影響煤礦生產(chǎn)的主要地質(zhì)因素課件

影響煤礦生產(chǎn)的主要地質(zhì)因素第一節(jié)煤層厚度變化（一）原生變化 指泥炭層在接受沉積物覆蓋以前，地殼不均衡沉降、泥炭沼澤古地形影響、河流同生沖蝕，海水同生沖蝕造成。（二）后生變化指煤層被沉積物覆蓋以后，各種地質(zhì)因素的影響使煤層形態(tài)和厚度變化。

一、煤層厚度變化的原因及變化特征二、煤層厚度變化對煤礦生產(chǎn)的影響1.影響采掘部署2.影響計劃生產(chǎn)3.掘進(jìn)率增高4.回采率降低（一）煤層厚度變化的觀測與探測

1.煤層的觀測（1）煤層觀測內(nèi)容煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)、煤層煤質(zhì)、煤層含水及煤層頂?shù)装宓?，并測量煤層產(chǎn)狀。三、煤層厚度變化的研究和處理（2）煤層的觀測方法

用皮尺垂直煤層頂?shù)讓佣苯訙y量煤層總厚度。繪制煤層柱狀圖、迎頭素描圖，將井下收集的各種煤層資料，填繪在采掘工程平面圖上。2.煤層的探測（1）煤層厚度的探測（2）煤層分叉尖滅的探測（3）煤層底凸薄化的探測（4）煤層河流沖蝕邊薄的探測第二節(jié)礦井地質(zhì)構(gòu)造

大型構(gòu)造是指決定井田總體形態(tài)和井田邊界的大型褶曲和大型斷層。中型構(gòu)造是指井田范圍內(nèi)影響采區(qū)劃分和采區(qū)巷道布置的次一級褶曲和斷層。小型結(jié)構(gòu)是指那些巷道施工或煤層開采過程中遇到的褶曲和小斷層。（一）褶曲對煤礦生產(chǎn)的影響（二）煤礦生產(chǎn)中褶曲的研究

1.褶曲的判斷巖層產(chǎn)狀的規(guī)則變化和巖層層序的對稱重復(fù)是識別褶曲的兩大標(biāo)志。（1）根據(jù)上部資料推斷（2）根據(jù)區(qū)域構(gòu)造線方向推測一、褶曲構(gòu)造2.褶曲的觀測（1）對在巷道中能看到全貌的小褶曲，應(yīng)系統(tǒng)觀測褶曲軸位置、方向、產(chǎn)狀。（2）褶曲與斷層、節(jié)理、煤厚變化的關(guān)系。（3）查明褶曲的探測手段（三）褶曲的處理

1.大型褶曲褶曲軸線作為井田邊界，在井田開拓部署中開拓系統(tǒng)常把總回風(fēng)道布置在背斜軸部附近，運(yùn)輸巷布置在向斜核部解決兩翼運(yùn)輸問題。以中型較緊閉褶曲軸作為采區(qū)邊界示意圖1—煤層等高線；2—背斜軸線工作面直接推過向斜軸部示意圖2.中型褶曲以褶曲軸線作為采用中心布置采區(qū)上山或下山。

3.小型褶曲采面重開切眼生產(chǎn)、采面運(yùn)輸巷改造取直。（一）節(jié)理對煤礦生產(chǎn)的影響及處理1.影響打眼爆破效果2.影響開采效率3.影響頂板控制方法4.影響工作面布置5.對其它方面的影響

二、斷裂構(gòu)造（二）斷層對煤生產(chǎn)的影響1.影響井田劃分2.影響井田開拓方式3.影響采區(qū)和工作面布置4.影響安全生產(chǎn)5.造成煤炭損失量6.增加巷道掘進(jìn)量7.影響煤炭綜合經(jīng)濟(jì)效益（三）煤礦生產(chǎn)中斷層的研究1.斷層揭露前的征兆（1）煤層和頂?shù)装鍘r石裂隙顯著增加，靠近斷層增加明顯。（2）煤層產(chǎn)狀、煤層厚度發(fā)生變化，煤層頂?shù)装宄霈F(xiàn)不平行現(xiàn)象。（3）煤層出現(xiàn)揉皺和破碎現(xiàn)象，煤呈鱗片狀，粉末狀，常有小褶曲出現(xiàn)。（4）大斷層附近常伴生一系列小斷層并與大斷層性質(zhì)相同。（5）高沼氣礦井，巷道中的瓦斯涌出量明顯變化的地段可能有斷層存在。（6）充水性強(qiáng)的礦井巷道接近斷層時，常出現(xiàn)滴水，淋水以至涌水現(xiàn)象。2.斷層的觀測（1）確定斷層位置（2）觀察斷層面特征（3）觀察斷層的伴生派生構(gòu)造（4）確定斷層性質(zhì)及斷層力學(xué)性質(zhì)（5）測量斷層面產(chǎn)狀（6）確定斷層的斷距和落差（7）對斷層進(jìn)行素描3.斷失煤層的尋找（1）層位對比法根據(jù)巷道揭露的斷層兩盤煤巖層層位，尋找斷失煤層位置。（2）伴生派生構(gòu)造判斷法一些小型或微型構(gòu)造，在成因上與斷層有聯(lián)系，在分布上與斷層相伴隨。（3）規(guī)律類推法對礦區(qū)出現(xiàn)的斷層得出某些規(guī)律性認(rèn)識，并據(jù)此尋找斷失煤層。（4）作圖分析法地質(zhì)剖面圖，水平地質(zhì)切面圖，煤層底板等高線及煤層立面投影圖。（5）生產(chǎn)勘探法生產(chǎn)勘探的手段主要有鉆探、巷探、物探手段。（四）斷層的處理1.開拓設(shè)計階段對斷層的處理（1）井田邊界和采區(qū)邊界的確定凡是特大型斷層應(yīng)以斷層作為井田邊界，把井田邊界煤柱和斷層保安煤柱合為一體。劃分采區(qū)時應(yīng)以斷層作為采區(qū)邊界。（2）井筒位置的選擇立井井筒要布置在傾角較大的大斷層下盤，距斷層30～50m以外的位置。（3）運(yùn)輸大巷的布置運(yùn)輸大巷須布置在較堅硬的巖層中，且盡量少改變方向。（4）采區(qū)內(nèi)塊段劃分盡可能的將較大斷層留在各塊段之間的煤柱當(dāng)中。（5）井田開拓方式的確定2.巷道掘進(jìn)階段對斷層的處理（1）平巷過斷層①煤層平巷在斷層上盤改向破頂板過斷層進(jìn)入下盤煤層。②煤層平巷過斷層下盤改向破底板進(jìn)入煤層。（2）傾斜巷道過斷層當(dāng)斷層落差較小時，挑頂、挖底相結(jié)合的方式通過斷層。3.回采階段對斷層的處理（1）采用強(qiáng)行通過的方法①斷層兩盤對接部分的煤層落差小于煤層厚時。②斷層兩盤對接部分的煤層厚大于液壓支架的最小支撐高度時。③煤層頂板底板巖性較軟，采煤機(jī)能切割時。

（2）采用重開切眼的方法斷層落差大于煤厚時，對于傾向斷層或斜交斷層可采用重開切眼的方法。（3）采用劃小工作面的方法斷層落差大于煤層厚度，把原來一個采面劃分為兩個采面分別回采。第三節(jié)巖漿侵入煤層（一）巖漿侵入對煤質(zhì)的影響（1）巖墻切割煤層（2）侵入體的大小（3）侵入體巖性對煤質(zhì)的影響（4）巖漿侵入煤層，形成一個熱力變質(zhì)帶一、巖漿侵入對煤礦生產(chǎn)的影響

減少煤炭儲量使煤質(zhì)變差，揮發(fā)分降低，粘結(jié)性遭到破壞并破壞煤層的連續(xù)性。（二）巖漿侵入對煤礦生產(chǎn)的影響（一）對巖漿侵入體的觀測（1）巖漿侵入體的顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征及巖石類型。（2）巖漿侵入體的產(chǎn)狀。（3）巖漿侵入體與斷裂的關(guān)系（4）侵入體與煤層的接觸關(guān)系，天然焦的寬度，煤層的變質(zhì)程度等。二、巖漿侵入煤層的觀測與研究

厚煤層時，每隔一定距離應(yīng)探測一次侵入體和煤層的厚度變化，對中厚及薄煤層，在同一煤層中布置鉆孔或探巷查明侵入體平面分布范圍。（二）對巖漿侵入體的探測

遇到巖墻可直接穿過。對于礦床要求探巷和鉆孔圈定范圍。（三）對巖漿侵入體資料的綜合研究編制侵入體分布圖、煤質(zhì)等直線圖、相應(yīng)的剖面圖、素描圖等，然后提出侵入體分布及煤層煤質(zhì)預(yù)測圖。三、巖漿侵入煤層的處理第四節(jié)喀斯特陷落柱（一）喀斯特洞穴發(fā)育的地質(zhì)條件（二）喀斯特洞穴致塌機(jī)理1.重力塌陷2.真空吸蝕塌陷3.物理化學(xué)作用綜合塌陷一、陷落柱的成因（一）陷落柱的基本形態(tài)1.陷落住柱的平面形狀陷落柱的平面形狀是指陷落柱與某一層面（如煤層頂?shù)酌妫┗虻乇砻嫦嘟磺械男螤睢?.陷落柱的剖面形狀在堅硬巖層，柱體呈現(xiàn)上小下大的錐狀，松軟巖層中陷落柱體呈現(xiàn)上大下小的漏斗狀。二、陷落柱的特征3.陷落柱的高度從溶洞底面至塌陷頂?shù)拇怪本嚯x為陷落柱高度。4.陷落柱中心軸陷落柱各中心點(diǎn)的連線稱為陷落柱的中心軸線。1.陷落柱的地表出露特征盆狀凹陷、丘狀凸起、柱狀破碎帶、特殊地貌形態(tài)。（二）陷落柱的出露特征2.陷落柱的井下出露特征（1）柱面特征：堅硬巖石成突出狀；松軟巖石成凹進(jìn)狀。（2）柱體特征：較新層位的巖石碎塊或第四系沉積物充填。（3）陷落柱內(nèi)沉淀物：常見到紅色的鐵質(zhì)、白色的鈣質(zhì)或高嶺土質(zhì)沉淀物。（三）喀斯特陷落柱的分布特點(diǎn)裂隙是形成喀斯特的重要條件。沿喀斯特化斷裂帶、褶曲軸，斷層交匯處。（一）陷落柱出現(xiàn)前的預(yù)兆產(chǎn)狀變化、裂隙增多、小斷層增多、煤質(zhì)氧化、涌水增大。（二）井下遇陷落柱的觀測柱體前的煤巖層特征、柱面特征、柱體內(nèi)特征、利用已有資料。（三）陷落柱的探測鉆探、物探、巷探。三、陷落柱的觀測與研究（一）陷落柱對煤礦生產(chǎn)的影響破壞可采煤層，減少煤炭儲量，影響正規(guī)開采，影響采掘施工，影響安全。（二）陷落柱的處理方法把陷落柱留設(shè)在煤柱中減少煤炭損失，掘進(jìn)遇陷落柱時直接穿過陷落柱?；夭晒ぷ髅嬷邢忍矫髟贈Q定處理方法。四、陷落對煤礦生產(chǎn)的影響及處理第五節(jié)礦井瓦斯

礦井瓦斯是由煤層及圍巖釋放出來的一種多成分的混合氣體，包含CH2、N2、CO2、C2H6、SO2、H2S及CO等。（一）瓦斯在煤層的賦存狀態(tài)1.游離狀態(tài)（自由狀態(tài)）瓦斯2.吸著狀態(tài)瓦斯（1）吸附瓦斯（2）吸收瓦斯一、瓦斯的形成與分帶（二）瓦斯的形成（1）生物化學(xué)作用形成植物在缺氧條件下，由于細(xì)菌作用分解析出甲烷、重碳?xì)浠衔?、氫及其它氣體。（2）煤變質(zhì)作用形成泥炭受地壓和地?zé)嵊绊?，氧、氫、硫、氮的含量降低，碳富集生成了甲烷、氫、重碳化合物等氣體。（3）油型氣來源油型氣系指礦井瓦斯的來源是油氣田的瓦斯侵入。（三）瓦斯分帶自上而下按瓦斯成分不同劃分為四個帶：1.氮?dú)狻趸紟?，CO2大于20%；2.氮?dú)鈳?，N2大于80%、CH4小于20%；3.氮?dú)狻淄閹В珻H4為20%~80%、N2為80%～20%；4.甲烷帶，CH4大于80%、N2小于20%。前三個帶統(tǒng)稱為瓦斯風(fēng)化帶。（一）影響瓦斯含量的地質(zhì)因素1.煤的變質(zhì)程度2.圍巖和煤層的滲透性3.地質(zhì)構(gòu)造4.地下水活動5.煤田暴露程度6.煤層埋藏深度二、煤層瓦斯含量的影響因素及其預(yù)測（二）煤層瓦斯含量的測定1.直接測定法密閉式巖心采取器或集氣式巖心采取器，直接采集全層瓦斯煤樣。2.間接測定法——室內(nèi)容量法。（三）瓦斯含量預(yù)測圖的編制（1）編圖的底圖瓦斯含量預(yù)測圖常以煤層底板等高線圖作為底圖，分煤層編制。（2）編圖資料有定性和定量的取樣成果資料。（3）編圖步驟首先填繪取樣點(diǎn)，并著色，在各取樣點(diǎn)旁邊注明瓦斯含量、煤層底板標(biāo)高、離地表深度，然后做瓦斯含量等值線。（一）礦井瓦斯涌出現(xiàn)象1.普通涌出瓦斯從煤巖層的孔隙和裂隙中長期緩慢逸出的現(xiàn)象稱為普通涌出。2.特殊涌出分為瓦斯噴出和煤與瓦斯突出兩大類。三、礦井瓦斯涌出量及礦井瓦斯等級（二）礦井瓦斯涌出量（1）絕對瓦斯涌出量指礦井在單位時間內(nèi)涌出的瓦斯量，單位用m/d或m/min表示。（2）相對瓦斯涌出量指礦井在正常生產(chǎn)情況下，平均每產(chǎn)1t煤所涌出的瓦斯量，單位用m/t表示。333（三）瓦斯礦井等級1.低瓦斯礦井，相對瓦斯涌出量

10m/t以下。2.高瓦斯礦井，相對瓦斯涌出量

10m/t以上。3.煤與瓦斯突出礦井，指在采掘過程中發(fā)生過煤與瓦斯突出的礦井。33（一）煤與瓦斯突出的地質(zhì)因素分析煤層埋藏越深，地下水活動區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造和地應(yīng)力集中，煤層厚度大，煤質(zhì)疏松，高變質(zhì)煤易發(fā)生瓦斯突出。

四、防治煤與瓦斯突出的地質(zhì)工作（二）防治煤（巖）與瓦斯突出的地質(zhì)工作

1.作好突出點(diǎn)的地質(zhì)編錄

2.編制突出點(diǎn)分布圖

3.收集瓦斯地質(zhì)預(yù)報資料

4.分析瓦斯突出與地質(zhì)條件的關(guān)系

5.編制瓦斯突出預(yù)測圖第六節(jié)煤層頂?shù)装?.影響回采工作面的連續(xù)推進(jìn)2.頂?shù)装宓钠茐目蓪?dǎo)致突水事故3.影響支護(hù)密度、支護(hù)形式及支護(hù)性能一、煤層頂?shù)装鍖γ旱V生產(chǎn)的影響（一）煤層頂?shù)装宓难芯糠椒?.分析煤層頂?shù)装鍘r石性質(zhì)、分層厚度、組合特征、層理和裂縫發(fā)育程度。2.分析井田地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律及其對頂板的影響。3.頂?shù)装鍘r石樣品，進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)測試和微觀鑒定。4.收集開采過程中各類頂板的礦壓顯現(xiàn)及穩(wěn)定狀況的資料。5.編制頂板條件類型預(yù)測圖和頂板地質(zhì)險情分析圖。二、煤層頂?shù)装鍡l件的研究（二）煤層頂?shù)装鍡l件分類直接頂分類表6-5直接頂分類指標(biāo)及參考要素表基本頂（老頂）分類表6-6基本頂分級指標(biāo)及名稱表式中Pe——基本頂初次來壓當(dāng)量，KN/m；

Lf——基本頂初次來壓步距，m；

N——直接頂充填系數(shù)；

hm——煤層采高，m；

ln

——自然對數(shù)。表中分級指標(biāo)Pe是基本頂初次來壓平均當(dāng)量，初次來壓平均當(dāng)量Pe可由下式確定：2Pe=241.3ln(Lf)－15.5N+52.6hm3.偽頂分類表6-8偽頂分類表4.煤層底板分類表6-9緩傾斜煤層工作面底板分類表第七節(jié)地溫與礦山壓力（一）引起煤礦地溫異常的因素1.礦區(qū)所處大地構(gòu)造位置在地殼強(qiáng)烈活動區(qū)，地震、巖漿活動強(qiáng)烈，高溫?zé)崛獜V布區(qū)。2.巖石的導(dǎo)熱性大多數(shù)火成巖、石灰?guī)r、砂巖等導(dǎo)熱性強(qiáng)。