影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素

1、整理課件 第六章第六章 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素 第一節(jié)第一節(jié) 煤層厚度變化煤層厚度變化 第二節(jié)第二節(jié) 礦井地質(zhì)構(gòu)造礦井地質(zhì)構(gòu)造 第三節(jié)第三節(jié) 巖漿侵入煤層巖漿侵入煤層 第四節(jié)第四節(jié) 巖溶塌陷巖溶塌陷 第五節(jié)第五節(jié) 礦井瓦斯礦井瓦斯 第六節(jié)第六節(jié) 煤層頂?shù)装迕簩禹數(shù)装?第七節(jié)第七節(jié) 地溫與礦山壓力地溫與礦山壓力 整理課件 第六章第六章 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素是指在采掘生產(chǎn)過程中， 影響煤礦生產(chǎn)的 主要地質(zhì)條件，如煤層厚度變化、地 質(zhì)構(gòu)造等，不同的礦井有不同的主要影響因素，本章從 地質(zhì)與采礦結(jié)合的 角度著重講述地質(zhì)因素研究的意義、

2、 任務(wù)、觀測(cè)、預(yù)測(cè)、處理方法。 第一節(jié)第一節(jié) 煤層厚度變化煤層厚度變化 一、煤層厚度變化的原因一、煤層厚度變化的原因 煤層是泥炭層經(jīng)煤化作用轉(zhuǎn)化形成的 ，大都呈層狀或是似層狀。 煤厚變化的原因很多，歸納起來可劃分為兩類： 整理課件 1、原生變化、原生變化：整個(gè)含煤巖系最終形成之前，由某些地質(zhì)因素引起 的煤層的厚度變化。 1）地殼不均衡沉降）地殼不均衡沉降 不均衡沉降不均衡沉降 沼澤基底不平沼澤基底不平 湖泊淤淺再度聚積泥炭，形成分叉 。原湖泊區(qū)再度加速沉降繼續(xù) 堆積泥砂。地殼不均衡沉降形成煤層分叉的形式： （1）馬尾狀散射束；（2）超覆式； （3）退覆式；（4）聚煤面積不斷擴(kuò)大的分叉類型； （

3、5）聚煤面積不斷擴(kuò)大的分叉類型。 整理課件 2）泥炭沼澤基底不平）泥炭沼澤基底不平： 泥炭沼澤基底不平引起的煤層厚度變化特點(diǎn)： （1）底板起伏不平，而頂板與煤層的接觸面是平面。 （2）煤層變博的方向是底板突起的方向，煤層厚度是漸變的。 （3）煤分層或夾矸被基底隆起地段隔開而呈現(xiàn)不連續(xù)。 3）同生沖蝕）同生沖蝕： 在煤層形成過程中，即未形成煤層頂板以前，因地 殼上升，河流在含煤地段發(fā)育，泥炭被沖蝕同生沖蝕。 同生沖蝕的特征： （1）煤層和沖刷物有共同的頂板。 整理課件 （2）煤層和沖刷物相混，煤中有沖刷物，沖刷物中有煤。 （3）沖刷范圍一般不大。 （4）沖刷物平面分布呈彎曲條帶狀。 2、次生變化

4、：、次生變化： 含煤巖系形成以后，由于地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、侵蝕沖刷等引 起煤層厚度發(fā)生變化。 1）次生沖蝕）次生沖蝕：形成煤層和頂板以后，由于地殼上升，煤和頂板遭 受沖刷。 煤系內(nèi)的后生沖蝕煤系內(nèi)的后生沖蝕 煤系形成后的后生沖蝕煤系形成后的后生沖蝕 整理課件 次生沖蝕的特征： （1）沖蝕規(guī)模較大，煤、頂板機(jī)器底板均被沖蝕。 （2）沖刷沉積物粒度較粗，常為礫巖、粗砂巖及中砂巖。 （3）鄰近沖刷帶的煤層，光澤變暗、灰分增高、裂隙發(fā)育。 （4）被沖刷的煤層與沖刷沉積物犬齒交錯(cuò)。 2）構(gòu)造擠壓）構(gòu)造擠壓： （1）受褶皺影響： （2）受斷層影響： 褶皺引起煤厚變化褶皺引起煤厚變化 斷層引起煤厚變化斷層引

5、起煤厚變化 整理課件 巖漿侵入引起巖漿侵入引起 巖溶塌陷引起巖溶塌陷引起 （3）構(gòu)造擠壓引起煤層厚度變化的特點(diǎn)： a、由于夾矸與煤層混雜，造成灰分增高。 b、頂、底板巖層不完整，裂隙發(fā)育，有時(shí)與煤互相穿插。 c、在煤層增厚與變薄區(qū)，煤層結(jié)構(gòu)遭到破壞,煤呈鱗片、粉沫狀。 d、沿煤層走向或傾向，煤層增厚帶或變薄帶交替出現(xiàn)。 整理課件 二、煤厚變化對(duì)生產(chǎn)的影響 1、影響采掘布置 原分層開采的厚煤層，由于煤厚變薄，只能改為單層開采。原 一次采全厚的煤層，由于煤層增厚，又要改為分層開采。 2、影響計(jì)劃生產(chǎn) 工作面內(nèi)煤層變薄，引起工作面回采提前，造成采掘失調(diào)。工 作面接續(xù)緊張。采掘工作面，對(duì)煤層穩(wěn)定程度要

6、求更高，煤厚變 化影響生產(chǎn)效率 3、掘進(jìn)率增高 為探明煤厚變化，需要布置探巷，有時(shí)煤層尖滅造成廢巷 4、回采率降低 煤厚變化，造成面積損失，降低回采率。 整理課件 （一）煤層的觀測(cè)（一）煤層的觀測(cè) 1、觀測(cè)的基本要求、觀測(cè)的基本要求： 1）一切穿過巷道揭露煤層的地點(diǎn)，均應(yīng)詳細(xì)觀測(cè)。 2）順煤層掘進(jìn)的巷道，觀測(cè)點(diǎn)間距視煤層穩(wěn)定性確定。 3）采面每710天布點(diǎn)觀測(cè)一次。 2、觀測(cè)的內(nèi)容、觀測(cè)的內(nèi)容： 1）煤層結(jié)構(gòu)：各煤層夾石層層數(shù)，巖性。 2）煤層厚度：總厚度，分層厚度及變化。 3）煤層頂?shù)装澹簬r性、厚度、裂隙發(fā)育程度、力學(xué)性 質(zhì)。 4）煤質(zhì)：煤的物理性質(zhì)，煤巖類型。 5）煤層含水性：一般分為干燥

7、（無水）、潮（滴）、 濕（淋水）、含水（涌水） 6）煤層產(chǎn)狀。 整理課件 3、觀測(cè)的一般方法、觀測(cè)的一般方法 觀測(cè)與地質(zhì)編錄一起進(jìn)行，煤層穩(wěn)定時(shí)，隔適當(dāng)距離實(shí)測(cè)小柱 狀，煤厚變化大，作一壁連續(xù)剖面，急傾斜，要作巷道迎頭斷面 圖。 （二）煤層的探測(cè)（二）煤層的探測(cè) 對(duì)于巷道未揭露的厚煤層或沒有巷道揭露的煤層，就必須采用 一些探測(cè)手段，來了解其厚度變化。探測(cè)工作常用的是探煤鉆和 探煤巷。 1、厚煤層的探測(cè)、厚煤層的探測(cè)： 對(duì)于厚煤層，巷道一般不能揭露其全厚，而煤厚的變化又直接 影響著分層開采和巷道布置，所以在厚煤層掘進(jìn)和回采中，堅(jiān)持 探煤厚工作是十分必要的。 1）掘進(jìn)巷道的探煤厚工作）掘進(jìn)巷道的探

8、煤厚工作 （1）緩傾斜煤層：利用電鉆探測(cè) 煤層厚度，間距1520米。 整理課件 （2）急傾斜煤層：鉆孔與煤門相結(jié)合 掘進(jìn)巷道中的探測(cè)點(diǎn)間距，要立足于能夠真實(shí)反映煤厚變化一 般間距1020米布置一個(gè)探煤點(diǎn)，兩點(diǎn)煤厚變化大于0.5米時(shí)，要 加密探測(cè)點(diǎn)。 2）回采工作面的探煤厚工作）回采工作面的探煤厚工作 在厚煤層分層開采的工作面中，為了準(zhǔn)確控制各分層的回采厚 度，僅根據(jù)回采巷道中的煤厚點(diǎn)是不夠的，一般還要在上分層的回 采過程中，既測(cè)量實(shí)測(cè)采高，又按一定間距探測(cè)煤厚。 （1）工作面探煤點(diǎn)間距：沿走向的間距一般為15米左右，沿傾向 的間距視煤厚變換情況而定，一般為510米。 （2）工作面探煤厚的方式：

9、 回采第一分層時(shí)，一次探測(cè)煤層全厚。 回采第一分層時(shí)，只探測(cè)下一分層厚度 2、煤厚變化的探測(cè)、煤厚變化的探測(cè) 1）煤層分叉、尖滅的探測(cè) 整理課件 煤層分叉形式很多，但根據(jù)分叉后的穩(wěn)定情況，可分兩種，一 種是煤層分叉后，各分層的分布比較穩(wěn)定，這樣的分叉煤層在勘 探階段就已查明，生產(chǎn)階段主要進(jìn)一步控制和確定可采分叉的分 布和分合區(qū)界線。另一種是分叉或，僅有一層保持穩(wěn)定既主煤層， 其它各分叉很快尖滅，這種分叉煤層勘探階段不易查明，甚至出 現(xiàn)層位對(duì)比上的錯(cuò)誤，產(chǎn)生階段必須探明。 （1）煤層呈多層次比較穩(wěn)定的分叉，在穩(wěn)定的厚度較大的煤層中 布置巷道，探測(cè)其它分層的分叉情況。 巷道 . 整理課件 （2）煤

10、層呈短距離分叉： 連絡(luò)巷 暗井+鉆孔 探測(cè)煤厚及分叉情況； 急傾斜煤層用煤門+鉆孔探測(cè) 暗井 （3）圈定分叉區(qū) 根據(jù)鉆孔、巷道、煤門等實(shí)件資料中的分叉點(diǎn)連接而成。 2）煤層底凸薄化的探測(cè) （1）利用鉆探控制掘進(jìn)前方底凸位置 整理課件 （2）利用底板傾角推測(cè)掘進(jìn)前方底凸位置 3）河流沖刷的煤厚變化探測(cè)工作 在巷道詳細(xì)編錄沖刷帶的各種地質(zhì)現(xiàn)象，如沖刷帶寬度、厚度、 巖性、煤層被沖刷的情況，沖刷面的特征。將巷道所見的沖刷現(xiàn) 象展繪到平面圖上。 整理課件 第二節(jié)第二節(jié) 礦井地質(zhì)構(gòu)造礦井地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造包括地質(zhì)構(gòu)造包括：褶皺構(gòu)造、斷層和節(jié)理 礦井地質(zhì)構(gòu)造按其規(guī)模大小和對(duì)生產(chǎn)的影響程度不同，可以劃 分為

11、大、中、小三個(gè)等級(jí)。 大型構(gòu)造大型構(gòu)造：指整個(gè)煤產(chǎn)地的骨干構(gòu)造。它決定著井田的劃分和總 體構(gòu)造輪廓?？碧诫A段以查明，不是礦井地質(zhì)研究的重點(diǎn)。 中型構(gòu)造中型構(gòu)造：分布在井田范圍內(nèi)，影響水平、采區(qū)劃分和巷道布置 的次一級(jí)構(gòu)造。勘探階段尚未查明，對(duì)生產(chǎn)影響極大，研究重點(diǎn)。 小型構(gòu)造小型構(gòu)造：規(guī)模很小。在一條巷道或一個(gè)工作面內(nèi)就能看清全貌 的更次一級(jí)構(gòu)造。其密集發(fā)育時(shí)，對(duì)生產(chǎn)影響很大。 整理課件 一、褶曲研究一、褶曲研究 1、褶曲的判斷與觀測(cè)、褶曲的判斷與觀測(cè)： 1）褶曲的識(shí)別）褶曲的識(shí)別：井下判斷褶曲的標(biāo)志：新老巖層對(duì)稱出現(xiàn)且?guī)r層 產(chǎn)狀有規(guī)律地變化。 2）褶曲軸的判斷）褶曲軸的判斷：判斷褶曲軸的方法

12、： （1）根據(jù)上部資料推斷：要注意不同類型褶曲軸在平面上的投影 有不同的位置。 （2）根據(jù)區(qū)域構(gòu)造線方向推測(cè)：應(yīng)用于資料較少地區(qū)。 3）褶曲的觀測(cè)）褶曲的觀測(cè)：對(duì)于已確認(rèn)的褶曲構(gòu)造,應(yīng)詳細(xì)觀測(cè)描述以下內(nèi) 容： （1）褶曲樞紐位置，傾伏方向和傾伏角。 （2）褶曲兩翼煤、巖層和軸面的產(chǎn)狀要素。 （3）褶曲與斷層、節(jié)理、煤層厚度變化的關(guān)系。 整理課件 2、查明褶曲的生產(chǎn)探測(cè)手段、查明褶曲的生產(chǎn)探測(cè)手段： 生產(chǎn)勘探手段： 1）巷探：布置應(yīng)遵循“一巷兩用”的原則，探明褶曲，生產(chǎn)利用。 2）井下鉆探：構(gòu)造復(fù)雜，控制較少的褶曲，應(yīng)在井下鄰近巷道利 用鉆探查明。 3、觀測(cè)判斷褶曲時(shí)應(yīng)注意的問題、觀測(cè)判斷褶曲時(shí)

13、應(yīng)注意的問題： 1）煤巖層的分析和對(duì)比：必須熟悉煤系地層和標(biāo)志層。 2）褶曲的不協(xié)調(diào)性： 3）褶曲發(fā)展成斷層的可能性：塑性彎曲和脆性斷裂既有區(qū)別又有 聯(lián)系，撓曲可發(fā)展成正斷層；倒轉(zhuǎn)背斜發(fā)展成逆斷層。 4）注意倒轉(zhuǎn)褶曲的倒轉(zhuǎn)翼和正常翼。 4、褶曲對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響和處理、褶曲對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響和處理： 1）大型褶曲）大型褶曲：指影響井田劃分和整個(gè)開拓系統(tǒng)的褶曲構(gòu)造。 （1）褶曲軸線作為井田邊界： （2）井田內(nèi)開拓部署中的處理方法：背斜軸部總回風(fēng)巷；向斜 軸部集中運(yùn)輸巷。 整理課件 以中型緊閉褶曲軸作為采區(qū)邊界 以中型向斜軸作為采區(qū)中心 布置采區(qū)上山 工作面直接推過向斜軸 整理課件 2）中型褶曲）中型

14、褶曲：往往是大型褶曲的次一級(jí)構(gòu)造。 （1）軸線選做采區(qū)中心，布置采區(qū)上、下山。 （2）軸線做為采區(qū)邊界（緊閉褶曲）。 （3）工作面直接推過褶曲軸（寬緩褶曲）。 3）小型褶曲）小型褶曲： （1）使煤厚發(fā)生變化。 （2）沿煤掘進(jìn)時(shí)，褶曲使巷道變得彎曲。 （3）影響工作面的長(zhǎng)短。 二、斷層研究二、斷層研究 1、斷層的判斷與觀測(cè)、斷層的判斷與觀測(cè)： 1）斷層的判斷）斷層的判斷：斷層出現(xiàn)以前，可能出現(xiàn)的征兆： （1）煤巖層產(chǎn)狀發(fā)生急劇變化：斷層附近的煤巖層，由于受斷層 兩盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)影響，往往會(huì)發(fā)生顯著變化。 （2）煤層厚度發(fā)生變化，煤層頂、底板出現(xiàn)不平行現(xiàn)象：煤層受 斷層影響易發(fā)生塑性變形，使厚度改變。

15、 整理課件 （3）接近斷層時(shí)，煤層和頂、底板中裂隙顯著增加，并具有一定 的規(guī)律性。 （4）在大斷層附近常伴生一系列小斷層，這些小斷層是預(yù)兆大斷 層的重要標(biāo)志。 （5）瓦斯涌出量增加：斷層可以賦村瓦斯，當(dāng)巷道揭露到斷層附 近時(shí)，斷層中的瓦斯就可以通過煤巖層中的裂隙進(jìn)入到巷道。 （6）涌水量增加：滴水、淋水要注意。 斷層出現(xiàn)征兆和使用說應(yīng)注意的問題，可簡(jiǎn)要?dú)w納為幾句話： 產(chǎn)狀煤厚生巨變，揉皺破碎光澤暗，節(jié)理增加產(chǎn)狀煤厚生巨變，揉皺破碎光澤暗，節(jié)理增加 有規(guī)律。瓦斯增加大顯駝峰，滴水淋水或涌水，有規(guī)律。瓦斯增加大顯駝峰，滴水淋水或涌水， 反?，F(xiàn)象放在心，綜合起來再確定，以防反常現(xiàn)象放在心，綜合起來再

16、確定，以防“草木草木 皆成兵皆成兵”。 整理課件 2）斷層的觀測(cè)）斷層的觀測(cè)： （1）位置的確定：通過測(cè)量點(diǎn)確定斷層位置，邊投繪到巷道平面 圖上。若斷層成組出現(xiàn)，應(yīng)分別測(cè)定各斷層面位置，并確定主斷 層面。 （2）斷層面特征的觀測(cè)：包括斷層面形態(tài)特征、擦痕。 （3）斷層帶特征的觀測(cè)：斷層帶的寬度及帶內(nèi)構(gòu)造巖。 （4）斷層兩側(cè)煤巖層層位、產(chǎn)狀、伴生及派生構(gòu)造。 （5）斷層產(chǎn)狀與斷煤交線測(cè)量。 （6）斷距測(cè)量。 （7）斷層的描述。 3）斷失翼煤層的尋找）斷失翼煤層的尋找： （1）層位對(duì)比法： （2）構(gòu)造形跡判定法： 是指根據(jù)與斷層伴生和派生的小型和微型構(gòu)造來判斷斷層性質(zhì) 的一種方法。 整理課件 a、

17、牽引褶曲 斷層引起的牽引褶曲斷層引起的牽引褶曲 b、羽狀節(jié)理：分布在斷層一側(cè)或兩側(cè)，與斷層面斜交呈羽狀排列 的節(jié)理，它是由斷層兩盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移產(chǎn)生的局部應(yīng)力場(chǎng)的產(chǎn)物。 羽狀張解理：T斷層面呈45，銳角尖端指示本盤運(yùn)動(dòng)。 羽狀節(jié)理： S1與斷層面近直交，銳角不穩(wěn)定； S1 S2夾角15以下，銳角尖端指示 T 本盤運(yùn)動(dòng)。 S2 整理課件 C 擦痕、階步： 階步由緩到陡或陡坡的傾向指示對(duì)盤運(yùn)動(dòng) （3）規(guī)律類推法 故居已掌握的該區(qū)的發(fā)育特征和規(guī)律， 確定斷層性質(zhì)，指明斷失翼煤層尋找方 階階 步步 向的一種方法。適用于開采時(shí)間長(zhǎng)，資料豐富的礦井。 （4）生產(chǎn)勘探法 如果遇到斷層，通過觀測(cè)和綜合分析，仍不

18、能確定斷層性質(zhì) 或已確定斷層性質(zhì)，但斷距無法確定時(shí)，需用生產(chǎn)勘探的方法來 解決，其手段是巷探、鉆探、物探。 2、礦井構(gòu)造預(yù)測(cè)、礦井構(gòu)造預(yù)測(cè)： 1）在剖面圖中，根據(jù)水平巷道資料，推斷下水平斷層位置： 整理課件 F1 F2 F3 100 . 50 . A B C 2）根據(jù)上部煤層資料，推斷下部煤層情況： 大煤 野青煤 整理課件 3）根據(jù)同一煤層上水平巷道所見斷層資料，預(yù)測(cè)新開巷道見斷層 的位置 100 90 80 70 例：100水平大巷由西向東掘進(jìn) 53m A 53米處遇見一斷層，斷層 100 b c 面產(chǎn)狀10260,煤層 90 產(chǎn)狀18030 80 C 求：70米水平大巷遇該斷層 70 D

19、的位置？(比例尺1：1000) a 作圖方法： （1）作三角形 （2）作煤層底板等高線 b c d （3）作斷層面等高線 ab=10m；acb= ；adb= （4）交點(diǎn)既為所求 整理課件 4）水平切面圖上，相鄰巷道的預(yù)測(cè) F 無論哪一種預(yù)測(cè)，最主要的是收 集已知資料，作到心中有數(shù)有些斷層 能否向深部延伸，取決于斷層規(guī)模， 斷距等因素，所以要認(rèn)真研究本區(qū)規(guī) 律，近年來，龍榮生教授提出了礦井預(yù)測(cè)流程圖使預(yù)測(cè)系統(tǒng)化， 提高了預(yù)測(cè)的精度。 確定預(yù) 測(cè)目標(biāo) 綜合加工分析 構(gòu)筑預(yù)測(cè)模型 解模進(jìn)行預(yù)測(cè) 提出預(yù)測(cè)結(jié)果 收集信 息資料 反饋優(yōu)化參數(shù) 整理課件 3、斷層對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響及處理、斷層對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響

20、及處理 1）開拓設(shè)計(jì)階段）開拓設(shè)計(jì)階段： （1）井田、采區(qū)邊界的確定：H50米的斷層，應(yīng)考慮該斷層作為 井田邊界，這樣使斷層煤柱和邊界煤柱和為一體，避免出現(xiàn)三角 煤 + + + + + 規(guī)劃其它井田 + 30米煤柱 + + + + + + （2）井筒位置的選擇：井筒盡可能避開大斷層 （3）井田開拓方式的確定：如遇斷層破壞強(qiáng)烈區(qū)用豎井+主石門比 斜井開拓合理 整理課件 2）掘進(jìn)階段）掘進(jìn)階段 （1）平巷過斷層 破頂 破底 （2）斜巷過斷層 石門 石門 反眼 立井 整理課件 3）回采階段）回采階段 （1）走向斷層，落差大于2米，且分布較大，用雙工作面。 （2）斜交斷層，雙工作面渡過影響區(qū)。 （3）

21、工作面小型傾向或斜交斷層 ，H2米重開切眼，H2米工作 面推過，要注意使工作面與斷層延展方向有一個(gè)較大的交角，避 免因沖擊地壓造成工作面的危險(xiǎn)。 整理課件 第三節(jié)第三節(jié) 巖漿侵入煤層巖漿侵入煤層 一、巖漿侵入體的一般特點(diǎn)一、巖漿侵入體的一般特點(diǎn) 1、產(chǎn)狀和形態(tài)、產(chǎn)狀和形態(tài) 1）巖墻巖墻： 2）巖床巖床：地下巖漿沿煤層層面 方向侵入的層狀侵入體。它可以 沿煤層頂、底中間侵入，也可吞 蝕整個(gè)煤層。 （1）巖床的形態(tài)：根據(jù)礦井觀測(cè)有以下幾種：層狀、似層狀、串 球狀、樹枝狀。 （2）剖面類型： 、厚層侵入型：整個(gè)煤層比侵入體所代替。 、層狀侵入型：侵入到煤層的任何部位，侵入體土煤層接觸時(shí)， 煤層呈波浪

22、狀。 整理課件 、渾圓狀侵入型：煤層中侵入體呈孤立的大小不等的渾圓狀， 常發(fā)育在侵入嚴(yán)重地區(qū)的較遠(yuǎn)地段。 、串球侵入型：扁豆?fàn)?、樹枝狀?整理課件 2、巖漿侵入煤層的變質(zhì)作用、巖漿侵入煤層的變質(zhì)作用 1）巖墻切割煤層對(duì)沒治影響小，只影響巖墻兩側(cè)的煤發(fā)生編制； 沿煤層侵入的巖床，對(duì)沒治影響范圍較大。 2）巖漿一般侵入煤層下部影響較大，侵入上部影響較小，侵入中 部影響最大。 3）煤的變質(zhì)程度與侵入體的大小、厚度成正比。 4）巖漿性質(zhì)不同，對(duì)煤層的影響也有差異。 二、巖漿侵入煤層的活動(dòng)特征二、巖漿侵入煤層的活動(dòng)特征 1、巖漿上沖通道和侵入層位、巖漿上沖通道和侵入層位 1）巖漿上沖通道上沖通道往往是斷

23、層或裂隙，表明巖漿侵入活動(dòng) 整理課件 與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，這種斷裂是巖漿侵入前就已存在的斷裂構(gòu)造。 2）侵入層位：侵入體有選擇層為的特點(diǎn)，往往是侵入煤層或較松 軟的泥巖巖層。 三、對(duì)巖漿侵入體的觀測(cè)及探測(cè)三、對(duì)巖漿侵入體的觀測(cè)及探測(cè) 1、觀測(cè)內(nèi)容、觀測(cè)內(nèi)容： 1）巖漿巖的顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征。 2）侵入體產(chǎn)狀、形態(tài)、厚度及范圍。 3）查明侵入體與斷裂構(gòu)造的關(guān)系。 4）觀察煤層被破壞的情況 2、探測(cè)工作、探測(cè)工作 1）當(dāng)巖漿侵入厚煤層時(shí)，無論沿頂或底掘進(jìn)，隔一定距離均應(yīng)探 測(cè)一次巖漿巖和煤厚變化。 整理課件 2）對(duì)于一些中厚煤層或薄煤層，可在同一煤層中布置鉆孔或探巷 查明侵入體范圍也可從

24、鄰近的巷道中打鉆孔圈定侵入體的范圍。 四、侵入體對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響及處理方法四、侵入體對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響及處理方法 1、對(duì)生產(chǎn)的影響、對(duì)生產(chǎn)的影響 1）破壞了煤層的連續(xù)性和均一性。 2）使煤層灰分增高，粘結(jié)性減弱，降低了工業(yè)價(jià)值。 3）煤層硬度增大，降低了工程進(jìn)度。 4）煤層不連續(xù)，使采區(qū)、工作面布置困難。 整理課件 2、采掘過程中的處理方法、采掘過程中的處理方法： 1）對(duì)巖墻的處理）對(duì)巖墻的處理： （1）查明巖墻的成因； （2）巷道遇巖墻 （3）工作面遇巖墻： a、巖墻沿傾向或斜交方向分布，重開切眼。 b、沿走向分布較大的巖墻，將工作面分成 上、下兩個(gè)小面回采。 2）對(duì)巖床的處理）對(duì)巖床的處理：

25、 （1）對(duì)大片巖漿分布區(qū)，采區(qū)、工 作面布置時(shí)要設(shè)法避開。 （2）對(duì)串球狀侵入體，工作面可直 接推過。 （3）對(duì)于厚煤層中部的侵入體，可進(jìn)行分層回采。 整理課件 第四節(jié)第四節(jié) 巖溶塌陷巖溶塌陷 巖溶塌陷巖溶塌陷：在石灰?guī)r等可溶性巖層地區(qū)，由于地下水的 溶蝕作用而產(chǎn)生的塌陷現(xiàn)象。 一、巖溶塌陷的成因及特征一、巖溶塌陷的成因及特征 （一）陷落柱（一）陷落柱 1、成因：、成因： 1）地質(zhì)條件：巖溶發(fā)育必須具備的四個(gè)條件： （1）有可溶性巖層存在； （2）可溶性巖層透水； （3）水具侵蝕性； （4）水要流動(dòng) 2）形成過程 整理課件 2、特征、特征 1）地表特征：（1）盆狀陷落區(qū)； （2）丘狀凸起 2）

26、井下特征 （1）柱面的垂直剖面為兩條折線； （2）平面形狀為一封閉曲線； （3）剖面形狀為梯形，上小下大； （4）柱面沉積物：鐵質(zhì)、鈣質(zhì)、泥質(zhì)； （5）柱高與巖溶大小、地下水排泄條件有關(guān)； （6）柱內(nèi)特征： 3、井下遇陷落柱前的預(yù)兆、井下遇陷落柱前的預(yù)兆： 1）煤巖層產(chǎn)狀變化，向中心傾斜 2）裂隙增多 3）小斷層發(fā)育 4）煤被氧化，光澤變暗 5）瓦斯增加 整理課件 （二）淤泥帶（二）淤泥帶 淤泥帶淤泥帶：在可溶性巖層地區(qū)，地下水溶蝕構(gòu)造節(jié)理，使之 成為很深的裂隙，泥土和碎石填入這些裂隙即形成淤泥 帶。 淤泥帶的特征： 1、多發(fā)生在沖溝地帶。、多發(fā)生在沖溝地帶。 2、上寬下窄，到一定深度消失。、

27、上寬下窄，到一定深度消失。 3、平面延展方向受構(gòu)造控制。、平面延展方向受構(gòu)造控制。 4、帶內(nèi)物質(zhì)成分沿垂直方向上的變化：、帶內(nèi)物質(zhì)成分沿垂直方向上的變化： 二、巖溶塌陷誤判的原因和判別標(biāo)志二、巖溶塌陷誤判的原因和判別標(biāo)志 （一）誤判原因（一）誤判原因 巖溶塌陷與構(gòu)造變動(dòng)相似的現(xiàn)象： 1、巖層不連續(xù)；2、裂隙發(fā)育； 3、煤層破碎；4、淋水； 5、遇大塊巖層填入巷道。 整理課件 （二）判別標(biāo)志（二）判別標(biāo)志 陷落柱的判別標(biāo)志陷落柱的判別標(biāo)志： 1、巖性標(biāo)志。 2、接觸面不平整，無擦痕。 3、頂、底板產(chǎn)狀無大變化。 4、地表出現(xiàn)，井下必然出現(xiàn)。 三、陷落柱的觀測(cè)與探測(cè)三、陷落柱的觀測(cè)與探測(cè) （一）陷

28、落柱的觀測(cè)（一）陷落柱的觀測(cè)： 生產(chǎn)礦井對(duì)陷落柱觀測(cè)的要求，可歸納為五查、五看、五定。 （二）陷落柱的探測(cè)：（二）陷落柱的探測(cè)： 1、鉆探、鉆探：目前生產(chǎn)礦井常用的手段之一：目前生產(chǎn)礦井常用的手段之一。 2、巷探、巷探：小斷面的巷道。：小斷面的巷道。 3、物探：、物探：1）儀器）儀器：無線電波坑道透視儀坑透儀。 2）原理）原理： 3）觀測(cè)方法）觀測(cè)方法：（1）同步法；（2）定點(diǎn)法 整理課件 整理課件 四、巖溶塌陷的處理方法四、巖溶塌陷的處理方法 1、陷落柱的處理：、陷落柱的處理： 1）主要開拓巷道遇陷落柱：按原計(jì)劃施工。 2）回采工作面遇陷落柱：處理原則：查清其范圍，縮短工作面回 采。 3）回

29、風(fēng)巷、運(yùn)輸巷遇陷落柱：一般直接通過。 2、淤泥帶的處理：、淤泥帶的處理： 1）巷道過淤泥帶： （1）直接穿過巷道； （2）繞過。 2）工作面過淤泥帶： （1）淤泥帶橫穿工作面時(shí)，重開切眼。 （2）工作面內(nèi)局部出現(xiàn)淤泥帶，利用巷探查清其范圍，縮短工作 面渡過。 整理課件 第五節(jié)第五節(jié) 礦井瓦斯礦井瓦斯 瓦斯瓦斯：是指在煤礦生產(chǎn)過程中，從煤和圍巖中釋放出來的 一種多成分的混合氣體。 一、礦井瓦斯的形成及分帶一、礦井瓦斯的形成及分帶 1、瓦斯的成分和性質(zhì)、瓦斯的成分和性質(zhì)：瓦斯中甲烷（CH4）占絕大多數(shù)。 瓦斯 又稱沼氣，為無色、無味、無毒，可以燃燒和爆炸的氣體。比重 為0.554，比空氣輕，聚集在

30、巷道上部。 2、瓦斯的賦存狀態(tài)、瓦斯的賦存狀態(tài) 1）游離狀態(tài)瓦斯：以氣體分子自由運(yùn)動(dòng)于煤層孔隙和裂隙中的瓦斯。 2）吸著狀態(tài)瓦斯： （1）吸附瓦斯：吸附在煤巖體表面的瓦斯，它往往形成一層薄膜。 （2）吸收瓦斯：瓦斯分子進(jìn)入煤體內(nèi)部，與煤分子緊密結(jié)合成固 溶體。 整理課件 3、瓦斯的成因、瓦斯的成因 瓦斯的形成和煤的 形成是同步的，而且貫穿整個(gè)成煤 過程的始終，但瓦斯大量生成并保存下來，是在煤的變 質(zhì)作用階段 。 1）生物化學(xué)作用階段 植物成煤第一階段有機(jī)質(zhì)分解形成瓦斯，此階段形成瓦斯是大 量的，但保存很少，因?yàn)榇藭r(shí)成煤物質(zhì)多暴露在地表或埋藏很淺， 絕大多數(shù)瓦斯都逸散到大氣中。 2）變質(zhì)作用階段

31、 成煤的第二階段過程中，煤炭物質(zhì)產(chǎn)生熱解，發(fā)生一系列變化 同時(shí)產(chǎn)生大量瓦斯。 該階段形成的瓦斯，由于在地下深處，不易擴(kuò)散，煤礦生產(chǎn)中 所揭露的瓦斯絕大部分是這階段形成 3）油氣田瓦斯侵入來源于周圍的含油層 整理課件 4、瓦斯分帶、瓦斯分帶 煤層瓦斯成分由淺而深大體可分為四帶 第一帶：N2-CO2帶： CH4=010%，N2=2080%，CO2=2080% 第二帶：N2帶： CH4=020%， N2=80100%，CO2 =020% 第三帶：N2 - CH4 帶： CH4=2080%，N2=2080%, CO2=020% 第四帶：CH4 帶： CH4=80100%， N2=020%， CO2=0

32、20% 前三帶稱為瓦斯風(fēng)化帶，其深度差 別很大，決定于空氣透入條件，上部 煤巖層風(fēng)氧化情況及地下水活動(dòng)強(qiáng)弱 程度。 整理課件 二、瓦斯含量的研究二、瓦斯含量的研究 煤層瓦斯含量：?jiǎn)挝惑w積或重量的煤體內(nèi)，含瓦斯的體 積，單位m3/t、m3/m3、cm3/g，它應(yīng)包括吸著、游離瓦 斯。 1、影響瓦斯含量的地質(zhì)因素、影響瓦斯含量的地質(zhì)因素： 1）煤的變質(zhì)程度）煤的變質(zhì)程度： （1）變質(zhì)程度越高，產(chǎn)氣數(shù)量 越多，瓦斯含量越大。 （2）變質(zhì)程度不同的煤，空隙 率不同，吸附能力差異較大。 2）圍巖和煤層的滲透性）圍巖和煤層的滲透性： 滲透性好，有利用于瓦斯的運(yùn)移和排放，煤層瓦斯含量較小， 瓦斯分布較均一；

33、透氣性差，不利于瓦斯的運(yùn)移和排放，有利其 保存，瓦斯含量較大。 整理課件 3）地質(zhì)構(gòu)造）地質(zhì)構(gòu)造 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯的聚積和排放具有雙重作用： 張性斷裂有利于瓦斯排放，壓性斷裂有利于瓦斯聚積。在煤層 頂板巖性致密，透氣性差的條件下，在未受斷裂破壞和嚴(yán)重剝蝕 是褶皺地區(qū)，一般在背斜軸部瓦斯含量大，向斜槽部小，當(dāng)頂板 為脆性巖層時(shí)，則相反。 4）地下水活動(dòng)：）地下水活動(dòng)： 地下水活動(dòng)區(qū)域有利于瓦斯的排放。 5）煤田的暴露程度）煤田的暴露程度： 暴露式煤田有利于瓦斯排放，隱伏式煤田有利于其聚積。 整理課件 6）煤層埋藏深度）煤層埋藏深度 瓦斯梯度瓦斯梯度：礦井瓦斯相對(duì)涌出量每增加1 m3/t時(shí)，深 度增

34、加米數(shù)。 H2 - H1 公式為：a = Q2 - Q2 a瓦斯剃度， m/（m3/t）。 H2、H1沼氣帶內(nèi)兩次測(cè)定瓦斯相對(duì)涌出量的深度。 Q2、Q2對(duì)應(yīng)于H2、H1深度上測(cè)定的瓦斯相對(duì)涌出量。 2、煤層瓦斯含量的測(cè)定、煤層瓦斯含量的測(cè)定 1）直接測(cè)定法：）直接測(cè)定法： （1）密封式：利用密封式煤芯采取器上、下端的活門，將來脫氣 的煤樣在鉆孔底部密封，送化驗(yàn)室測(cè)定煤樣中的瓦斯體積，算出 瓦斯含量。 整理課件 （2）集氣式：利用集氣式煤芯采取器上部的集氣室，收集鉆進(jìn)和 提鉆過程中從煤芯泄出的瓦斯，算出煤的瓦斯含量。 （3）氣測(cè)井法：利用氣測(cè)井儀器測(cè)定鉆孔沖洗液中溶解的瓦斯量， 煤芯和鉆屑中殘留

35、的瓦斯量，算出總瓦斯量，除以鉆進(jìn)切除的煤 量，既得到煤的瓦斯含量。 2）間接測(cè)定法：）間接測(cè)定法： 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)瓦斯壓力，實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤樣的吸附常數(shù)和煤質(zhì)參數(shù)， 用公式算出瓦斯含量。 3、瓦斯含量預(yù)測(cè)圖的編制、瓦斯含量預(yù)測(cè)圖的編制 1）底圖：煤層底板等高線圖 2）編制資料：取樣成果資料 3）編圖步驟：填繪取樣點(diǎn)，并著色；注明瓦斯含量和距地表深度； 勾繪瓦斯含量等值線。 三、瓦斯涌出量預(yù)測(cè)三、瓦斯涌出量預(yù)測(cè)： 1、礦山統(tǒng)計(jì)法、礦山統(tǒng)計(jì)法 2、煤層瓦斯含量法、煤層瓦斯含量法 整理課件 四、防止煤與瓦斯突出的地質(zhì)工作四、防止煤與瓦斯突出的地質(zhì)工作： 礦井煤與瓦斯突出：指在采掘過程中，煤與瓦斯突然噴出。 1、煤瓦斯突出的地質(zhì)因素、煤瓦斯突出的地質(zhì)因素： 1）煤層的埋藏深度 2）地質(zhì)構(gòu)造和地應(yīng)力 3）煤層厚度變化 4）煤的物理力學(xué)性質(zhì) 5）其它地質(zhì)因素 2、防止煤與瓦斯突出的地質(zhì)工作、防止煤與瓦斯突出的地質(zhì)工作 1）做好突出點(diǎn)的地質(zhì)描述和記錄。 1）地質(zhì)描述：突出點(diǎn)所在的煤層、煤質(zhì)、煤層結(jié)構(gòu)、煤厚變化、煤層頂?shù)装澹?突出點(diǎn)的構(gòu)造、巖層產(chǎn)狀等。 2）記錄內(nèi)容：突出的時(shí)間、地點(diǎn)、標(biāo)高、溫度、強(qiáng)度等。 2）編制突出點(diǎn)位置分布圖。 3）提供可能發(fā)生突出的地質(zhì)資料。 4）分析瓦斯突出與地質(zhì)的關(guān)系。 5）