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目 录 第一篇 煤矿开采概论 第一章煤田地质基础知识1 第一节 煤层埋藏特征与煤层分类1 第二节 地质构造4 第三节 采矿常用图件8 第二章 井田开拓19 第一节 井田与井田的再划分19 第二节 井田开拓方式26 第三节 矿井巷道分类35 第三章 采煤技术38 第一节 矿山压力基本知识38 第二节 采区巷道布置方式41 第三节 采煤方法47 第二篇 立 井 第四章 立井井筒的结构与设计54 第一节 立井井筒的结构54 第二节 立井井筒装备61 第三节 立井井筒断面设计70 第五章 立井井筒表土施工78 第一节 立井井筒的锁口施工79 第二节 立井井筒表土普通施工法80 第三节 立井井筒表土特殊施工法84 第六章 立井井筒基岩施工89 第一节 钻眼爆破89 第二节 装岩工作98 第三节 提升及排矸104 第四节 井筒支护114 第五节 井筒施工辅助工作126 第六节 立井井筒的安装134 第七节 立井施工机械化配套136 第八节 施工方式与施工组织139 第九节 立井井筒延深简介147 第七章 立井井筒施工设备与布置152 第一节 凿井井架152 第二节 凿井工作盘158 第三节 凿井设备布置164 第三篇 巷 道 第八章 岩石平巷183 第一节 平巷断面设计183 第二节 钻眼爆破191 第三节 装岩与运输198 第四节 支护工作209 第五节 岩巷施工机械化作业线配套218 第六节 通风防尘及降温222 第七节 测量工作225 第八节 施工组织与管理227 第九节 实例232 第十节 特殊条件下巷道施工235 第九章 井底车场与硐室239 第一节 井底车场的结构与形式239 第二节 井下主要硐室的设计245 第三节 硐室施工255 第四节 交岔点设计与施工261 第四节 煤仓施工267 第十章 煤层巷道272 第一节 概述272 第二节 煤巷掘进273 第三节 煤巷快速掘进成巷技术284 第四节 煤－岩巷道施工287 第十一章 斜 井290 第一节 斜井的结构290 第二节 斜井表土施工306 第三节 斜井基岩施工309 第四节 上山快速施工技术319 第四篇 矿山建设施工组织 第十二章 矿山建设组织管理323 第一节 矿山建设程序323 第二节 矿井施工方案与井筒开工顺序324 第三节 矿建工程施工组织327 第四节 土建及机电安装工程施工组织334 第十三章 矿山建设工程管理343 第一节 三大控制目标的关系与控制原则343 第二节 工期控制344 第三节 质量控制346 第四节 投资控制349 第五节 安全管理与环境保护352 第一章 煤田地质基础知识 地质工作是煤矿生产的先锋，地质资料（主要指煤层和岩层的埋藏情况）是矿井设计与日常生产的重要依据。没有可靠的地质资料，矿井设计与生产就会陷入盲目状态。煤矿地质工作包括煤田地质勘探和矿井地质工作，前者指找煤开始和最终获得一定精度的地质资料，以满足矿井设计的需要；后者指在建井和生产过程中进一步查清地质情况，直接为生产服务。 第一节 煤层埋藏特征与煤层分类 一、概述 一煤的形成 虽然我国采煤和用煤的历史可以追溯到上千年前，但人们一直不清楚煤是怎样形成的。随着科学技术的发展，尤其是发明了显微镜以后，人们终于揭开了这个千年之谜煤是由植物转变而来的。 植物是成煤的原始物质，它分为低等植物和高等植物。由低等植物形成的煤称为腐泥煤，在我国俗称“石煤”（因其灰分即矿物质含量高，外观似黑色岩石而得名）；由高等植物形成的煤称为腐植煤，因其含有大量的腐植酸而得名。在自然界，腐植煤占绝大多数，目前开采的也主要是腐植煤。 煤是由植物经过漫长的极其复杂的生物化学、物理化学作用转变而成的。从植物遗体堆积到转变为煤的一系列演变过程称为成煤作用。成煤作用大致可分为两个阶段（图1-1）第一阶段，泥炭化阶段；第二阶段，煤化阶段。 在泥炭化阶段，低等植物及浮游生物遗体经腐泥化作用形成腐泥，高等植物遗体经泥炭化作用形成泥炭；在煤化阶段，腐泥转变为腐泥煤，泥炭经煤成岩作用转变为褐煤，褐煤经煤变质作用转变为烟煤和无烟煤等。褐煤、烟煤、无烟煤均属腐植煤类。 图1-1 成煤作用阶段划分 二煤的分类 我国煤炭资源丰富，煤种齐全。按煤的煤化程度和工艺性能，可将煤炭分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类，其煤化程度逐渐升高。其中烟煤又可分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤以及贫煤，越往后煤化程度越高。 二、煤层埋藏特征 一煤田和储量 1．煤田 在同一地史发展过程中，由炭质物的沉积并连续发育而造成的大面积含煤地带，称为煤田。煤田的范围、储量大小不一，小型煤田的面积不大，储量只有几百到几千万吨；大型煤田的面积有数千或数万平方公里，储量可达几亿到几百亿吨。 2．煤的储量 煤的储量是指地下埋藏着具有工业开采价值的煤炭资源的数量，可用分级和分类来表示其价值，见表1-1。 表1-1 煤炭储量分类表 根据煤田内不同块段的勘探程度，将储量分为A、B、C、D四级。A、B级称为高级储量；C、D级称为低级储量。级别越高，表示地质情况勘查得越详细，煤炭的数量和质量了解得越可靠。 （1）地质储量。由地质勘探在一定范围和计算深度内，所获得的总储量，称为地质储量（一个矿井范围内的地质储量，习惯上称矿井总储量）。 （2）平衡表外储量。指由于煤炭灰分高、厚度小、水文地质条件复杂等，在目前技术条件下暂时不能开采的储量，也称尚难利用储量。 （3）平衡表内储量。指符合当前开采技术经济条件，可以开采和利用的储量，也称能利用储量。 （4）工业储量。指平衡表内比较清楚的A、B、C三级储量的总和，是矿井设计和投资的依据。 （5）远景储量。指平衡表内的D级储量。由于勘探程度不高，有待进一步勘探，提高储量级别后，才能直接利用。它是矿井远景规划的依据。 （6）可采储量。指工业储量中可以采出的那一部分储量。 （7）设计损失量。指为了煤矿生产安全和技术上的需要，按设计规定遗留在井下的那一部分储量，例如井筒保护煤柱；断层、河流、边界（井田和采区边界）、巷道等的保护煤柱。 （二）煤层埋藏特征 煤像其它沉积岩层一样，一般呈层状分布，但也有呈鸡窝状、扁豆状或其它似层状。不同的煤层其结构、厚度及稳定性等有所不同。 1. 煤层结构 根据煤层中有无稳定的岩石夹层（夹矸），将煤层分为两种结构类型。 （1）简单结构煤层 煤层中不含稳定的呈层状的岩石夹层，但含有呈透镜体或结核分布的矿物质（图1-2）。一般厚度较小的煤层往往结构简单，说明煤层形成时沼泽中植物遗体堆积是连续的。 图1-2 煤层结构示意图 图1-3 煤层顶底板示意图 （2）复杂结构煤层 煤层中常夹有稳定的呈层状的岩石夹层，少者1～2层，多者十几层（图1-2）。岩石夹层的岩性最常见的有碳质泥岩、碳质粉砂岩。岩石夹层的厚度一般从几厘米到数十厘米不等。 煤层中如有较多的或较厚的岩石夹层，往往不利于机组采煤，同时也影响煤质，增加煤的含矸率。但有的岩石夹层是优质的陶瓷原料或耐火材料等，其经济价值甚至高于煤层本身。 2．煤层厚度 煤层的顶板与底板之间的垂直距离叫煤层厚度。对复杂结构的煤层，则有总厚度和有益厚度之分。总厚度是指煤层顶面至底面之间全部煤分层与岩石夹层之和；有益厚度是指煤层顶面至底面之间各煤分层之和。根据我国有关部门的规定，一般地区煤层地下开采的最低可采厚度标准，见表1-2；露天开采最低可采厚度为0.5m；缺煤地区的地下开采最低可采厚度分别比相应标准降低0.1m即可。 表1-2 一般地区煤层最低可采厚度标准（地下开采） 3．煤层的层数及层间距 各煤田中的煤层数目不同，少的只有一层或几层；多的可达十几层到几十层。相邻两煤层之间的距离可由几十厘米到数百米。通常称为煤层的层间距。 4．煤层埋藏深度 煤层埋藏的深度大小不一，最大埋藏深度可达2km，目前我国煤矿的开采深度已达千米以上。随着开采深度的增加，矿山压力、井下温度、涌水量与瓦斯涌出量等，都将增大。 5．煤层顶底板 （1）顶板 顶板指位于煤层上方一定距离的岩层。根据顶板岩层岩性、厚度以及采煤时顶板变形特征和垮落难易程度，将顶板分为伪顶，直接顶、基本顶三种（图1-3）。 伪顶是指直接覆盖在煤层之上的薄层岩层。岩性多为碳质页岩或碳质泥岩，厚度不大，一般为几厘米至几十厘米。它极易垮塌，常随采随落，所以它都混杂在原煤里，增加了煤的含矸率。 直接顶位于伪顶之上。岩性多为粉砂岩或泥岩，厚度为1m～2m左右。它不像伪顶那样容易垮塌，但采煤回校后一般能自行垮落，有的经人工放顶后也较易垮落。直接顶垮落后都充填在采空区内。 基本顶又称“老顶”。位于直接顶之上。岩性多为砂岩或石灰岩，一般厚度较大，强度也大。基本顶般采煤后长时期内不易自行垮塌，只发生缓慢下沉。 值得注意的是，并不是每个煤层都可分出上述三种顶板。有的煤层可能没有伪顶，有的煤层可能伪顶、直接顶都没有，煤层之上直接覆盖基本顶，如山东肥城矿区的8号煤层之上直接为石灰岩基本顶。 （2）底板 底板指位于煤层下方一定距离的岩层。底板分为直接底和老底两种（图1-3）。 直接底指煤层之下与煤层直接接触的岩层。岩性以碳质泥岩最为常见，厚度不大，常为几十厘米。 老底指位于直接底之下的岩层。其岩性多为粉砂料或砂岩，厚度较大。有的煤矿往往将一些永久性巷道布置在老底中，这样有利于巷道的维护。 三、煤层分类 煤层倾角、厚度及其稳定性对采矿技术影响很大，所以在采矿工作中常将煤层据此加以分类。 1. 按煤层倾角分类 2. 按煤层厚度分类 3. 按煤层稳定性分类 煤层稳定性指煤层形态、厚度、结构和可采性的变化程度。按照矿区（或井田）的煤层变化程度（即稳定程度）划分为四类。 ①稳定煤层 煤层厚度变化很小，规律明显，结构简单至较简单，全区可采或基本全区可采。 ②较稳定煤层 煤层厚度有一定变化，但规律较明显，结构简单至夏杂，全区可采或大部分可采，可采范围内煤层厚度变化不大。 ③不稳定煤层 煤层厚度变化较大，无明显规律，结构复杂至极复杂。主要包括煤层厚度变化很大，具有突然增厚、变薄现象，全区可采或大部分可采；煤层呈串珠状，藉节状，一般连续，局部可采，可采边界线不规则；难以进行分层对比，但可进行层组对比的复煤层。 ④极不稳定煤层 煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状、一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星；或为无法进行分层对比，且层组对比也有困难的复煤层。 第二节 地质构造 煤层和其它岩层、岩体形成以后，由于受到地球内部和外部动力作用的影响，会发生一系列微观和宏观变化，产生诸如移位、倾斜、弯曲、断裂等地质现象。这些主要由地壳运动所引起的岩石变形变位现象在地壳中存在的形式和状态就称为地质构造，简称为构造。 地质构造的表观形式是多种多样的，有简单的，也有复杂的。就简单的而言，在一定范围（一个井田或一个矿区）内，可归纳为单斜构造、褶皱构造和断裂构造三种基本类型（图1-4）。其中单斜构造是指一系列岩层大致向同一个方向倾斜的构造形态，在较大的区域内，它往往是其它构造形态的一部分，如褶曲的一翼或断层的一盘（图1-5）。因此，可以说自然界中地质构造的基本表现形式有褶皱构造和断裂构造两种。 图1-4 构造形态的基本类型示意图 图1-5 单斜构造与褶曲、断层的关系示意图 一、岩层的产状 岩（煤）层的产状可用其层面在空间的方位及其与水平面的关系来确定。通常以岩（煤）层的走向、倾向和倾角（图1-6）来表示，这3个用来说明岩层产状的参数就称为岩层的产状要素。 1 走向。岩层走向是表示岩层在空间的水平延展方向。岩层面与任一个水平面的交线称为走向线（图1-6中AOB）。可见，走向线是岩层面上任一标高的水平线，亦即同一岩层面上同标高点的连线。因此，一个基本平直倾斜的岩层面上可以有无数条近乎平行的走向线。当岩层面是平面时，其走向线为一组水平的直线；当岩层面是曲面时，其走向线就成为水平的曲线。走向线两端的延伸方向称为走向，在一个测点上测得的岩层走向可以有两个方位、两者相差180。当走向线为直线时，说明岩层面上各点的走向不变；当走向线为曲线时，说明岩层面上各点的走向发生了改变。 （2）倾向。岩层倾向表示岩层向地下倾斜延伸的方向。在岩层面上过某一点（图1-6中O；图1-7中A）沿岩层倾斜面向下（或向上）所引的直线（图1-6中ON；图1-7中AC和AD）称为倾斜线，倾斜线在水平面上的投影线（图1-6中ON′；图1-7中OC和OD）称为倾向线。倾向线所指的岩层向地下侧倾的一方称为该点岩层的倾向。水平岩层自然无走向和倾向可言；倾斜岩层和直立岩层的倾向指向较新岩层一方；倒转岩层的倾向则指向较老的岩层一方。 当倾斜线与岩层的走向线垂直时，称该倾斜线（图1-6中ON；图1-7中AD）为真倾斜线，相应的倾向线（图1-6中ON′；图1-7中OD）称为真倾向线，相应的倾向也称为真倾向（简称倾向）。当倾斜线与岩层的走向线斜交时，称倾斜线（图1-7中AC）为视（假）倾斜线，相应的倾向线（图1-7中OC）称为视（假）倾向线，相应的倾向称为视（假）倾向。可见，一点上岩层的真倾向是唯一的，而视（假）倾向则可以有无数个。 （3）倾角。岩层的倾角表示岩层的倾斜程度。它是指岩层层面与假想水平面的锐夹角。亦即倾斜线与其相应的倾向线的锐夹角。真倾斜线与真倾向线的锐夹角（图1-6中；图1-7中）称为真倾角。视倾斜线与其相应的视倾向线的锐夹角（图1-7中）称为视（假或伪）倾角。一点上岩层的真倾角是指该点岩层的最大倾角，其大小值是一定的，也是唯一的；而视倾角的值则随视倾向的改变而发生变化，它可以有无数多个，们都恒小于真倾角。真倾角和视倾角存在如下关系 （1-1） 一般说来，倾角越小，开采越易；倾角越大，开采越难。对于地下开采，煤层根据倾角分为 缓倾斜煤层＝8～25； 倾斜煤层 ＝25～45； 急倾斜煤层45。 通常又把＜5～8以下的煤层称作近水平煤层。 由于受地质构造的影响，在任何一个煤田内，同一煤层在不同的地点，煤层的走向、倾向和倾角都不是固定不变的，只不过变化的大小程度不同。 二、褶皱构造 由于地壳运动等地质作用的影响，使岩层发生塑性变形而形成一系列波状弯曲但仍保持着岩层的连续完整性的构造形态，称为褶皱构造（图1-8），简称为褶皱。 图1-8 褶皱与褶曲剖面示意图 岩层褶皱构造中的每一个弯曲为一基本单位，称褶曲。褶曲的基本形式可分为背斜和向斜两种。背斜是指核心部位岩层较老，向两侧依次对称出现较新岩层的形态一般向上弯曲的褶曲；向斜是指核心部位岩层较新，向两侧依次对称出现较老岩层的形态一般向下弯曲的褶曲。在自然界中，背斜和向斜在位置上往往是彼此相连的。 三、断裂构造 组成地壳的岩层或岩体受力后不仅会发生塑性变形形成褶皱构造、而且也可在所受应力达到或超过岩石的强度极限时发生脆性破坏形成大小不一的破裂和错动，使岩石的连续完整性遭到破坏，这种岩石脆性变形的产物总称为断裂构造。断裂构造可分为节理和断层两类。 节理是断裂面两侧岩石没有发生明显位移的断裂。它可以是明显可见的张开或闭合的裂缝、裂隙，也可以是肉眼不易觉察的隐蔽的裂纹，当岩石风化或受打击后，岩石才会沿这些裂纹裂开。节理的延伸长度有大有小，短者几厘米，长者几十米甚至更长。节理发育的密集程度也差异很大，相邻两节理的距离可从数厘米到数米。节理的断裂面称为节理面。节理在煤矿的实际生产中，对钻眼爆破、回采率、顶板管理、地下水等方面都有直接的影响。 断层是破裂面两侧的岩石有明显相对位移的一种断裂构造。其规模变化很大，小的断层延伸仅有几米，相对位移不过几厘米；大的断层可延伸数百公里至数千公里，相对位移可达几十公里；有的大断层甚至跨越洲际，切穿地壳硅铝层。断层的分布虽不及节理广泛，但它仍是地壳中极为常见的，也是最重要的地质构造。它往往构成区域地质格架，控制区域地质结构及其演化，控制或影响区域成矿作用，影响矿产资源的开发和矿井生产。其断层要素如图1-9所示。 （1）断层面。岩层发生断裂位移时，相对滑动的断裂面。 （2）断盘。断层面两侧的岩体称为断盘，如果断层面为倾斜时，通常将断层面以上的断盘称为上盘，断层面以下的断盘称为下盘。如果断后面直立时，就无上、下盘之分，可按两盘相对上升或下降的位置分上升盘或下降盘。 （3）断距。断层的两盘相对位移的距离。断距可分为垂直断距（两盘相对位移垂直距离）和水平断距（两盘相对位移水平距离），如图1-10所示。 图1-9 断层要素 图1-10 断距示意图 ab－垂直断距（落差）；bc－水平断距 根据断层两盘相对运动的方向，断层可分为以下三种类型。如图1-11所示。 （1）正断层。上盘相对下降，下盘相对上升。 （2）逆断层。上盘相对上升，下盘相对下降。 （3）平推断层。断层两盘沿水平方向相对移动。 图1-11 断层示意图 a-正断层；b-逆断层；c-平推断层 根据断层走向与岩层走向的关系分 走向断层断层走向与岩层走向平行； 倾向断层断层走向与岩层走向垂直； 斜交断层断层走向与岩层走向斜交。 根据断层的组合形式不同，分别可以构成地堑、地垒、阶梯构造等断层组。 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20～50m之间的称为中型断层；落差小于20m的称为小型断层。断层对煤矿设计、生产影响很大。 第三节 采矿常用图件 在矿井设计、施工和生产管理等工作中，需要测绘一系列的图纸，这些图称为矿图。 一、概 述 1．矿图比例尺 绘制各种矿图时，不可能将图形按实际尺寸描绘到图纸上，总要经过缩小，才能在图纸上表示出来。图纸上线段长度与实际相应线段水平长度之比，称为该图的比例尺。即 比例尺的表示方法常用的有数字比例尺和图示比例尺。用分数或数字的形式表示的比例尺，称为数字比例尺。一般用分子为1，分母为整数来表示。 根据对图纸不同的要求，矿图常用的比例尺有1500、11000、12000、 15000、l10000等。个别局部反映图也有150、l100、1200以及自行确定的一定比例尺。 2．坐标系统 （1）地理坐标。地面上某一点的位置，在地球表面上通常用经度、纬度表示。某点的经纬度称为该点的地理坐标。 （2）平面直角坐标。 平面直角坐标系是由平面上两条相互垂直的直线所组成，如图1-12所示。直线xx称为纵坐标轴，通常与某子午线的方向一致；直线yy称为横坐标轴，与赤道方向一致；纵横坐标轴的交点为O，称为坐标原点。坐标轴将平面分成四个部分，称为象限。顺时针方向排列，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限。坐标数值由坐标原点算起，向上北、向右东为正数，向下南、向左西为负数。地面上任一点A的位置，是由该点到纵横坐标轴的垂直距离Aa1和Aa2来表示。Aa1称为A点的纵坐标，亦称为x坐标，以xA表示；Aa2称为A点的横坐标，亦称为y坐标，以yA表示。 在矿图上，通常都画有平行于纵横坐标抽的直线所构成的方格网，称为坐标方格网，每个小方格一般为100 mm100 mm，在每一条纵横直线上注明其坐标值，此值就是这条直线距纵横坐标轴的垂直距离。根据图纸比例尺的不同，小方格所代表的实际距离也不同，一般为百米或公里的倍数，如图1-13所示。箭头N为指北方向，图的下部数值为横坐标数值，左部的数值为纵坐标数值，这样，图上任一点A的位置，可以从该点所在的小方格左下角的纵横坐标数值中求出。如从图中知Aa1＝60 m，Aa2＝50 m，则A点的位置为 xA＝l700 Aa1＝170060＝1760m yA＝2300 Aa2＝230050＝2350m （3）高程。地面上任一点至水准面的垂直距离称为该点的高程，由于选取的水准面不同，高程又分为绝对高程和相对高程。绝对高程是指地面上任一点至大地水准面的垂直距离。我国大地水准面是以黄海平均海水面作为起算面。相对高程是指人为选定一个适当的水准向，作为本地区的假定水准面，某点至假定水准面的垂直距离，称为该点的相对高程。 图1-12 平面直角坐标系 图1-13 平面直角坐标网 3．标高投影 标高投影图就是注明有标高数字的正投影图，如图1-14所示的是某一立井标高投影图。立井在平面图上的投影只是一个圆圈，为了反映井口及井底高程位置。在投影圆圈的右侧除标记井筒名称外，还在左侧注记井口及各开采水平的标高。图1-15为巷道投影平面图。为了反映巷道在地下的空间位置和状态，将巷道各点的标高注记在巷道水平投影图上，这样在平面图上即可以看到巷道的水平投影形状又可看出巷道高低起伏的位置关系。有了上述标高投影图，就可达到一图多用。同时，标高投影图具有作图简单、精确、便于度量等优点、因此在矿山工程图中得到广泛的应用。 图1-14 立井标高投影图 a－立井平面图；b－立井剖面图 图1-15 标高投影原理 1－运输大巷；2－运输上山；A、B、C－标高点 二、井田区域地形图 井田区域地形图是全面反映井田范围内地物和地貌的综合性图纸。地物是指地面上各种不同的物体，如农田、河流、道路、森林、房屋建筑等，地貌是指地面高低起伏的形态，加高山、盆地、山谷、山脊等。 井田区域地形图主要用于地面建筑、矿井地面工程和井下采掘工程的规划、设计和施工，指导矿井建设、安全生产和科学管理。它是每个矿井必备的基础图纸。应用井田区域地形图，可以绘制出矿井其它专用图纸，如工业广场平面图、井上下对照图、地形地质图、主要保护煤柱图以及在特殊条件下的采掘工程图等。井田区域地形图比例尺一般采用12000或15000。 （一）地物符号 在地形图上，各种地物是以其相似的几何图形或特定的符号表示的。为了便于识读和应用，绘制地形图使用了统一规定的地物符号。地形图上的地物符号，分为比例符号、非比例符号、线状符号和注记说明四种。 1. 比例符号 按一定比例表示地物图形轮廓的符号称为比例符号。如图1-16所示的房屋、果园、农田等，这些地物图形的轮廓或种植范围，应按比例绘于图上。 图1-16 比例符号 图1-17 非比例符号 2. 非比例符号 有些重要的地物，轮廓较小，在图上不便按比例表示出来，就要用非比例符号表示，如图1-17所示的测点、钻孔、井口、烟囱等。这些符号在地形图上，只表示地物的位置，不表示地物的大小。 3. 线状符号 有些带状延伸地物，长度按比例表示，而宽度不按比例表示，这种符号称为线状符号或半依比例符号，如图1-18所示的公路、铁路、高压线等。 图1-18 线状符号 4. 注记说明 注记说明是补充以上符号不足而加的文字说明，如地名、村名、铁路名、测点的标高值等。 （二）地形等高线 在地形图上表示地貌的方法很多，但最普遍的是地形等高线法。 在地面上，高程相同的若干点所连成的光滑曲线称为地形等高线，也就是水平面与地表面的交线。如图1-19（a）所示，用不同高程的水平面（P1、P2、P3）去截山头，将得到一系列交线，每一次得到的交线具有与其截面相同的高程（因而叫等高线），这样就得到了被截山头的一系列等高线。如果把这些等高线都垂直投影到一个水平面H上，按一定比例绘成图，并注明各等高线的标高，就是这个山头的地形等高线图，如图1-19（b）所示。 图1-19 地形等高线图 相邻两条等高线之间的高程差，称为等高距，以h表示。在同一张图上，等高距应一致，如图1-19（b）中的等高距为5m。在等高线图上，相邻两条等高线之间的最短水平距离，称为等高线平距，以d表示。因为同一张图上的等高距相同，所以在平距小的地方，地形坡度大。如图1-19（b）中所示的山坡，西部等高线的平距较大，表示地形坡度较缓；东部平距较小，表示地形坡度较陡。 利用等高线可以表示如下地形 （1）山岗和盆地。山岗和盆地的等高线部是一圈套一圈的闭合曲线，由外向里等高线高程降低的为盆地，等高线高程升高的为山岗。 （2）山脊和山谷。山脊和山谷的等高线图形状是基本相同的，其区别是山皆的等高线凸出方向是坡度降低方问；相反，山谷等高线的凸出方向是坡度升高的方向。 （3）鞍部地形。鞍部地形等高线的特征由两组山头等高线和两组山谷等高线所组成。鞍部的中心位于两组等高线的中心线上。 综上所述，地貌的形态虽千差万别。但一个地区的地貌却是由这些基本地貌和一些特殊地貌组合而成的，它们都可以用地形等高线图来表示，如图1-20所示。 图1-20 地貌与等高线图 a－各种地形示意图；b－各种地形的等高线图 在矿区作各种线路的设计时，如铁路、公路、渠道、管路、架线等线路设计，往往需要了解某方向线上的地面起伏情况。这时，就需要沿此直线作剖面图。如图1-21所示。要作已知方向线AB的剖面图，可按如下步骤进行 第一步，作一条与AB平行的横线和一条与AB线垂直的纵线，以横线表示水平长度，以纵线表示高程。 第二步，沿纵线按比例以等高距为间隔作平行于横线的水平线，并在每条线上注明其标高70、7l、72。若纵线与横线的比例一致时，则剖面图能真实反映地面的形态，可直接用比例尺和量角器测量出坡长和倾角。 第三步，在地形等高线图上用两脚规量取剖面线与各等高线交点的间距，并按此间距将各交点转绘在剖面图的横线上；然后，自这些点作横线的垂线与各点高程值相同的高程水平线相交，将各个交点依次用光滑的曲线连接起来，即得所求的剖面图。 图1-21 根据地形等高线作剖面图 （三）井田区域地形图的识读 识读井田区域地形图，应从整体开始，先看轮廓，后看细部，逐渐深入，这样就能获得较清晰全面的认识。 1．看清图名 矿图的图名说明了测绘的地区、内容和图纸的种类，因此看图时，首先应看清图名，弄清是否是所需的图纸。 2．看图的比例尺 图的比例尺，一般定在图名附近或图的右下角的图签中。知道了图的比例尺，才能了解该图范围内的大小和有关尺寸。若图中没有注明比例尺，则可根据图的坐标方格网的坐标值确定出图的比例尺。 3．识别图的方向 在图中一般都用箭头标出指北方向。有的图中没有标出指北方向，则可根据“坐标值向北、向东逐渐增大”和“指东方向总是在指北方向右边”的规律来识别出图的方向。 4．分析地貌概况 按先看轮廓，后看细部的步骤，并根据等高线的特征和各种符号，识别图上的各种地貌，了解该地区的地貌概况。 5．识别地物情况 根据地物符号和注记识别地物情况，了解地物及其分布状况，搞清重要地物的位置。下面举一识图的实例。 图1-22为某矿区某矿井田区域地形图局部。图的比例尺为15000，因而知道图上1mm等于实际水平长度5m；图中没有标出指北向的箭头，根据“坐标向北向东递增”的规律可知，该图的上方为北。图西南角点的坐标为x＝3024m，y＝20345m。 矿田的西北部等高线稠密，因而知该地区坡度较大，有山头、山脊、山谷的地形，地势较高；越往东南，等高线越稀少，因而地势也趋平坦；东都有一片洼地。 矿井位于西部山麓，采用立井和平平硐开拓；井筒附近有机修厂、洗选厂、变电所、医院、食堂、办公楼等地面建筑；朝阳乡东北部有工人新村、新建的商场和职工大楼；东南部为朝阳乡政府，乡政府北部为洼地，东部和东北部为菜地和农田；西北部小山包上的三角点，标识面高程为103.6m。 图1-22 某矿井田区域地形图（局部） （四）井田区域地形图的应用 井田区域地形图不仅是矿井规划、设计和施工的重要依据，而且还可用来解决工程中的许多技术问题。 （1）确定地面某点的高程。 （2）确定某点的大致平面坐标。 （3）确定直线的要素，如直线的水平长度，坡度以及倾斜长。 （4）确定直线的方位角。 三、煤层底板等高线图 （一）煤层底板等高线图的概念 不同高程的水平面与煤层底板的交线，称为煤层底板等高线。将煤层底板等高线，用标高投影的方法投影到水平面上，按照一定比例尺绘出的图纸，称为煤层底板等高线图。它是煤矿建设和生产中常用的图纸。如图1-23所示，图（a）为煤层底板等高线投影示意图，图（b）为煤层底板等高线图。 图1-23 煤层底板等高线图 煤层底板等高线图反映的主要内容是煤层产状及其变化情况；井田范围（包括现有生产井、小窑、老采空区的范围）；井田边界线、煤层露头线、风化氧化带边界线、煤层尖灭零点边界线、无煤区边界线，穿过本煤层的钻孔、勘探线以及各工程点的编号与标高，见煤钻孔小柱状（表示出煤层结构、厚度及煤质主要化验指标、见煤点煤层底板标高），地质构造线（包括褶曲轴线、断层上下盘断面交线）；岩浆侵入范围界限；陷落柱分布位置及范围；储量分级线、计算地段界限及编号，煤层平均倾角与厚度，地面上的主要河流、铁路及重要建筑物等。 煤层底板等高线图能全面反映煤层产状和地质构造情况。它是进行矿井井田、采区和工作面设计，编制矿井生产计划，指导井巷工程施工，以及安排指挥采掘生产的重要依据，也是分析、判断、预测地质构造规律及形态，布置矿井勘探工程，绘制地质剖面图，以及进行储量计算的基础资料。煤层底板等高线图常用的比例尺为15000和12000。 （二）常见的地质构造在煤层底板等高线图上的表示方法 （1）褶曲构造的表示法。表示褶曲构造的方法如图1-24所示。若等高线凸出方向标高升高，则褶曲为向斜；若等高线凸出方向标高降低，则褶曲为背斜。 图1-24 倾伏褶曲底板等高线投影图 图1-25 盆地和穹隆构造 a－穹隆构造；b－盆地构造 （2）盆地及穹隆构造的表示法。表示盆地及穹隆构造的方法如图1-25所示。盆地和穹隆构造的煤层底板等高线为封闭曲线。由边缘向中间，等高线标高逐渐增加的为穹隆构造；逐渐降低的为盆地构造。 （3）倒转煤层构造的表示法。煤层发生翻转的褶曲称倒转。倒转时的煤层底板等高线出现不同标高的等高线交叉，如图1-26所示。 图1-26 倒转煤层构造 （4）断层构造的表示法。断层构造的表示是煤层底板等高线被断层面交线所中断。断面交线分上盘断面交线和下盘断面交线，上盘断面交线用表示；下盘断面交线用＋表示，如图1-27所示。一般情况下，正断层表现为煤层底板等高线在两盘断面交线中间缺失、缺失部分为无煤区；逆断层表现为煤层底板等高线在两盘断面交线中间重叠、重叠部分为复煤区。 图1-27 断层在剖面图和底板等高线图上的表示方法 a－立体图；b－剖面图；c－底板等高线图 在中小比例尺（1/l0000以下）的煤层底板等高线图及地质地形图上，断层可用如图1-28所示的符号表示。图中的点划线方向为断层走向；箭头所指方向为断层倾向；箭头所指度数为断层倾角（有的还注有H＝30m，用以表示断距为30m）；短线用以区别正、逆断层。 图1-28 中小比例尺煤层底板等高线和地质地形图上断层的表示方法 a－正断层；b－逆断层 （三）煤层底板等高线图的识读 煤层底板等高线图是反映煤层及其地质构造形态的图纸。煤层底板等高线图的识读可按以下方法进行。 1. 单线追索 读图时，首先在图的一侧等高线中选一根等高线，观察它的标高起止位置、弯曲情况和断开情况。弯曲表示有褶曲，断开表示有断层。 2. 划分块段 由于断层的存在，煤层底板等高线被断开，就能以断层的断面交线为界，把煤层分成若干块段。复杂的煤层底板等高线图分成若干块段之后，每个块段就变得较为简单，识读起来就容易搞清楚。 3. 总体概括 最后把各个块段联系起来，综合分析，就可分清有几条断层，每条断层的性质，以及与其分构造的相互联系等。 四、采掘工程平面图 将开采煤层或开采分层内的采掘工程和地质情况，用正投影方法投影到水平面上，按一定比例绘出的图纸，称为采掘工程平面图。图1-29为某矿采掘工程示意图，图a表示一些巷道及一个采区的采掘情况，图b是将这些巷道和采掘工程，用正投影方法，投影到H水平面上，按比例给出的采掘工程平面图。 图1-29 采掘工程投影平面示意图 1－主井；2－副井；3－井底车场；4－运输大巷；5－上山；6－区段平巷； 7－工作面；8－回风巷；9－采空区；10－风井 采掘工程平面图主要反映以下内容井田或采区技术边界线，保护煤柱边界线，煤层露头线或风化带，煤层底板等高线，较大断层断面交线，向斜、背斜轴线，煤层尖灭带，火成岩侵入区等；本煤层内以及与本煤层有关的所有井筒、硐室与巷道，其中主要巷道需注明名称，斜巷要注记倾向及倾角，巷道交叉、变坡处等特征点要注记轨面或底板标高；采、掘工作面相应位置，要注记采掘年、月，在适当位置要注记煤层平均厚度及倾角，绘出煤层小柱状图；井上、下钻孔、导线点及水准点，采煤区、丢煤区、报损区、发火区、积水区、煤及瓦斯突出区的位置及范围；地面重要工业建筑、居民区、铁路、重要公路、较大的河流及湖泊等，井田边界以外100m内邻矿采掘工程和地质情况。 采掘工程平面图主要用途是了解本煤层或邻近煤层地质情况及采掘工程空间位置关系，指挥生产，及时掌握采掘进度，进行采区设计，修改地质图件，安排生产计划，以及进行三量计算等。采掘工程平面图比例尺为11000或12000。 煤矿中常用的采掘工程平面图有两种类型一种是设计图，如井田开拓方式图、水平主要巷道平面图、采区巷道布置图、采煤工作面布置图等；另一种是测量图，如井田煤层采掘工程平面图、采区煤层采掘工程平面图、采煤工作面煤层采掘工程平面图等。两种图纸的不同之处在于前者反映的主要内容着眼于对采掘的全面规划、设计和技术决定；后者则是在前者的基础上绘制的，其反映的主要内容着眼于施工的成果或现状，且随着矿井的开采工作的进行，要不断地进行测量、填绘、补充和修改。 图1-30为某采区煤层采掘工程平面图，图中b为沿运输上山所作的剖面图，图的比例尺为12000。该采区开采上、下两个近距煤层，上层煤m1，厚度4m，下层煤m2，厚度2.5m，间距11m，煤层平均倾角18，地质构造简单，煤层上部距地表约30m。 在平面图上，只画出了ml煤层底板等高线。在ml煤层中所开掘的巷道用实线表示，在m2煤层中所开掘的巷道用虚线表示，在岩层内开掘的巷道均用点划线表示。图中仅表示了该采区下部车场和采区上部第一个区段的巷道布置情况，其余省略部分用断裂线断开。 平面图和剖面图对照，m1煤层底板等高线和各巷道底板标高对照，可以看出各巷道的形态和位置。 -100 m水平主要运输大巷1在下部m2煤层底板岩石内，距下部煤层底板的法线距离为6m，沿煤层走向开掘，采区石门2两端分别与大巷和在ml煤层内的采区下部车场绕道11相连，运输上山3和轨道上山4均在下部煤层内沿煤层倾斜开掘，然后沿煤层走向在各煤层内分别开掘区段运输巷5、5′，区段回风巷8、8′，至采区边界开掘各自的开切眼巷道。 区段溜煤眼是连通上部m1煤层区段运输巷5与运输上山的通道，采区煤仓10的上部与采区上山的起坡巷相连，下部与运输大巷的装车点相连，形成了全采区的煤炭运输系统。上煤层的所需材料和设备则是由运输大巷1、经采区石门2、下部车场绕道11、轨道上山4、下煤层区段回风巷道8′，联络石门7、上煤层区段回风巷8