煤田地質基礎知識教案-中國礦業大學

　　煤田地質基礎知識

　　地質工作是煤礦生產的先鋒，地質資料(主要指煤層和岩層的埋藏情況)是礦井設計與日常生產的重要依據。沒有可靠的地質資料，礦井設計與生產就會陷入盲目狀態。煤礦地質工作包括煤田地質勘探和礦井地質工作，前者指找煤開始和最終獲得一定精度的地質資料，以滿足礦井設計的需要;後者指在建井和生產過程中進一步查清地質情況，直接為生產服務。

　　第一節 煤層埋藏特征與煤層分類

　　一、概述

　　(一)煤的形成

　　雖然我國采煤和用煤的曆史可以追溯到上千年前，但人們一直不清楚煤是怎樣形成的。隨著科學技術的發展，尤其是發明了顯微鏡以後，人們終於揭開了這個千年之謎：煤是由植物轉變而來的。

　　植物是成煤的原始物質，它分為低等植物和高等植物。由低等植物形成的煤稱為腐泥煤，在我國俗稱“石煤”(因其灰分即礦物質含量高，外觀似黑色岩石而得名);由高等植物形成的煤稱為腐植煤，因其含有大量的腐植酸而得名。在自然界，腐植煤占絕大多數，目前開采的也主要是腐植煤。

　　煤是由植物經過漫長的極其複雜的生物化學、物理化學作用轉變而成的。從植物遺體堆積到轉變為煤的一係列演變過程稱為成煤作用。成煤作用大致可分為兩個階段(圖1-1)：第一階段，泥炭化階段;第二階段，煤化階段。

　　在泥炭化階段，低等植物及浮遊生物遺體經腐泥化作用形成腐泥，高等植物遺體經泥炭化作用形成泥炭;在煤化階段，腐泥轉變為腐泥煤，泥炭經煤成岩作用轉變為褐煤，褐煤經煤變質作用轉變為煙煤和無煙煤等。褐煤、煙煤、無煙煤均屬腐植煤類。

　　圖1-1 成煤作用階段劃分

　　(二)煤的分類

　　我國煤炭資源豐富，煤種齊全。按煤的煤化程度和工藝性能，可將煤炭分為褐煤、煙煤和無煙煤三大類，其煤化程度逐漸升高。其中煙煤又可分為長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤以及貧煤，越往後煤化程度越高。

　　二、煤層埋藏特征

　　(一)煤田和儲量

　　1.煤田

　　在同一地史發展過程中，由炭質物的沉積並連續發育而造成的大麵積含煤地帶，稱為煤田。煤田的範圍、儲量大小不一，小型煤田的麵積不大，儲量隻有幾百到幾千萬噸;大型煤田的麵積有數千或數萬平方公裏，儲量可達幾億到幾百億噸。

　　2.煤的儲量

　　煤的儲量是指地下埋藏著具有工業開采價值的煤炭資源的數量，可用分級和分類來表示其價值，見表1-1。

　　表1-1 煤炭儲量分類表

　　根據煤田內不同塊段的勘探程度，將儲量分為A、B、C、D四級。A、B級稱為高級儲量;C、D級稱為低級儲量。級別越高，表示地質情況勘查得越詳細，煤炭的數量和質量了解得越可靠。

　　(1)地質儲量。由地質勘探在一定範圍和計算深度內，所獲得的總儲量，稱為地質儲量(一個礦井範圍內的地質儲量，習慣上稱礦井總儲量)。

　　(2)平衡表外儲量。指由於煤炭灰分高、厚度小、水文地質條件複雜等，在目前技術條件下暫時不能開采的儲量，也稱尚難利用儲量。

　　(3)平衡表內儲量。指符合當前開采技術經濟條件，可以開采和利用的儲量，也稱能利用儲量。

　　(4)工業儲量。指平衡表內比較清楚的A、B、C三級儲量的總和，是礦井設計和投資的依據。

　　(5)遠景儲量。指平衡表內的D級儲量。由於勘探程度不高，有待進一步勘探，提高儲量級別後，才能直接利用。它是礦井遠景規劃的依據。

　　(6)可采儲量。指工業儲量中可以采出的那一部分儲量。

　　(7)設計損失量。指為了煤礦生產安全和技術上的需要，按設計規定遺留在井下的那一部分儲量，例如：井筒保護煤柱;斷層、河流、邊界(井田和采區邊界)、巷道等的保護煤柱。

　　(二)煤層埋藏特征

　　煤像其它沉積岩層一樣，一般呈層狀分布，但也有呈雞窩狀、扁豆狀或其它似層狀。不同的煤層其結構、厚度及穩定性等有所不同。

　　1. 煤層結構

　　根據煤層中有無穩定的岩石夾層(夾矸)，將煤層分為兩種結構類型。

　　(1)簡單結構煤層 煤層中不含穩定的呈層狀的岩石夾層，但含有呈透鏡體或結核分布的礦物質(圖1-2)。一般厚度較小的煤層往往結構簡單，說明煤層形成時沼澤中植物遺體堆積是連續的。

　　圖1-2 煤層結構示意圖

　　(2)複雜結構煤層 煤層中常夾有穩定的呈層狀的岩石夾層，少者1～2層，多者十幾層(圖1-2)。岩石夾層的岩性最常見的有碳質泥岩、碳質粉砂岩。岩石夾層的厚度一般從幾厘米到數十厘米不等。

　　煤層中如有較多的或較厚的岩石夾層，往往不利於機組采煤，同時也影響煤質，增加煤的含矸率。但有的岩石夾層是優質的陶瓷原料或耐火材料等，其經濟價值甚至高於煤層本身。

　　2.煤層厚度

　　煤層的頂板與底板之間的垂直距離叫煤層厚度。對複雜結構的煤層，則有總厚度和有益厚度之分。總厚度是指煤層頂麵至底麵之間全部煤分層與岩石夾層之和;有益厚度是指煤層頂麵至底麵之間各煤分層之和。根據我國有關部門的規定，一般地區煤層地下開采的最低可采厚度標準，見表1-2;露天開采最低可采厚度為0.5m;缺煤地區的地下開采最低可采厚度分別比相應標準降低0.1m即可。

　　表1-2 一般地區煤層最低可采厚度標準(地下開采)

　　3.煤層的層數及層間距

　　各煤田中的煤層數目不同，少的隻有一層或幾層;多的可達十幾層到幾十層。相鄰兩煤層之間的距離可由幾十厘米到數百米。通常稱為煤層的層間距。

　　4.煤層埋藏深度

　　煤層埋藏的深度大小不一，最大埋藏深度可達2km，目前我國煤礦的開采深度已達千米以上。隨著開采深度的增加，礦山壓力、井下溫度、湧水量與瓦斯湧出量等，都將增大。

　　5.煤層頂底板

　　(1)頂板

　　頂板指位於煤層上方一定距離的岩層。根據頂板岩層岩性、厚度以及采煤時頂板變形特征和垮落難易程度，將頂板分為偽頂，直接頂、基本頂三種(圖1-3)。

　　偽頂是指直接覆蓋在煤層之上的薄層岩層。岩性多為碳質頁岩或碳質泥岩，厚度不大，一般為幾厘米至幾十厘米。它極易垮塌，常隨采隨落，所以它都混雜在原煤裏，增加了煤的含矸率。

　　直接頂位於偽頂之上。岩性多為粉砂岩或泥岩，厚度為1m～2m左右。它不像偽頂那樣容易垮塌，但采煤回校後一般能自行垮落，有的經人工放頂後也較易垮落。直接頂垮落後都充填在采空區內。

　　基本頂又稱“老頂”。位於直接頂之上。岩性多為砂岩或石灰岩，一般厚度較大，強度也大。基本頂—般采煤後長時期內不易自行垮塌，隻發生緩慢下沉。

　　值得注意的是，並不是每個煤層都可分出上述三種頂板。有的煤層可能沒有偽頂，有的煤層可能偽頂、直接頂都沒有，煤層之上直接覆蓋基本頂，如山東肥城礦區的8號煤層之上直接為石灰岩基本頂。

　　(2)底板

　　底板指位於煤層下方一定距離的岩層。底板分為直接底和老底兩種(圖1-3)。

　　直接底指煤層之下與煤層直接接觸的岩層。岩性以碳質泥岩最為常見，厚度不大，常為幾十厘米。

　　老底指位於直接底之下的岩層。其岩性多為粉砂料或砂岩，厚度較大。有的煤礦往往將一些永久性巷道布置在老底中，這樣有利於巷道的維護。

　　三、煤層分類

　　煤層傾角、厚度及其穩定性對采礦技術影響很大，所以在采礦工作中常將煤層據此加以分類。

　　1. 按煤層傾角分類

　　2. 按煤層厚度分類

　　3. 按煤層穩定性分類

　　煤層穩定性指煤層形態、厚度、結構和可采性的變化程度。按照礦區(或井田)的煤層變化程度(即穩定程度)劃分為四類。

　　①穩定煤層 煤層厚度變化很小，規律明顯，結構簡單至較簡單，全區可采或基本全區可采。

　　②較穩定煤層 煤層厚度有一定變化，但規律較明顯，結構簡單至夏雜，全區可采或大部分可采，可采範圍內煤層厚度變化不大。

　　③不穩定煤層 煤層厚度變化較大，無明顯規律，結構複雜至極複雜。主要包括煤層厚度變化很大，具有突然增厚、變薄現象，全區可采或大部分可采;煤層呈串珠狀，藉節狀，一般連續，局部可采，可采邊界線不規則;難以進行分層對比，但可進行層組對比的複煤層。

　　④極不穩定煤層 煤層厚度變化極大，呈透鏡狀、雞窩狀、一般不連續，很難找出規律，可采塊段分布零星;或為無法進行分層對比，且層組對比也有困難的複煤層。

　　第二節 地質構造

　　煤層和其它岩層、岩體形成以後，由於受到地球內部和外部動力作用的影響，會發生一係列微觀和宏觀變化，產生諸如移位、傾斜、彎曲、斷裂等地質現象。這些主要由地殼運動所引起的岩石變形變位現象在地殼中存在的形式和狀態就稱為地質構造，簡稱為構造。

　　地質構造的表觀形式是多種多樣的，有簡單的，也有複雜的。就簡單的而言，在一定範圍(一個井田或一個礦區)內，可歸納為單斜構造、褶皺構造和斷裂構造三種基本類型(圖1-4)。其中單斜構造是指一係列岩層大致向同一個方向傾斜的構造形態，在較大的區域內，它往往是其它構造形態的一部分，如褶曲的一翼或斷層的一盤(圖1-5)。因此，可以說自然界中地質構造的基本表現形式有褶皺構造和斷裂構造兩種。

　　圖1-4 構造形態的基本類型示意圖

　　圖1-5 單斜構造與褶曲、斷層的關係示意圖

　　一、岩層的產狀

　　岩(煤)層的產狀可用其層麵在空間的方位及其與水平麵的關係來確定。通常以岩(煤)層的走向、傾向和傾角(圖1-6)來表示，這3個用來說明岩層產狀的參數就稱為岩層的產狀要素。

　　(1) 走向。岩層走向是表示岩層在空間的水平延展方向。岩層麵與任一個水平麵的交線稱為走向線(圖1-6中AOB)。可見，走向線是岩層麵上任一標高的水平線，亦即同一岩層麵上同標高點的連線。因此，一個基本平直傾斜的岩層麵上可以有無數條近乎平行的走向線。當岩層麵是平麵時，其走向線為一組水平的直線;當岩層麵是曲麵時，其走向線就成為水平的曲線。走向線兩端的延伸方向稱為走向，在一個測點上測得的岩層走向可以有兩個方位、兩者相差180°。當走向線為直線時，說明岩層麵上各點的走向不變;當走向線為曲線時，說明岩層麵上各點的走向發生了改變。

　　(2)傾向。岩層傾向表示岩層向地下傾斜延伸的方向。在岩層麵上過某一點(圖1-6中O;圖1-7中A)沿岩層傾斜麵向下(或向上)所引的直線(圖1-6中ON;圖1-7中AC和AD)稱為傾斜線，傾斜線在水平麵上的投影線(圖1-6中ON′;圖1-7中OC和OD)稱為傾向線。傾向線所指的岩層向地下側傾的一方稱為該點岩層的傾向。水平岩層自然無走向和傾向可言;傾斜岩層和直立岩層的傾向指向較新岩層一方;倒轉岩層的傾向則指向較老的岩層一方。

　　當傾斜線與岩層的走向線垂直時，稱該傾斜線(圖1-6中ON;圖1-7中AD)為真傾斜線，相應的傾向線(圖1-6中ON′;圖1-7中OD)稱為真傾向線，相應的傾向也稱為真傾向(簡稱傾向)。當傾斜線與岩層的走向線斜交時，稱傾斜線(圖1-7中AC)為視(假)傾斜線，相應的傾向線(圖1-7中OC)稱為視(假)傾向線，相應的傾向稱為視(假)傾向。可見，一點上岩層的真傾向是唯一的，而視(假)傾向則可以有無數個。

(3)傾角。岩層的傾角表示岩層的傾斜程度。它是指岩層層麵與假想水平麵的銳夾角。亦即傾斜線與其相應的傾向線的銳夾角。真傾斜線與真傾向線的銳夾角(圖1-6中

;圖1-7中

)稱為真傾角。視傾斜線與其相應的視傾向線的銳夾角(圖1-7中

)稱為視(假或偽)傾角。一點上岩層的真傾角是指該點岩層的最大傾角，其大小值是一定的，也是唯一的;而視傾角的值則隨視傾向的改變而發生變化，它可以有無數多個，們都恒小於真傾角。真傾角和視傾角存在如下關係：

(1-1)

　　一般說來，傾角越小，開采越易;傾角越大，開采越難。對於地下開采，煤層根據傾角分為：

緩傾斜煤層——

=8～25°; 傾斜煤層 ——

=25～45°; 急傾斜煤層——

>45°。通常又把

<5°～8°以下的煤層稱作近水平煤層。

　　由於受地質構造的影響，在任何一個煤田內，同一煤層在不同的地點，煤層的走向、傾向和傾角都不是固定不變的，隻不過變化的大小程度不同。

　　二、褶皺構造

　　由於地殼運動等地質作用的影響，使岩層發生塑性變形而形成一係列波狀彎曲但仍保持著岩層的連續完整性的構造形態，稱為褶皺構造(圖1-8)，簡稱為褶皺。

　　圖1-8 褶皺與褶曲剖麵示意圖

　　岩層褶皺構造中的每一個彎曲為一基本單位，稱褶曲。褶曲的基本形式可分為背斜和向斜兩種。背斜是指核心部位岩層較老，向兩側依次對稱出現較新岩層的形態一般向上彎曲的褶曲;向斜是指核心部位岩層較新，向兩側依次對稱出現較老岩層的形態一般向下彎曲的褶曲。在自然界中，背斜和向斜在位置上往往是彼此相連的。

　　三、斷裂構造

　　組成地殼的岩層或岩體受力後不僅會發生塑性變形形成褶皺構造、而且也可在所受應力達到或超過岩石的強度極限時發生脆性破壞形成大小不一的破裂和錯動，使岩石的連續完整性遭到破壞，這種岩石脆性變形的產物總稱為斷裂構造。斷裂構造可分為節理和斷層兩類。

　　節理是斷裂麵兩側岩石沒有發生明顯位移的斷裂。它可以是明顯可見的張開或閉合的裂縫、裂隙，也可以是肉眼不易覺察的隱蔽的裂紋，當岩石風化或受打擊後，岩石才會沿這些裂紋裂開。節理的延伸長度有大有小，短者幾厘米，長者幾十米甚至更長。節理發育的密集程度也差異很大，相鄰兩節理的距離可從數厘米到數米。節理的斷裂麵稱為節理麵。節理在煤礦的實際生產中，對鑽眼爆破、回采率、頂板管理、地下水等方麵都有直接的影響。

　　斷層是破裂麵兩側的岩石有明顯相對位移的一種斷裂構造。其規模變化很大，小的斷層延伸僅有幾米，相對位移不過幾厘米;大的斷層可延伸數百公裏至數千公裏，相對位移可達幾十公裏;有的大斷層甚至跨越洲際，切穿地殼矽鋁層。斷層的分布雖不及節理廣泛，但它仍是地殼中極為常見的，也是最重要的地質構造。它往往構成區域地質格架，控製區域地質結構及其演化，控製或影響區域成礦作用，影響礦產資源的開發和礦井生產。其斷層要素如圖1-9所示。

　　(1)斷層麵。岩層發生斷裂位移時，相對滑動的斷裂麵。

　　(2)斷盤。斷層麵兩側的岩體稱為斷盤，如果斷層麵為傾斜時，通常將斷層麵以上的斷盤稱為上盤，斷層麵以下的斷盤稱為下盤。如果斷後麵直立時，就無上、下盤之分，可按兩盤相對上升或下降的位置分上升盤或下降盤。

　　(3)斷距。斷層的兩盤相對位移的距離。斷距可分為垂直斷距(兩盤相對位移垂直距離)和水平斷距(兩盤相對位移水平距離)，如圖1-10所示。

　　圖1-9 斷層要素 圖1-10 斷距示意圖

　　ab-垂直斷距(落差);bc-水平斷距

　　根據斷層兩盤相對運動的方向，斷層可分為以下三種類型。如圖1-11所示。

　　(1)正斷層。上盤相對下降，下盤相對上升。

　　(2)逆斷層。上盤相對上升，下盤相對下降。

　　(3)平推斷層。斷層兩盤沿水平方向相對移動。

　　圖1-11 斷層示意圖

　　a-正斷層;b-逆斷層;c-平推斷層

　　根據斷層走向與岩層走向的關係分：

　　走向斷層——斷層走向與岩層走向平行;

　　傾向斷層——斷層走向與岩層走向垂直;

　　斜交斷層——斷層走向與岩層走向斜交。

　　根據斷層的組合形式不同，分別可以構成地塹、地壘、階梯構造等斷層組。

　　斷層在各礦區分布很廣，其形態、類型繁多，規模大小不一。一般將落差大於50m的稱為大型斷層;落差在20～50m之間的稱為中型斷層;落差小於20m的稱為小型斷層。斷層對煤礦設計、生產影響很大。

　　第三節 采礦常用圖件

　　在礦井設計、施工和生產管理等工作中，需要測繪一係列的圖紙，這些圖稱為礦圖。

　　一、概 述

　　1.礦圖比例尺

　　繪製各種礦圖時，不可能將圖形按實際尺寸描繪到圖紙上，總要經過縮小，才能在圖紙上表示出來。圖紙上線段長度與實際相應線段水平長度之比，稱為該圖的比例尺。即

　　比例尺的表示方法常用的有數字比例尺和圖示比例尺。用分數或數字的形式表示的比例尺，稱為數字比例尺。一般用分子為1，分母為整數來表示。

　　根據對圖紙不同的要求，礦圖常用的比例尺有1：500、1：1000、1：2000、 1：5000、l：10000等。個別局部反映圖也有1：50、l：100、1：200以及自行確定的一定比例尺。

　　2.坐標係統

　　(1)地理坐標。地麵上某一點的位置，在地球表麵上通常用經度、緯度表示。某點的經緯度稱為該點的地理坐標。

　　(2)平麵直角坐標。

　　平麵直角坐標係是由平麵上兩條相互垂直的直線所組成，如圖1-12所示。直線xx稱為縱坐標軸，通常與某子午線的方向一致;直線yy稱為橫坐標軸，與赤道方向一致;縱橫坐標軸的交點為O，稱為坐標原點。坐標軸將平麵分成四個部分，稱為象限。順時針方向排列，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限。坐標數值由坐標原點算起，向上(北)、向右(東)為正數，向下(南)、向左(西)為負數。地麵上任一點A的位置，是由該點到縱橫坐標軸的垂直距離Aa1和Aa2來表示。Aa1稱為A點的縱坐標，亦稱為x坐標，以xA表示;Aa2稱為A點的橫坐標，亦稱為y坐標，以yA表示。

　　在礦圖上，通常都畫有平行於縱橫坐標抽的直線所構成的方格網，稱為坐標方格網，每個小方格一般為100 mm×100 mm，在每一條縱橫直線上注明其坐標值，此值就是這條直線距縱橫坐標軸的垂直距離。根據圖紙比例尺的不同，小方格所代表的實際距離也不同，一般為百米或公裏的倍數，如圖1-13所示。箭頭N為指北方向，圖的下部數值為橫坐標數值，左部的數值為縱坐標數值，這樣，圖上任一點A的位置，可以從該點所在的小方格左下角的縱橫坐標數值中求出。如從圖中知Aa1=60 m，Aa2=50 m，則A點的位置為

　　xA=l700+ Aa1=1700+60=1760m

　　yA=2300+ Aa2=2300+50=2350m

　　(3)高程。地麵上任一點至水準麵的垂直距離稱為該點的高程，由於選取的水準麵不同，高程又分為絕對高程和相對高程。絕對高程是指地麵上任一點至大地水準麵的垂直距離。我國大地水準麵是以黃海平均海水麵作為起算麵。相對高程是指人為選定一個適當的水準向，作為本地區的假定水準麵，某點至假定水準麵的垂直距離，稱為該點的相對高程。

　　圖1-12 平麵直角坐標係 圖1-13 平麵直角坐標網

　　3.標高投影

　　標高投影圖就是注明有標高數字的正投影圖，如圖1-14所示的是某一立井標高投影圖。立井在平麵圖上的投影隻是一個圓圈，為了反映井口及井底高程位置。在投影圓圈的右側除標記井筒名稱外，還在左側注記井口及各開采水平的標高。圖1-15為巷道投影平麵圖。為了反映巷道在地下的空間位置和狀態，將巷道各點的標高注記在巷道水平投影圖上，這樣在平麵圖上即可以看到巷道的水平投影形狀又可看出巷道高低起伏的位置關係。有了上述標高投影圖，就可達到一圖多用。同時，標高投影圖具有作圖簡單、精確、便於度量等優點、因此在礦山工程圖中得到廣泛的應用。

　　二、井田區域地形圖

　　井田區域地形圖是全麵反映井田範圍內地物和地貌的綜合性圖紙。地物是指地麵上各種不同的物體，如農田、河流、道路、森林、房屋建築等，地貌是指地麵高低起伏的形態，加高山、盆地、山穀、山脊等。

　　井田區域地形圖主要用於地麵建築、礦井地麵工程和井下采掘工程的規劃、設計和施工，指導礦井建設、安全生產和科學管理。它是每個礦井必備的基礎圖紙。應用井田區域地形圖，可以繪製出礦井其它專用圖紙，如工業廣場平麵圖、井上下對照圖、地形地質圖、主要保護煤柱圖以及在特殊條件下的采掘工程圖等。井田區域地形圖比例尺一般采用1：2000或1：5000。

　　(一)地物符號

　　在地形圖上，各種地物是以其相似的幾何圖形或特定的符號表示的。為了便於識讀和應用，繪製地形圖使用了統一規定的地物符號。地形圖上的地物符號，分為比例符號、非比例符號、線狀符號和注記說明四種。

　　1. 比例符號

　　按一定比例表示地物圖形輪廓的符號稱為比例符號。如圖1-16所示的房屋、果園、農田等，這些地物圖形的輪廓或種植範圍，應按比例繪於圖上。

　　圖1-16 比例符號 圖1-17 非比例符號

　　2. 非比例符號

　　有些重要的地物，輪廓較小，在圖上不便按比例表示出來，就要用非比例符號表示，如圖1-17所示的測點、鑽孔、井口、煙囪等。這些符號在地形圖上，隻表示地物的位置，不表示地物的大小。

　　3. 線狀符號

　　有些帶狀延伸地物，長度按比例表示，而寬度不按比例表示，這種符號稱為線狀符號或半依比例符號，如圖1-18所示的公路、鐵路、高壓線等。

　　圖1-18 線狀符號

　　4. 注記說明

　　注記說明是補充以上符號不足而加的文字說明，如地名、村名、鐵路名、測點的標高值等。

　　(二)地形等高線

　　在地形圖上表示地貌的方法很多，但最普遍的是地形等高線法。

　　在地麵上，高程相同的若幹點所連成的光滑曲線稱為地形等高線，也就是水平麵與地表麵的交線。如圖1-19(a)所示，用不同高程的水平麵(P1、P2、P3)去截山頭，將得到一係列交線，每一次得到的交線具有與其截麵相同的高程(因而叫等高線)，這樣就得到了被截山頭的一係列等高線。如果把這些等高線都垂直投影到一個水平麵H上，按一定比例繪成圖，並注明各等高線的標高，就是這個山頭的地形等高線圖，如圖1-19(b)所示。

　　圖1-19 地形等高線圖

　　相鄰兩條等高線之間的高程差，稱為等高距，以h表示。在同一張圖上，等高距應一致，如圖1-19(b)中的等高距為5m。在等高線圖上，相鄰兩條等高線之間的最短水平距離，稱為等高線平距，以d表示。因為同一張圖上的等高距相同，所以在平距小的地方，地形坡度大。如圖1-19(b)中所示的山坡，西部等高線的平距較大，表示地形坡度較緩;東部平距較小，表示地形坡度較陡。

　　利用等高線可以表示如下地形：

　　(1)山崗和盆地。山崗和盆地的等高線部是一圈套一圈的閉合曲線，由外向裏等高線高程降低的為盆地，等高線高程升高的為山崗。

　　(2)山脊和山穀。山脊和山穀的等高線圖形狀是基本相同的，其區別是山皆的等高線凸出方向是坡度降低方問;相反，山穀等高線的凸出方向是坡度升高的方向。

　　(3)鞍部地形。鞍部地形等高線的特征由兩組山頭等高線和兩組山穀等高線所組成。鞍部的中心位於兩組等高線的中心線上。

　　綜上所述，地貌的形態雖千差萬別。但一個地區的地貌卻是由這些基本地貌和一些特殊地貌組合而成的，它們都可以用地形等高線圖來表示，如圖1-20所示。

　　圖1-20 地貌與等高線圖

　　a-各種地形示意圖;b-各種地形的等高線圖

　　在礦區作各種線路的設計時，如鐵路、公路、渠道、管路、架線等線路設計，往往需要了解某方向線上的地麵起伏情況。這時，就需要沿此直線作剖麵圖。如圖1-21所示。要作已知方向線AB的剖麵圖，可按如下步驟進行：

　　第一步，作一條與AB平行的橫線和一條與AB線垂直的縱線，以橫線表示水平長度，以縱線表示高程。

　　第二步，沿縱線按比例以等高距為間隔作平行於橫線的水平線，並在每條線上注明其標高70、7l、72……。若縱線與橫線的比例一致時，則剖麵圖能真實反映地麵的形態，可直接用比例尺和量角器測量出坡長和傾角。

　　第三步，在地形等高線圖上用兩腳規量取剖麵線與各等高線交點的間距，並按此間距將各交點轉繪在剖麵圖的橫線上;然後，自這些點作橫線的垂線與各點高程值相同的高程水平線相交，將各個交點依次用光滑的曲線連接起來，即得所求的剖麵圖。

　　圖1-21 根據地形等高線作剖麵圖

　　(三)井田區域地形圖的識讀

　　識讀井田區域地形圖，應從整體開始，先看輪廓，後看細部，逐漸深入，這樣就能獲得較清晰全麵的認識。

　　1.看清圖名

　　礦圖的圖名說明了測繪的地區、內容和圖紙的種類，因此看圖時，首先應看清圖名，弄清是否是所需的圖紙。

　　2.看圖的比例尺

　　圖的比例尺，一般定在圖名附近或圖的右下角的圖簽中。知道了圖的比例尺，才能了解該圖範圍內的大小和有關尺寸。若圖中沒有注明比例尺，則可根據圖的坐標方格網的坐標值確定出圖的比例尺。

　　3.識別圖的方向

　　在圖中一般都用箭頭標出指北方向。有的圖中沒有標出指北方向，則可根據“坐標值向北、向東逐漸增大”和“指東方向總是在指北方向右邊”的規律來識別出圖的方向。

　　4.03manbetx 地貌概況

　　按先看輪廓，後看細部的步驟，並根據等高線的特征和各種符號，識別圖上的各種地貌，了解該地區的地貌概況。

　　5.識別地物情況

　　根據地物符號和注記識別地物情況，了解地物及其分布狀況，搞清重要地物的位置。下麵舉一識圖的實例。

　　圖1-22為某礦區某礦井田區域地形圖(局部)。圖的比例尺為1：5000，因而知道圖上1mm等於實際水平長度5m;圖中沒有標出指北向的箭頭，根據“坐標向北向東遞增”的規律可知，該圖的上方為北。圖西南角點的坐標為x=3024m，y=20345m。

　　礦田的西北部等高線稠密，因而知該地區坡度較大，有山頭、山脊、山穀的地形，地勢較高;越往東南，等高線越稀少，因而地勢也趨平坦;東都有一片窪地。

　　礦井位於西部山麓，采用立井和平平硐開拓;井筒附近有機修廠、洗選廠、變電所、醫院、食堂、辦公樓等地麵建築;朝陽鄉東北部有工人新村、新建的商場和職工大樓;東南部為朝陽鄉政府，鄉政府北部為窪地，東部和東北部為菜地和農田;西北部小山包上的三角點，標識麵高程為103.6m。

　　圖1-22 某礦井田區域地形圖(局部)

　　(四)井田區域地形圖的應用

　　井田區域地形圖不僅是礦井規劃、設計和施工的重要依據，而且還可用來解決工程中的許多技術問題。

　　(1)確定地麵某點的高程。

　　(2)確定某點的大致平麵坐標。

　　(3)確定直線的要素，如直線的水平長度，坡度以及傾斜長。

　　(4)確定直線的方位角。

　　三、煤層底板等高線圖

　　(一)煤層底板等高線圖的概念

　　不同高程的水平麵與煤層底板的交線，稱為煤層底板等高線。將煤層底板等高線，用標高投影的方法投影到水平麵上，按照一定比例尺繪出的圖紙，稱為煤層底板等高線圖。它是煤礦建設和生產中常用的圖紙。如圖1-23所示，圖(a)為煤層底板等高線投影示意圖，圖(b)為煤層底板等高線圖。

　　圖1-23 煤層底板等高線圖

　　煤層底板等高線圖反映的主要內容是：煤層產狀及其變化情況;井田範圍(包括現有生產井、小窯、老采空區的範圍);井田邊界線、煤層露頭線、風化氧化帶邊界線、煤層尖滅零點邊界線、無煤區邊界線，穿過本煤層的鑽孔、勘探線以及各工程點的編號與標高，見煤鑽孔小柱狀(表示出煤層結構、厚度及煤質主要化驗指標、見煤點煤層底板標高)，地質構造線(包括褶曲軸線、斷層上下盤斷麵交線);岩漿侵入範圍界限;陷落柱分布位置及範圍;儲量分級線、計算地段界限及編號，煤層平均傾角與厚度，地麵上的主要河流、鐵路及重要建築物等。

　　煤層底板等高線圖能全麵反映煤層產狀和地質構造情況。它是進行礦井井田、采區和工作麵設計，編製礦井生產計劃，指導井巷工程施工，以及安排指揮采掘生產的重要依據，也是03manbetx 、判斷、預測地質構造規律及形態，布置礦井勘探工程，繪製地質剖麵圖，以及進行儲量計算的基礎資料。煤層底板等高線圖常用的比例尺為1：5000和1：2000。

　　(二)常見的地質構造在煤層底板等高線圖上的表示方法

　　(1)褶曲構造的表示法。表示褶曲構造的方法如圖1-24所示。若等高線凸出方向標高升高，則褶曲為向斜;若等高線凸出方向標高降低，則褶曲為背斜。

　　圖1-24 傾伏褶曲底板等高線投影圖

　　(2)盆地及穹隆構造的表示法。表示盆地及穹隆構造的方法如圖1-25所示。盆地和穹隆構造的煤層底板等高線為封閉曲線。由邊緣向中間，等高線標高逐漸增加的為穹隆構造;逐漸降低的為盆地構造。

　　(3)倒轉煤層構造的表示法。煤層發生翻轉的褶曲稱倒轉。倒轉時的煤層底板等高線出現不同標高的等高線交叉，如圖1-26所示。

　　圖1-26 倒轉煤層構造

　　(4)斷層構造的表示法。斷層構造的表示是煤層底板等高線被斷層麵交線所中斷。斷麵交線分上盤斷麵交線和下盤斷麵交線，上盤斷麵交線用—·—表示;下盤斷麵交線用—+—表示，如圖1-27所示。一般情況下，正斷層表現為煤層底板等高線在兩盤斷麵交線中間缺失、缺失部分為無煤區;逆斷層表現為煤層底板等高線在兩盤斷麵交線中間重疊、重疊部分為複煤區。

　　圖1-27 斷層在剖麵圖和底板等高線圖上的表示方法

　　a-立體圖;b-剖麵圖;c-底板等高線圖

　　在中小比例尺(1/l0000以下)的煤層底板等高線圖及地質地形圖上，斷層可用如圖1-28所示的符號表示。圖中的點劃線方向為斷層走向;箭頭所指方向為斷層傾向;箭頭所指度數為斷層傾角(有的還注有H=30m，用以表示斷距為30m);短線用以區別正、逆斷層。

　　圖1-28 中小比例尺煤層底板等高線和地質地形圖上斷層的表示方法

　　a-正斷層;b-逆斷層

　　(三)煤層底板等高線圖的識讀

　　煤層底板等高線圖是反映煤層及其地質構造形態的圖紙。煤層底板等高線圖的識讀可按以下方法進行。

　　1. 單線追索

　　讀圖時，首先在圖的一側等高線中選一根等高線，觀察它的標高起止位置、彎曲情況和斷開情況。彎曲表示有褶曲，斷開表示有斷層。

　　2. 劃分塊段

　　由於斷層的存在，煤層底板等高線被斷開，就能以斷層的斷麵交線為界，把煤層分成若幹塊段。複雜的煤層底板等高線圖分成若幹塊段之後，每個塊段就變得較為簡單，識讀起來就容易搞清楚。

　　3. 總體概括

　　最後把各個塊段聯係起來，綜合03manbetx ，就可分清有幾條斷層，每條斷層的性質，以及與其分構造的相互聯係等。

　　四、采掘工程平麵圖

　　將開采煤層或開采分層內的采掘工程和地質情況，用正投影方法投影到水平麵上，按一定比例繪出的圖紙，稱為采掘工程平麵圖。圖1-29為某礦采掘工程示意圖，圖(a)表示一些巷道及一個采區的采掘情況，圖(b)是將這些巷道和采掘工程，用正投影方法，投影到H水平麵上，按比例給出的采掘工程平麵圖。

　　圖1-29 采掘工程投影平麵示意圖

　　1-主井;2-副井;3-井底車場;4-運輸大巷;5-上山;6-區段平巷;

　　7-工作麵;8-回風巷;9-采空區;10-風井

　　采掘工程平麵圖主要反映以下內容：井田或采區技術邊界線，保護煤柱邊界線，煤層露頭線或風化帶，煤層底板等高線，較大斷層斷麵交線，向斜、背斜軸線，煤層尖滅帶，火成岩侵入區等;本煤層內以及與本煤層有關的所有井筒、硐室與巷道，其中主要巷道需注明名稱，斜巷要注記傾向及傾角，巷道交叉、變坡處等特征點要注記軌麵或底板標高;采、掘工作麵相應位置，要注記采掘年、月，在適當位置要注記煤層平均厚度及傾角，繪出煤層小柱狀圖;井上、下鑽孔、導線點及水準點，采煤區、丟煤區、報損區、發火區、積水區、煤及瓦斯突出區的位置及範圍;地麵重要工業建築、居民區、鐵路、重要公路、較大的河流及湖泊等，井田邊界以外100m內鄰礦采掘工程和地質情況。

　　采掘工程平麵圖主要用途是：了解本煤層或鄰近煤層地質情況及采掘工程空間位置關係，指揮生產，及時掌握采掘進度，進行采區設計，修改地質圖件，安排生產計劃，以及進行三量計算等。采掘工程平麵圖比例尺為1：1000或1：2000。

　　煤礦中常用的采掘工程平麵圖有兩種類型：一種是設計圖，如井田開拓方式圖、水平主要巷道平麵圖、采區巷道布置圖、采煤工作麵布置圖等;另一種是測量圖，如井田煤層采掘工程平麵圖、采區煤層采掘工程平麵圖、采煤工作麵煤層采掘工程平麵圖等。兩種圖紙的不同之處在於前者反映的主要內容著眼於對采掘的全麵規劃、設計和技術決定;後者則是在前者的基礎上繪製的，其反映的主要內容著眼於施工的成果或現狀，且隨著礦井的開采工作的進行，要不斷地進行測量、填繪、補充和修改。

　　圖1-30為某采區煤層采掘工程平麵圖，圖中(b)為沿運輸上山所作的剖麵圖，圖的比例尺為1：2000。該采區開采上、下兩個近距煤層，上層煤m1，厚度4m，下層煤m2，厚度2.5m，間距11m，煤層平均傾角18º，地質構造簡單，煤層上部距地表約30m。

　　在平麵圖上，隻畫出了ml煤層底板等高線。在ml煤層中所開掘的巷道用實線表示，在m2煤層中所開掘的巷道用虛線表示，在岩層內開掘的巷道均用點劃線表示。圖中僅表示了該采區下部車場和采區上部第一個區段的巷道布置情況，其餘省略部分用斷裂線斷開。

　　平麵圖和剖麵圖對照，m1煤層底板等高線和各巷道底板標高對照，可以看出各巷道的形態和位置。

　　-100 m水平主要運輸大巷1在下部m2煤層底板岩石內，距下部煤層底板的法線距離為6m，沿煤層走向開掘，采區石門2兩端分別與大巷和在ml煤層內的采區下部車場繞道11相連，運輸上山3和軌道上山4均在下部煤層內沿煤層傾斜開掘，然後沿煤層走向在各煤層內分別開掘區段運輸巷5、5′，區段回風巷8、8′，至采區邊界開掘各自的開切眼巷道。

　　區段溜煤眼是連通上部m1煤層區段運輸巷5與運輸上山的通道，采區煤倉10的上部與采區上山的起坡巷相連，下部與運輸大巷的裝車點相連，形成了全采區的煤炭運輸係統。上煤層的所需材料和設備則是由運輸大巷1、經采區石門2、下部車場繞道11、軌道上山4、下煤層區段回風巷道8′，聯絡石門7、上煤層區段回風巷8運至采煤工作麵。在采區上部邊界，有一回風小井14，以采區回風石門與下煤層區段回風巷8′相連。

　　五、專用圖

　　井田區域地形圖、煤層底板等高線圖及采掘工程圖是煤礦必備的基本圖件。此外，為適應各生產管理部門的需要，還要在煤礦基本礦圖上，繪製一些專用的其他礦圖。如井上下對照圖、煤礦各部門生產係統圖及避災路線圖等。

　　將井田範圍內的地物、地貌和井下的采掘工程情況綜合畫在一張平麵圖上，這種圖紙稱為升上下對照圖。煤礦各部門生產係統圖包括通風係統圖、運輸係統圖、排水係統圖和供電係統圖等。避災路線圖是在井下采掘工程平麵圖的基礎上繪製的，可以按比例繪製，也可繪成示意圖，圖上應用紅色箭頭標出安全撤離路線方向。

　　圖1-30 采區煤層采掘工程平麵圖

　　1-100水平運輸大巷;2-采區石門;3-運輸上山;4-軌道上山;5-m1區段運輸巷;5′-m2區段運輸巷;

　　6-m1區段回風巷;6′-m2區段回風巷;7-區段聯絡石門;8-m1上區段回風巷;8′-m2上區段回風巷;

　　9-絞車房;10-采區煤倉;11-下部車場繞道;12-行人斜巷;13-采區回風石門;

　　14-回風巷;15-區段溜煤眼