓦斯爆炸事故。通常瓦斯以两种形式存于煤矿中，一种是在空气中的游离状，另一种是依存于煤层中的吸附状，根据各煤矿发生瓦斯爆炸事故的调查，大部分为吸附状瓦斯。
1、地质构造成因。一般瓦斯事故是在主、客观因素共同的作用下发生的，在以岩石断层的状态下，矿井通风设备差，造成瓦斯聚积于巷道顶部，是瓦斯爆炸最普遍的原因。
2、解决措施。（1）改善通风方式。安装良好的通风设备，积极为矿井进行通风，避免瓦斯过度聚积 ，降低矿井内瓦斯的浓度。（2）杜绝火源。一是杜绝岩层断落时的火花及其它机器设备火花，二是杜绝一切明火，从根本上防制瓦斯爆炸事故的发生。
（三）火灾事故。火灾事故既有人为因素，也有客观因素。矿井一旦火灾事故，难以找到火源，作业人员也难以逃生，因此引起了大部分煤礦的重视。而地质构造是不可忽略的原因之一。
1、地质构造成因。在褶皱及断落岩层的优良条件下，赋存了相对较厚的煤层，但是由于次生结构的影响，致使煤层发生急剧倾斜，是煤矿产生火灾的原因之一。
2、解决措施。（1）提高警惕性，规范操作。发生火灾的原因是多样的，因此作业人员必须时刻保持高度的集中力，注意观察在作业中是否出现反常现象。另外，必须遵守规则进行煤炭开采，在回采过程中，更要小心谨慎，不可随意放炮、吸烟等等。（2）保证灭火工具的正常使用。矿井作业人员必须全部熟练掌握灭火方法，要保证灭火工具的有效性，一旦发生火灾，要保持镇静，及时进行扑灭。
三、减少地质构造对煤矿的不利影响，提高煤炭开采利用率
（一）实地勘测。在矿井建设前，需要进行详细的实地勘测。既要了解地质，也要了解岩体的状态。根据地质构造，设置合理的巷道，建设最优的煤矿。
（二）充分的准备工作。根据当地的地质构造及煤矿的自身特点，要有一套完善的方案，对易发生的问题进行预测，另外还要准备多种解决措施，以便在作业过程中能够具体问题具体分析。
（三）提高技术人员的专业性。技术人员的专业性与煤矿的安全紧密相关，因此，各个煤矿要把培养技术人员，提高其专业水平作为重中之重，定期对其进行培训及现场模拟，保证事故发生时，能做最好的处理。
（四）良好的现场管理。现场管理贯穿于煤炭开采始终，提高管理人员警惕性，保证作业秩序，监督规范操作，能够有效地避免由于地质构造所带来的不利影响。
四、对煤矿地质构造的评价
煤矿地质构造属于不可抗力因素，褶皱和断层由于其自身特点既有利于煤层的沉积，为煤矿的建设带来了便利，为我国煤炭资源的开采提供了可能性，但也是煤矿事故频发的不可忽略的原因之一。因此我国的各个煤矿，应该积极利用地质构造的有利因素，消除不利因素，不断提高科学技术水平，逐步将高新技术引入煤炭开采，特别是在预警、勘测方面，通过人为控制，不断减少不利影响，尽量避免一切事故的发生，积极发挥我国的地质构造优势，进一步发展我国煤炭行业，促进我国煤炭资源的高效生产。
五、结束语
作为煤炭的生产大国和消费大国，我国一直致力于煤炭的开采。充分利用地质构造的优势，不断总结以往的经验和教训，逐渐减少矿井事故的发生，直至完全避免是我国当前的重要课题。
参考文献：
[1]宁尚提.煤炭地质构造分析与评价[J].内蒙古：内蒙古煤炭经济，2013（10）.
[2]王文静. 煤矿地质灾害安全评价与损失预测研究.[D].山东：山东科技大学，2011（06）.
一、实习交通位置(附图.......................................................................2
二、实习路线........................................................................................3
三、实习任务要求、人员组成、实习时间及任务的完成情况...............................3(一实习任务要求..........................................................................3(二人员组成...............................................................................4(三实习时间...............................................................................4(四任务完成情况..........................................................................4第一章 地 层.........................................................................................5 1.1太古界(Ar..................................................................................5 1.2元古界(Pt...................................................................................6 1.3古生界(Ph..................................................................................7 1.3.1寒武系(∈..........................................................................8 1.3.1.1下统.............................................................................8 1.3.1.2中统.............................................................................8 1.3.1.3上统.............................................................................8 1.3.2奥陶系(O...........................................................................8 1.3.3石炭系(C...........................................................................9 1.3.3.1中统 :本溪组(C 2b...........................................................9 1.3.3.2上统 :太原组(C 3t..........................................................9 1.4二叠系(P....................................................................................9 1.4.1下统 山西组(11P s................................................................9 1.4.2下统 下石盒子组(21P x.........................................................10 1.4.3上统 上石盒子组(12P
sh.......................................................10 1.5新生界(Kz................................................................................11第二章 构 造...........................................................................................12 2.1褶皱............................................................................................13 2.2节理............................................................................................13 2.2.1张节理的描述........................................................................14 2.2.2剪节理的描述........................................................................14 2.3断层............................................................................................14 2.4沁阳地堑......................................................................................15第三章 地质作用.......................................................................................18 3.1地壳运动......................................................................................18 3.2变质作用......................................................................................19 3.3岩浆作用......................................................................................20 3.4外力地质作用.................................................................................20第四章 矿 产..........................................................................................22第五章 结束语..........................................................................................24目 录
前 言
根据教学计划安排,采矿 2010级在《矿山地质学》理论课结束后,进 行地质认识实习。实习区位于太行山区,东起辉县市,西至济源市。
一、实习交通位置(附图
实习区有焦(作柳(州铁路、焦太(原铁路,矿区内有安阳城 至冯营铁路专用线在待王车站与国铁接轨,构成该矿运输动脉。公路:有 焦辉、焦新、焦洛、焦济与焦郑公路,此外,已建成的焦郑、焦晋、焦济 与焦温高速分别与京珠、晋太及连霍高速连通,基本实现了以焦作市为中 心通往周边市县及国道的高速公路网络,交通十分便利,见下图。
二、实习路线
路线一:辉县上八里太古代、元古代及寒武纪地质路线
由市区沿焦(作辉(县公路经辉县上八里镇至鸭口村北辉(县陵(川 公路边 路线二:中站区龙洞乡刘庄奥陶纪、石炭纪含二叠纪矿产及构造地质路线 由市区沿焦作至刘庄公路到刘庄村
路线三:沁阳常平二叠纪含煤地层、地堑路线
由市区沿焦作克井公路经沁阳山王庄转秦阳晋城公路至常平南约 2km 公路边 路线四:济源下冶二叠纪含煤地层路线
焦作市到济源市下冶镇
三、实习任务要求、人员组成、实习时间及任务的完成情况
(一实习任务要求
1.认识实习区常见的矿物和岩石,学会区分三大类岩石。2.认识实习区地层剖面,了解地层划分,对比方法,熟悉地层时代。3.认识实习区地质构造(褶皱、节理、断层学会识别方法。4.认识实习区的内、外力地质作用的结果。5.学会使用地质罗盘,测量岩层(断层产状。6.学会做标准的野外地质记录。7.编写实习报告。(二人员组成
朱乾坤、张海洋、张鹏伟、赵松涛(三实习时间
2012年 6月 18日到 2012年 6月 21日(四任务完成情况
2012年 6月 21日星期四完成野外实习, 2012年 6月 23日星期六完成实习报告编制。
第一章 地 层
区域内出露与发育的地层由老到新主要有:太古界变质岩系、元古界震旦系、下古生界寒武~奥陶系、上古生界石炭二叠系、新生界第三~第四系,其中,二 叠系下统,为区内主要含煤地层。
【分述】太古界、元古界、古生界(再细到系、组新生界
古生界为地球上首次大量出现生物的时期,距今约 7.5亿年到 2.3亿年前, 主要包括寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系。在焦作地区因为 地层遭到侵蚀, 缺失了全部的志留系和泥盆系。其中寒武系和奥陶系为整合接触;奥陶系和石炭系为平行不整合接触;石炭系和二叠系为整合接触。
1.1太古界(Ar 辉县市上八里乡鸭口盘山公路沿途的太古界可见底层为赞皇群(Arz ,所观 察到的地质现象为: 在盘山公路边可以看到黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、花岗片麻岩、混 合岩及小型岩脉或岩墙侵入岩体。
(1 黑云斜长片麻岩呈黑褐色及黄褐色,鳞片状变晶结构,片麻状构造, 矿物成分主要为斜长石、黑云母和石英。斜长石占 55%左右,灰白色,玻璃光泽, 风化后呈土状光泽,黑云母占 15%~25%左右,呈片状。石英占 15%~25%左右, 油脂光泽;(2角闪斜长片麻岩呈暗绿色及灰黑色,纤维状、粒状变晶结构,片麻状 构造,矿物成分主要为斜长石、角闪石和石英。角闪石占 50%~60%左右,呈柱状
或粒状,斜长石占 20%~30%左右,灰白色,玻璃光泽,风化后呈土状光泽。石英 占 5%~10%左右,油脂光泽;(3花岗片麻岩(肉红色 ,其矿物成分主要是正长石、石英、黑云母、粒 状变晶结构、片麻状构造。
混合岩 由混合岩化作用形成的岩石。它是变质岩和岩浆岩之间的过渡岩 类,混合岩的矿物大多有不同程度的定向排列。
在盘山公路观察到的混合岩:含有一定数量近于平行的浅色长石英质或花岗 质脉状体的混合岩, 多呈厚度不等的层状特征特征, 围岩中大量的侵入体(脉状、条带状与围岩组合在一起形成岩石,围岩称为基体,侵入岩称为脉体,主要有 石英脉和长石英质岩脉。岩浆沿着与岩层层面垂直或斜交的断面侵入,形成了规 模较大, 似墙状的
岩体, 称为岩墙。构成岩脉和岩浆的岩浆岩从酸性到基性都有。变质岩 变质作用形成的岩石,是组成地壳的主要岩石类型之一。先期形 成的岩石在地壳中受高温、高压及外来物质深入的影响下,引起其化学成分和矿 物成分、结构、构造的改变,而形成的新岩石,称为变质岩。变质岩的主要特征 是这类岩石大多数具有结晶结构、定向构造(如片理、片麻理等和由变质作用 形成的特征变质矿物。
1.2元古界(Pt 在辉县上八里镇盘山公路前进方向右侧可以看到元古界云梦山组的岩性组 成和地层不整合接触现象。云梦山组其下部颜色为红色、紫红色变质石英砂岩, 上部颜色为浅色的厚层状结构。以石英为主(大于 90% ,硅质、铁质胶结,层理
明显, 大部分为中粗粒的结构, 层面上有波痕和泥质龟裂纹, 多形成陡峭的悬崖。该地区的石英砂岩的厚度比较大,达到 100m 以上。
云梦山组与赞皇群呈角度不整合接触,其证据是:(1上下两套地层产状不一致,呈一定角度斜交;(2上下两套地层岩石变质程度差异较大;(3震旦系底部有底砾岩存在;(4两套地层之间有缺失地层。1.3古生界(Ph 古生界为地球上首次大量出现生物的时期,距今约 7.5亿年到 2.3亿年前, 主要包括寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系。在焦作地区因为 地层遭到侵蚀, 缺失了全部的志留系和泥盆系。其中寒武系和奥陶系为整合接触;奥陶系和石炭系为平行不整合接触;石炭系和二叠系为整合接触。
1.3.1.1下统 主要为灰黄色的钙质页岩,紫红色的钙质泥岩及薄层石灰岩。主要 为粘土类矿物,有一定的方解石。由于页岩、泥质灰岩抗风化能力弱,容易风化 破碎。地貌上常为低山丘陵。
1.3.1.2中统 主要为青灰色的石灰岩,呈厚层状,常有鲕状结构和豆粒结构,地 形上构常为陡坎地形。
1.3.1.3上统 白云质灰岩,风化面呈灰黑色或深灰色,新鲜面呈灰色,与奥陶系 石灰岩正好相反。厚层状,矿物成分有方解石和白云石,以方解石为主。当方解 石含量大于 90%是石灰岩;当方解石含量大于 75%时, 白云石含量大于 20%时 ,为 含白云质石灰岩,当方解石含量大于 50%时,叫白云质灰岩,白云石大于 50%时, 叫钙质白云岩。在野外判断时可以用稀盐酸来检验,反应剧烈的是石灰岩,反应 缓慢的叫白云岩。结构为隐晶质向显晶质过渡, 典型的特征为风化面上有淋滤沟, 又称披麻状结构或刀砍纹。撞击时冒白烟,且有臭味。可以作为冶金熔剂。1.3.2奥陶系(O 奥陶系中统马家沟组(O2m 主要为青色、青灰色的石灰岩, 以及方解石(主 要矿物成分为碳酸钙为主,质纯,性脆,呈厚层状。层面上能够看到白色的方 解石脉的充填,其风化面上由于受到风化故颜色较浅,新鲜面的颜色较深。
1.3.3.1中统 :本溪组(C 2b 本溪组的岩性组成,主要是粘土岩、铁质岩、铝质岩、砂质岩。下部为紫红 色的、褐红色的铁矿层,称为山西式铁矿,中部或中上部为灰色或青灰色的铝土 质泥岩或铝土矿。当铝的含量大于 40%,铝硅比大于 2:1时为铝土矿,否则为铝 土质粘土;上部为灰白色薄层状的粘土岩,高岭石含量高时可以作为耐火材料的 原料。本溪组的厚度为 0~20m 左右,一般为 8~10m ,沉积时基底不平行成鸡窝 状或串珠状的赋存状。
1.3.3.2上统 :太原组(C 3t 为灰黑色的中厚层状、厚层状的石灰岩,单层厚度比较薄(与奥陶纪石灰岩 的相比较 , 有 8层左右, 从上到下依次为 L 1~L 8,石灰岩中含有黑色的燧石结核
或燧石层,石灰岩中有化石(珊瑚化石、腕足类化石等 ,太原组中含有煤层, 薄煤层,焦作仅有两层可采煤层一 2和一 51.4二叠系(P 煤,石灰岩常构成煤层顶板,其底板由 深灰色的或黑色的薄层状泥岩组成。1.4.1下统 山西组(11P s 山西组的岩层性质为灰色的砂质岩、泥质岩和深黑色、灰黑色的薄层泥岩, 该组下部含主要煤层为二 1煤,又称为大煤,平均厚度在 6m 左右,以中厚煤层为
主,是焦作地区的主要开采煤层。顶板为砂岩,其表面富含白云母,又称为大占 砂岩,在焦作地区,大占砂岩不是很明显。在钻井勘探中,遇到大占砂岩,就预 示着将要接近煤层。
1.4.2下统 下石盒子组(21P x 其岩性特征为:主要由黄绿色、灰色砂岩 及泥岩组成,偶夹紫红色团块状泥岩,厚 2~140m,平均 80m, 本组以底部砂锅窑 砂岩(21S 与山西组分界。底部为灰白色、浅灰色厚层状含砾风化面呈灰黄色的 中粒砂岩,俗称“砂锅窑砂岩 ”,厚 0.5~9.3m ,平均 6.0m, 是本组与山西组分界 的主要标志。下部为浅灰色、灰色泥岩、铝土质泥岩及铝土岩,具紫斑,局部含 有鲕粒;中部为青灰色细长石
英砂岩,含海绿石,其间夹青灰色铝质泥岩及黑色 泥岩,上部由浅灰色泥岩、砂质泥岩和薄层状细砂岩及粉砂岩组成,与下伏山西 组呈整合接触。
下石盒子组的三、四、五煤段和上石盒子组的六、七、八煤段均形成于向浅 水海湾进积的复合三角洲沉积体系,在小规模海平面升降的影响下,使三角洲各 种亚环境向海、陆方向进行了多次交替演变。在上三角洲平原和靠分流河道的部 位,煤层变薄甚至尖灭,整体厚度不稳定、变化大,仅局部可采,全硫量低,一 般小于 0.5%~1.0%,而灰分产率则一般大于 25%~30%。在下三角洲平原分流间 湾充填淤平演化的泥炭沼泽环境中形成的煤层较厚,较稳定。此地层在焦作地区 不含煤或煤层为不可采煤层。
1.4.3上统 上石盒子组(12P sh 其岩性特征为:主要由黄、黄绿色、浅灰色的砂岩及泥岩组成,厚 0~200m ,平均 50m。该组遭受剥蚀严重,出露不 全,与下伏石盒子组呈整合接触。
上石盒子组的七段煤形成于小规模海平面上升阶段的下三角洲平原或三角 洲边缘海湾的环境中。煤层分布范围较广、层位稳定。在济源 — 郑州 — 一线南都 有发育, 但厚度不大,一般为 0.5m ~1.0m ,煤中混入物较多具有泥质夹岩,结构 复杂,灰分产率高,一般大于 30%~35%。全硫含量高,平均 2%左右,以黄铁矿 硫为主。此地层在焦作地区不含煤或煤层为不可采煤层。
本地区晚二叠世晚期孙家沟组不含煤,为一套由细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩 及泥岩组成的湖泊沉积。
1.5新生界(Kz 在我国,新生界后期的海陆分布大致与现代接近,仅在东部沿海边缘地区曾 发生过海浸,故我国在新生界以陆相地层为主。新生界的陆相地层,由于经历的 时间较短,受地壳运动作用的影响甚微,不少地层尚保留着原始的近水平状态, 尤其是第四系的沉积物(黄土、亚砂土、亚粘土、砾石、坡积物和洪积物等 , 大多呈松散状,尚未受
到褶皱和断裂。但在地壳活动强烈的地区,则受到了褶皱 和断裂,并伴有岩浆活动和变质作用。
第二章 构 造
焦作位于太行山隆起带的东南缘, 新华夏构造体系与秦岭纬向构造体系的复 合部位、晋东南山字型构造体系的前弧东翼。地层走向 NE ~SW , 倾向 SE , 倾角 6~ 25°,一般为 12°。由于受太行山隆起和武陟隆起控制,区内以断裂构造为主, 褶皱构造不甚发育,总体为一倾向南东的单斜构造,仅在矿区南部见有小型宽缓 向斜(墙南向斜。断裂构造主要以高角度正断层为主,按走向主要发育有北东、近东西、北西向三组,尤以北东向最发育,见下图。由于断裂构造的切割,使整 个矿区被划分为多个大小不等的块段,剖面上呈阶梯状或地堑、地垒。断裂构造 的发育, 不仅控制着煤层的分布与赋存特征, 而且形成了矿区或井田的自然边界。
地质构造是指地壳中的岩层受地壳运动的作用发生变形或变位而遗留下来的形 态。地质构造是影响煤矿生产的主要地质因素。
2.1褶皱
在地壳运动的影响下,岩层受水平方向挤压力的长期作用发生塑性变形,形 成波状弯曲,这种构造形态称为褶皱。
焦晋高速公路南侧看到的褶区的描述:核部为太原组 C 3t 的石灰岩和泥岩, 两 翼为太原组 C 3t 的石灰岩,转折端的张节理发育,与岩层面垂直。在岩层内部,其 节理与背斜轴平行,为纵张节理。但是节理只在相同的同一岩层中存在,不穿过 其它岩层。该褶曲南翼倾角陡,北翼倾角缓,为斜歪褶曲。东侧的一端被风化剥 蚀。示意图如下。
2.2节理
破裂面两侧的岩块未发生显著位移的断裂构造。
2.2.1张节理的描述 :张节理指岩石受张应力作用产生的节理,它的张口开 裂,节理面粗糙不平,延伸不远,当穿过砾岩时,常绕开砾石,张节理常发生于 脆性岩石中,并多被石英、方解石等充填。
2.2.2剪节理的描述 :剪节理指岩石受剪应力作用产生的节理,它的张口紧 闭,节理面光滑平直,节理面延伸较远,常有两组相互交叉同时出现,组成 X 型 共轭节理。
2.3断层
构造运动产生的地应力超过组成地壳岩石的强度极限时,岩石便发生断裂, 断裂后的岩块(或岩层若沿破裂面发生相对位移,这种断裂构造称为断层。它 对矿产的开采及其水文地质、工程地质条件均有影响。在煤矿矿井地质工作中, 对断层的研究是一项极为重要的工作内容。
本次地质实习所看到的是辉县上八里镇鸭口断层,断层的上盘为寒武系地 层,岩石为石灰岩,下盘为震旦系地层,岩石为石英砂岩,该断层上盘下降,下 盘上升, 为正断层, 断层的走向为 100°(东偏南 10°, 倾向 190°,倾角为 80°左右。该大型断层附近有很多伴生的小型断层,且大部分为正断层。由于断盘的 岩性组成为石英砂岩,强度大,性脆,故断层面呈现出悬崖峭壁(如下图所示。
2.4沁阳地堑 F 11 P sh 断层:上盘为二叠纪上统上石盒子组(的砂岩和泥岩,下盘为奥陶 纪马家沟组 O 2m F 的石灰岩,上盘下降,下盘上升,为正断层。走向近东西方向,倾 向 170°,倾角 60°。1 2 P sh 断层:上盘为二叠纪上统上石盒子组(的砂岩和泥岩,下盘为奥陶 纪马家沟组 O 2m F 的石灰岩,上盘下降,下盘上升,为正断层。走向为 60°,倾向 320°,倾角 61°。3断层:类同于 F 2断层,也为正断层。但地层的接触关系为:奥陶系中统马 家沟组(O 2m 2 1 P x 与二叠系下石盒子组(接触,缺失了石炭系本溪组(C 2b、石
炭系太原组(C 3t 1 1 P s、二叠系山西组(地层。段层面附近的构造较为复杂。在 断层面附近的岩层向上弯曲, 说明该上盘向下运动, 向下弯曲即为下盘向上运动。可以通过此种性质来判断在煤矿开采中遇到的断层的性质。并以此来寻找断失的 煤层。
沁阳地堑构造控煤的地质意义;由上示意图可见,本地区的含煤层为二叠纪上统的山西组煤层,但是由于岩 层的断层结构, F 1断层为正断层,其下盘上升,其含煤层高出地表,被风化剥 蚀掉,上盘下
降,保留了含煤层系没有被剥蚀掉, F 2断层为正断层,其上盘下 降,与 F 1断层的上盘形成了沁阳地堑,保留了含煤层系,下盘上升,使煤层高出 地表面,被风化剥蚀;由此可知该地区的煤层范围小, F 1和 F 2断层之间的沁阳地
堑间的煤层沟通了奥陶系中统马家沟组 O 2m F 石灰岩强含水岩层, 故该煤层的矿井涌
水量比较大,开采条件差。F 断层造成该地区煤层赋存条件差及煤炭质量不好的原因。3断层同样也是正断层,下盘上升,使煤层高出地表面,被风化剥蚀。上
盘下降,保留了部分煤层,但由于 F 3 F 断层的切割,保存煤层的范围很小,离地表 较近,为风化 — 氧化带,煤炭的质量不好,该煤层的深部煤由于断层的作用被抬 升,被风化剥蚀掉,故未受风、样氧化的煤炭未能保存。
3断层带附近,由于上盘下降,力的作用方向向下,上盘岩层向下弯曲, 下盘上升,力的作用方向向上,下盘岩层向上弯曲,由此,可判断对盘岩层的运 动方向。
F 2断层面
F1断层面 第三章 地质作用
在自然动力的作用下,使地壳内部的物质成分、内部构造和地表形态等方面 发生变化的作用,成为地质作用,根据其作用的能量来源不同,可以将地质作用 分为内力地质作用和外力地质作用。
内力地质作用是由地球内部的能量引起的,是由地球的重力能、热能、地球 旋转能以及化学能、结晶能引起地球内部的物质的运动、结构改变的地质作用, 其作用形式可分为:地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用;外力地质作用 是由地球以外的能源,主要是太阳辐射能和宇宙空间能引起的,外力地质作用主 要是在地壳的表层进行的,其结果是重新塑造了地形和形成新的沉积物。
3.1地壳运动
地壳运动是指由地球内力引起的地壳内部物质缓慢变化的机械运动。它使地 球表面海陆发生变化,并使岩层发生变形和变位形成各种的形态。
地壳运动分为水平运动和升降(垂直运动。水平运动是指组成地壳的物质 沿平行于地球表面方向的运动, 这种运动使地壳受到挤压、拉伸或平移甚至旋转。升降运动是指组成地壳的物质沿垂直于地球表面方向的运动,即地壳上升或下 降。主要引起海洋和陆地的变化,地势高低的改变。
地壳运动使沉积岩层发生弯曲,产生裂缝、断裂,并留下永久形迹,这样就 形成了地质构造。所谓地质构造就是地壳运动引起的岩层变形和变位的结果。地 壳运动是形成地质构造的原因,地质构造则是地壳运动的结果。
本次在辉县市上八里乡鸭口公路实习所见到的比较明显的地壳运动有: a.太古代与元古代之间有五台运动,其间为不整合接触,先形成的下部老底 层被抬升,遭受风化剥蚀,形成了底层的缺失,并且有剥蚀面,后形成的新地层 与其就呈现出不整合的接触。
b.马家沟组(O 2m 与本溪组(C 2b 之间有加里东运动,其间为平行不整合运 动,中间缺失奥陶系上统(O 3、志留系(S、泥盆系(D、石炭系下统 C 1 3.2变质作用。
地壳中原有的岩石,由于经受构造运动、岩浆活动或地壳内的热量变化等内 动力的影响, 使其矿物成分和结构、构造发生不同程度的变化, 统称为变质作用。由变质作用形成的岩石称为变质岩。
太古界是地壳历史中较古老的一个阶段,在这一阶段,地壳经历了多次强烈 的运动,经受很深的变质作用和多次的岩浆活动,形成了厚度很大,强烈褶皱、变质很深的一套古老的变质岩系。由其裸露出来的岩层可以证明这一点,其形成 的大多为片麻岩、结晶片岩、大理岩基机薄层磁铁石、石英岩,混合岩化变质作 用强烈。与其上
伏岩层呈角度不整合接触。该地区太古界的岩石多为花冈片麻岩, 该岩石属于中度变质的变质岩。
3.3岩浆作用
岩浆作用是指地球内部的能量使地球内部物质发生局部融熔形成以碳酸盐 为主并含有大量的挥发分的熔融体,并且促使其向地表薄弱的部分移动的作用。包括岩浆形成、运移、演化和固结的过程。岩浆形成于地下深处,在温度和压力 变化时,开始向压力较小的方向运移。在运移过程中不断演化,改变其成分、物 理和化学状态。当上升到地壳的中﹑上部或地表时凝固,形成火成岩。岩浆作用 包括侵入作用和喷出作用。侵入作用是岩浆由深处上升到浅处的过程;喷出作用 是岩浆喷出或溢出地表的过程。在岩浆作用中,原来岩石成分常发生变化,最重 要、最普遍的演化机理是岩浆分异作用和岩浆同化作用。本次实习中太古界片麻 岩就属于此现象,侵入体中的辉长岩、石英、长英质岩与基岩混合,形成含有石 英脉和长石英脉的混合岩。
3.4外力地质作用
外力作用是指来自地球外部的能量,使地壳表层的物质成分、构造、地表形 态发生变化的各种作用。其能源主要来自太阳辐射,因为有太阳辐射的光热能, 动植物才能生长,才有风可吹,水才能流,冰川才能运动,海水才能掀起波浪等 等。而正是上述运动引起地壳物质和岩石的破坏、搬运、堆积,固结成岩,进而 重新组合成新的岩石。外力作用不断改造着原有的地表形态,它削低高山、填平洼地。
沉积岩的形成过程:一般可以分为先成岩石的破坏作用、搬运作用、沉积作 用和固结成岩作用等几个互相衔接的阶段。其过程是先期形成的各种岩石(三大 类岩石由于物理、化学风化作用和生物风化作用产生的风化物和剥蚀的产物、火山喷发的固体碎屑物质及生物的遗体碎片等, 在原地或经搬运到新的环境后沉 积下来,通过固结成岩的作用所形成的岩石。沉积岩是在外力的作用的产物,由 于沉积的来源不同、沉积环境不同,因而形成了具有不同特征的多种沉积岩。但 这些作用有时是错综复杂和互为因果的,风化、剥蚀产物提供搬运的物质基础, 而岩石碎屑在搬运中又可作为进行剥蚀作用的“武器”;物质经搬运而后沉积, 而沉积物又可受到剥蚀破坏重新搬运。
第四章 矿 产
焦作矿产资源品种较多,储量较大,质量较好,经过普查的矿产资源有 40余种,占全省已发现矿种 25%,探明储量的有煤炭、石灰石、铝矾土、耐火粘土、硫铁矿等 20多种。
其中煤田东起修武, 西至博爱, 南接武陟, 东西长 65公里, 南北宽 20公里, 保有储量 32.4亿吨,为单一的优质无烟煤(发热量:5500-6700大卡 /公斤,含 硫量:0.5-0.8%,挥发分:8-9%,灰分:22-27% ,是化工和钢铁工业的理想原 料。
耐火粘土主要分布于修武至沁阳一线的太行山南侧,埋藏浅,易开采,耐火 度达 1650~1770℃,是生产陶瓷、耐火材料的优质原料,已探明储量 4686.9万 吨,占全省保有储量的 9.5%。
铁矿主要分布于焦作和沁阳,保有储量 2726万吨,工业储量 740.6万吨, 以磁铁矿为主,含铁量 32%;硫铁矿保有储量 3475.5万吨,占全省储量的 41%, 品位一般在 16~20%左右 , 洗选性能良好,主要位于冯封矿区,矿体长 3000米, 宽 300-600米。
石灰石分布广、储量大 , 工业储量 33亿吨,远景储量 100亿吨 , 厚度稳定在 30米以上,含氧化钙 52~54%,主要分布于北部山区,面积 500平方公里,是生 产纯碱、乙炔、水泥等产品的优质原料。
此外,焦作还有铜、铁、石英、大理石、铝、锌、磷、锑等矿产资源。第五章 结束语
首先感谢各位指导老师,感谢他们的辛勤付出和对我们的耐心指导。虽然天 气很炎热、环境比较的恶劣,但是指导老师们耐心细致地为我们讲解,我感悟到 了老师们的勤恳的治学精神、不怕吃苦的精神、诲人不倦的为师之道,让我非常 的感动!本次《煤矿地质学》地质认识实习共经历了两周的时间,通过四天的野外实习和一周多的室内地质资料整理,使自己的理论知识与实践很好的结合起来,使 自己所学的知识得到了巩固和升华。在这次实习之前,我曾在野外看到过很多地 质现象,但是对他们的成因及其说明的地质问题知道的很少,经过指导老师的耐 心细致地实地讲解, 我掌握了一定的地质知识和方法, 能够去解释一些地质现象, 如焦作区域内出露与发育的地层由老到新主要有:太古界变质岩系、元古界震旦 系、下古生界寒武~奥陶系、上古生界石炭二叠系、新生界第三~第四系, 其中, 二叠系下统,为区内主要含煤地层。
另外,在课堂学习中产生的种种疑问也在现场得到了很好的解答,如 :学会 了如何判断三大类岩石,并观察和了解了一些岩石中的矿物成分(如石英、角闪 石、云母、铁矿石、铝土矿等等 ,加深理解了倾斜岩层的走向、倾向、倾角的 概念;掌握了断层划分的依据并学会利用地质罗盘测量岩层的产状要素,学会了 分析一些地质构造,加深了对地层知识记忆与理解,尤其是含煤地层等等。在实习过程中深刻理解到地质知识对煤矿生产中的重大意义, 对断层给煤矿 生产造成的影响有了一定的了解, 并且了解了在矿井开采过程中对煤层顶板岩性 的判断来确定煤层的层位是否正确, 以及通过对断层附近的岩层的弯曲方向来判 断正逆断层,并以此来判断和寻找断失的煤层的层位;通过水文地质研究来科学 的治水。
地质野外实习非常的辛苦,天气很热、环境比较恶劣,但是面对困难我没有 退缩,而是紧跟老师的步伐和讲解,边听边记录,虚心向老师和同学请教,弥补 理论与实践脱节的不足。通过这次地质实习使自己吃苦耐劳和动手动脑的能力得 到了很大的锻炼,为以后的学习和工作积累了一笔宝贵的财富。
含煤岩系：在一定的古构造、古地理、古气候条件下形成的一套含有煤层、具有共生关系、多相组合的沉积岩系，简称煤系。
煤田：同一地质历史时期形成并大致连续发育的含煤岩系分布区。
煤层顶板：赋存在煤层之上的邻近岩层称为顶板。
煤层底板：赋存在煤层之下的邻近岩层称为底板。
根据岩层相对于煤层的位置及垮落性能，将煤层顶板分为伪顶、直接顶和基本顶(老顶)。伪顶：位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层，其厚度一般在0.5米以下，多为炭质页岩、泥页岩，并非所有煤层都有伪顶。
直接顶：位于煤层或伪顶之上具有一定的稳定性，采煤时移驾或回柱后能自行垮落的岩层，多为粉砂岩、泥岩等。
基本顶：又称老顶，位于直接顶或煤层之上，通常为厚度及岩石强度大、难于垮落的岩层。通常为砂岩、石灰岩、砂砾岩等。
夹矸：煤层中有时含有厚度较小的岩层，这些岩层称为夹矸。
根据煤层中有无较稳定的夹矸层，将煤层分为2类：
简单结构煤层：这类煤层不含夹矸层，但可能有较小的矿物质透镜体和结核。复杂结构煤层：这类煤层中含有较稳定的夹矸层，少则1—2层，多则数层。
煤层按倾角分为四类：近水平煤层小于8°；缓(倾)斜煤层8°至25°；中斜煤层25°至45°；急（倾）斜煤层大于45°。
1)对采区、采掘巷道及其工作面布置的影响。地质资料的准确与否直接影响到采区设计、采掘巷道布置及其各个生产环节,并对设计和生产造成重大影响。如煤层底板等高线图,它主要反映煤层在空间的赋存状况和地质构造的位置、产状及煤层厚度资料,其资料的准确性将给采区巷道布置、采掘工作面布置产生重要影响。如某矿3207工作面,原预计该工作面内部有一直径为15 m的陷落柱,经采掘巷道证实,其实际直径达102 m,是预计的7~8倍,减少可采储量10万多t,并造成200多m回采巷道长期压置和重修,导致采掘巷道布置改变,严重扰乱了矿井正常采掘接替计划。
(2)对地质剖面图的影响。地质剖面图主要反映煤层、构造、地层及层位空间赋存形态、位置和关系,其准确性将会影响巷道设计位置的准确度,并可能造成岩巷误揭煤或误揭含水层。如某大巷设计位置距C3L8含水层有一定的安全距离,可实际安全距离不够,造成大量涌水。
(3)对地质储量的影响。地质储量是否准 确,不但对采区、采掘巷道布置产生影响,还对采掘接替、设备选型等产生重要影响。如果实际储量比提供的储量小,那么将缩短工作面生产周期,造成采掘接替紧张,并造成设计巷道和所选设备的浪费。如果提供的地质储量比实际储量小,则实际情况与上述情况相反,必将带来巨大的经济浪费。
(4)对瓦斯涌出量预报的影响。如果实际涌出量大于预报涌出量,将造成采掘困难,并对安全生产产生很大威胁;如果实际涌出量小于预报涌出量,那么将造成预抽设备的浪费,同时对采区、采掘巷道布置形式产生重要影响,甚至造成采掘巷道报废。如某矿3205工作面上部布置瓦斯泄巷,由于该面瓦斯涌出量小,造成该面掘进的150多m泄巷报废。
(5)对地质预测预报的影响。地质预测预报是指导煤矿井巷施工和采掘生产的一种重要手段,其重要性主要表现在:①水情水害预报可避免重大透水事故发生;②为制定安全技术提供依据,及时指导安全生产。如某矿在3103工作面回风巷施工期间和3208工作面回风巷施工期间,由于漏报,造成2次误透老巷,造成大量瓦斯涌出,险些造成重大瓦斯事故等等。3 对加强煤矿地质工作的建议
(1)各级领导应提高对煤矿地质工作的重视,配备必要的地质专业技术人员。
(2)保证地质工作人员的稳定性,并不断提高其素质和责任心。
(3)提高地质工作人员的待遇,激发他们的工作积极性。
(4)地质人员要加强对地质资料的综合分析,并采用多种地质手段进行对比,提高成果的可靠性。
(5)装备必要的勘测、资料收集等所使用的仪器、工具,完善矿井地质勘探、资料收集等手段。
(6)提高测量、制图、描图质量,严把审核关。
1 矿井概况
叙永煤矿位于四川省泸州市叙永县城东约15 km处, 始建于1995年, 1999年建成投产, 原设计规模9万t/a, 现生产能力45万t/a, 矿井开采二叠系上统龙潭组 (P3l) C19、C20、C24和C25煤层, 采用下行式开采, 即:C19→C20→C24→C25。煤类属无烟煤。
龙潭组与下伏茅口组呈假整合接触, 其下部的C25煤层上距C24煤层平均7.27 m, 下距茅口组灰岩平均4.87 m。茅口组由浅灰、深灰色中厚至厚层状石灰岩、生物碎屑灰岩夹薄层钙质泥岩组成, 其顶部岩溶裂隙发育。
目前, 矿井所开采煤层为C19和C20煤层, 随着矿井开采深度的不断增加, 其瓦斯含量不断增高, 突出危险性也就越来越大。矿井历年瓦斯涌出量都相对较高, 属高瓦斯矿井, 尤其是近3 a, 绝对瓦斯涌出量有明显的增大趋势, 2009年绝对瓦斯涌出量为16.14 m3/min, 相对瓦斯涌出量为61.71 m3/t (表1) , 均为历年最高。
2 构造特征
2.1 区域构造
古叙矿区地处上扬子古陆块西部四川前陆盆地南部叙永—筠连叠加褶皱带中段北部[2]。矿区构造主要是受由南向北水平挤压应力作用形成的纵弯褶皱, 在平面上为一向南突出的弧形构造群组成, 即古蔺复式背斜 (图1) 。古蔺复式背斜是东西向构造带、南北向构造带和北东向构造带的复合部位, 主要由褶皱及少量断层组成, 生成于燕山期。背斜核部出露地层为寒武系、奥陶系和志留系, 两翼地层为二叠系、三叠系和侏罗系。背斜内部次级褶曲较发育。复式背斜的次级褶皱南北有异, 北翼以宽缓为主, 如落叶坝背斜、大安山向斜、柏杨坪向斜等;背斜南翼以紧密褶皱为主, 如新街背斜、水口寺背斜、石宝向斜, 二郎坝向斜等。古蔺复式背斜两翼不对称, 北翼产状缓, 南翼产状陡, 局部直立甚至倒转。其北翼东部为单斜构造, 西部为次级背斜、向斜相间, 煤系地层迂回其间, 易发育压扭性断层。褶皱带的展布控制了晚二叠世煤层及煤层气资源的分布格局。
2.2 矿井构造
叙永煤矿位于落叶坝背斜东段倾没端北翼, 西端与梯子岩背斜连接, 总体呈一西窄、东宽的扫帚形单斜构造, 地层走向自西向东由东西向逐渐转为北西向, 井田内次级褶曲不甚发育;断层较发育, 多数是小断层, 对煤层具有一定的破坏作用, 其中位于井田中心的F69对煤层破坏较大 (图2) 。
3 矿井瓦斯赋存影响因素分析
3.1 地质构造
叙永—筠连叠加褶皱带 (四级构造单元) 使含煤地层抬升遭受剥蚀, 从而控制了煤层的空间展布形态和煤层瓦斯分布, 矿区主体褶皱控制了中小断层、顺层滑动及层间滑动构造 (层间剪切带) 的发育, 由层滑构造派生的大量小断层 (即煤系隐伏断层) , 使矿井及采煤工作面地质构造复杂化, 它们对矿井煤层瓦斯赋存、分布及聚积起着重要作用。
落叶坝背斜是矿井的控制性褶曲构造, 走向近东西向, 背斜中部受梯子岩背斜横跨的影响, 轴部出露了志留系地层, 含煤地层在该背斜轴部被剥蚀, 使得煤层出露地表, 有利于煤层瓦斯向地表逸散;向翼部及背斜倾伏方向煤层埋深增大, 瓦斯运移距离增加, 构造封闭条件好, 有利于瓦斯的保存。
F69为自西南向东北向横穿井田中部的正断层, 该断层倾角较大, 且从深部直接切割出露至地表, 使得煤层落差40余m, 断层破碎带1～2 m宽, 由砂和泥质角砾石等充填。一般说来, 高角度断层有利于瓦斯逸散, 加之F69断层出露地表且断层较为开阔, 其间充填砂砾, 砂砾透气性较好, 煤层瓦斯可以通过断层释放到大气中, 故在该断层附近煤层瓦斯会有所降低。F20、F62位于井田西端边界附近, 为逆断层, 其中F62造成煤层部分重叠, 对煤层瓦斯有一定封闭作用, 不利于瓦斯逸散, 可能在局部区域形成瓦斯富集。
3.2 煤层埋深
随着煤层埋藏深度的增加, 地应力增高, 煤层和围岩的透气性降低, 瓦斯向地表运移的距离增大, 煤层瓦斯含量和甲烷浓度会相应增加[3]。所以, 在瓦斯风氧化带以下, 瓦斯含量、涌出量及瓦斯压力主要随煤层埋藏深度加大而增加, 形成一定的瓦斯含量增加梯度。结合C19、C24煤层瓦斯含量统计资料, 确定煤层瓦斯含量与煤层埋藏深度之间的回归关系如图3和图4所示。
由图3和图4可以看出, 煤层埋深与瓦斯含量具有较好的正相关性。
3.3 岩溶陷落柱
矿井在建设初期和采掘过程中揭露有多处岩溶陷落柱或陷落柱发育迹象。其中揭露的煤层陷落柱有5处 (图5) , 岩溶陷落柱对其影响范围内的瓦斯含量及甲烷浓度具有重要影响。由于灰岩中的溶洞、溶隙及煤层 (岩溶) 陷落柱发育、分布的不均衡性, 加之“溶蚀管网”与煤层间的距离变化很大, 因此, 其对煤层赋存状态的影响程度和范围也会有大有小, 并在矿井内分别出现相对的高瓦斯区和低瓦斯区。这一现象已由矿井生产证实。如C19煤层S1211工作面 (标高+1 080～+1 100 m) 绝对瓦斯涌出量为2.42～4.32 m3/min, 相对瓦斯涌出量14.09～17.35 m3/t, 属高瓦斯区;深部的S1114工作面 (标高+930～+965 m) 因临近陷落柱影响范围, 其绝对瓦斯涌出量为0.88～1.23 m3/min, 相对瓦斯涌出量为7.42～9.32 m3/t, 属相对低瓦斯区。而岩溶陷落柱影响范围附近测定的瓦斯压力反算含量值为3.22 m3/t, 较相同水平相同埋深下的瓦斯要低得多。
3.4 水文地质条件
研究表明, 岩溶裂隙可以直接排放瓦斯或因含水层水流活动带走部分瓦斯, 这种释放作用随煤层与岩溶裂隙含水层间距不同而强度不一。叙永煤矿茅口组岩溶裂隙发育, 茅口灰岩岩溶裂隙含水层距离上部煤层间距及各煤层瓦斯含量关系见表2。
由表2可以看出, C24煤层距离茅口灰岩岩溶裂隙含水层较C19煤层要近, 且C24煤层测得瓦斯含量普遍较低, 在12-14孔表现得尤为突出。
综上所述, 勘探和生产揭露的资料显示, 矿井内茅口组石灰岩的岩溶管道、溶蚀裂隙均很发育, 在一定程度上构成了岩溶管网, 地下水活动频繁 (目前主要是大气降水补给地下水) 。这对煤层瓦斯, 尤其是煤系下部C25、C24煤层内瓦斯的运移和逸散起到了较好的疏通和带动作用。
4 结论
通过对叙永煤矿瓦斯赋存规律进行分析, 得出以下结论:
(1) 古叙矿区二叠系上统煤系沉积后, 受多期构造影响, 形成一系列纵弯褶皱, 褶皱或褶皱带的规模越大, 层间滑动构造越剧烈。
(2) 矿井煤层瓦斯含量不仅受埋深这一普遍因素的影响, 也受到下部岩溶裂隙含水层的影响。含水层的水流活动可以带走部分瓦斯, 使煤层瓦斯含量降低, 这是导致深部煤层 (C24、C25) 瓦斯含量低于浅部煤层 (C19、C20) 的根本原因。但对于同一煤层而言, 煤层瓦斯含量仍遵循随埋深增加而增加这一普遍规律, 位于陷落柱附近的煤层瓦斯含量有一定程度的减小。
(3) 矿井C19、C20煤层瓦斯含量整体较下部C24、C25煤层要高, 建议矿方调整煤层开采顺序, 试验C24或C25煤层超前开采。
参考文献
[1]张子敏, 张玉贵, 汤达祯, 等.瓦斯地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.
[2]焦作矿业学院瓦斯地质研究室.瓦斯地质概论[M].北京:煤炭工业出版社, 1991.
【关键词】煤矿地质灾害；地球物理法；勘探方法
目前我国已经成为产煤大国，并且煤炭在国民经济中所占的比重一直居高不下，这种对煤炭的过度依赖以及单一化的生产模式对于资源的可持续供应以及产业结构的调整造成了非常不利的影响。此外，我国的煤矿生产还面临着技术及设备落后，管理方式及制度建设缺失等一系列问题，近些年频发的煤矿地质灾害成为我国传统煤炭产业难以适应现代社会发展的突出表现，对人民的生命财产安全以及生态环境造成了巨大的破坏，严重制约了煤炭产业的可持续发展。
1.煤矿地质灾害概述
1.1煤矿地质灾害的类型
目前对煤矿地质灾害类型的划分主要依据是灾害发生的形式及影响程度，具体来讲有以下三种地质灾害：第一是突发性地质灾害，常见的有井下突水、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等，这类地质灾害持续时间很短，但是蕴含较大的能量，由于不能及时做好应急措施，往往造成严重的危害；第二是渐发性地质灾害，这种灾害具有一个慢性发展过程，持续时间较长，但是一旦形成一定规模就会对自然环境造成不可修复的破坏，如沙漠化、水土流失、地面沉降等；第三是多样性地质灾害，简单来说就是可能突发也可能渐发的地质灾害类型，这种灾害的发生机理比较复杂，随着外力的改变呈现不同形式的发展态势，如滑坡、岸边坍塌、地裂缝等。
1.2煤矿地质灾害的特点
煤矿地质灾害牵涉到多方面的问题，无论是其发生机制还是引起的后果都具有复合型的特点。具体来讲有以下特征：第一是群发性，多数煤矿地质灾害会造成生态环境的破坏，而生态系统具有严密的相互依赖关系，煤矿作业造成的地质环境失衡通常不是孤立存在的，在某一矿区甚至更大范围内形成灾害群；第二是区域性，煤矿造成的灾害通常集中在煤矿区及其辐射带，受到灾害内部联系的制约，灾害在空间上的扩布表现出区域性特征；第三是发生形式多样化，无论是灾害持续的时间，还是灾害引起的影响、作用方式、地质构造变形情况等都呈现出多样化的发展态势。
2.地球物理法在煤矿地质灾害勘探中的应用
地球物理法在寻找矿产资源、探查隐伏矿床方面取得了广泛的应用，并表现出了技术的优越性。当出现煤矿地质灾害时，一般都会造成煤矿地下介质层产生物性差异，这种物性差异同样可以运用地球物理法进行探查。
2.1瞬间电磁法勘探技术
瞬间电磁法工作的基本理论是电磁感应原理，具体方法为向地下传送一次场，这种传送一般是通过不接地回线以及接地回线来完成的，在传送的间隔时间段内，对地下介质产生的随时间变化而变化的二次场进行测量，通过分析二次场的衰减特征，就可以对煤矿地下介质的规模、性质、电性以及产状等进行判定。利用这种方法还能够对采空区、断层地质等问题进行间接性的解决。该技术采用的是单纯性的二次场探测技术，因此相对传统的电性方法而言具有抗扰能力强、环境因素影响小、纵横分辨率高、灵敏性强等优势。此外，瞬间电磁勘探技术能够很好地对地下介质进行响应，因此非常适合于煤层顶底板水层划分工作以及煤层陷落柱探测等工作。
2.2高密度电法勘探技术
高密度电法勘探技术属于直流电阻率方法，是一种在近几年发展起来并在煤矿灾害勘察中取得广泛应用的物探方法。在应用高密度电法进行探测时需要保证地下介质间存在导电性差异。具体方法为向大地供应直流电，通过点阵式布局方法对对电极进行设置，然后对样本进行密集的观测，并对电场特征进行深入的分析。在进行视电阻率的计算时，同一般的电阻率计算方法类似，在a、b两个电极进行供电，设电流为I，在m、n两级测量电位差，设为△U，进而计算得出视电阻率的准确值PS=K△U/I。通过对视电阻值进行分析得出煤矿底层中的电阻分布特征，并在此基础上对地层、冒裂带以及圈闭异常进行判定。
2.3放射性元素勘探技术
放射性元素勘探技术中设计的勘探对象主要是氡元素，岩石中存在的氡元素在正常情况下保持相对稳定状态，而当煤矿作业对地质体产生影响时，特别是其横向连续性遭受大规模的破坏时，就会使岩石中的氡元素发生异变，这种异变主要是由于元素在转移过程中集聚作用引起的，当这种异变达到一定程度时就可以在地表进行探测，进而分析地质体的破坏状况。
在产生采空区的煤矿中，氡射气元素就会向着采空区转移并形成规模性的聚集现象，与采空区的正常形态形成明显的差异。通过对这一区域的氡元素衰变所释放的α射线进行探测，可以实现采空区规模和界限的准确判定。除此之外，还能够根据射线峰值的异常情况判定岩溶陷落柱的具体情况。由于煤矿作业造成地下构造产生程度不一的变化，而氡气可以通过这些地址构造、岩峰裂隙、地下水等通道或者介质涌向地表，因此可以对地表氡气的浓度和扩散速率进行检测，从而获得地下裂隙信息，并且能够掌握地质体基本的开启度、破裂度以及连通性，这些信息对于滑坡的预防具有重大的意义。
氡气属于惰性气体，性质相对稳定，能够保证在地下进行长时间的运移，这些氡气以及其子体在转移过程中会受到途径物质的影响。使其温度发生变化，温度升高就会使煤矿中氡气的析出量随着温度变化呈现出规律性的变动，因此运用同位素分析技术对地表氡气进行测量和分析可以对地下火源的具体情况进行较为准确的判定。
3.结论
煤炭产业的良性运作对我国经济的发展以及核心竞争力的提升具有重要意义。但是由于技术和管理水平的限制，在煤炭生产环节往往会出现很多的意外状况，特别是煤矿地质灾害的发生，对于人民的生命安全能够造成严重的威胁，并直接影响到煤炭企业的经济效益和社会效益。为此，必须增强安全生产管理力度，运用先进的技术设备对煤矿地质环境进行实时的监测。目前地球物理方法是发展相对成熟、应用较为广泛的勘探技术，根据煤矿实际的地质构造特点、勘探对象的地球物理特征以及其他各项条件选择科学合理的勘探技术能够取得理想的勘察效果，为煤炭行业的可持续发展奠定坚实的基础。 [科]
【参考文献】
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