影响煤矿生产的地质因素

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1、幻灯片 1吕闰生吕闰生 资源环境学院 第八章 影响煤矿生产的地质因素 本章重点 煤层厚度、类型、煤厚变化的原因、观测 矿井地质构造的处理方法及对生产的影响 断失煤翼的寻找 岩浆侵入体的探测和陷落柱的处理 影响瓦斯赋存的条件 褶皱的观测与处理 幻灯片 3 第一节第一节 煤层厚度变化煤层厚度变化 第二节 矿井地质构造 第三节 岩浆侵入煤层 第四节 喀斯特陷落柱 第五节 矿井瓦斯 第六节 煤层顶底板 第七节 地 温 幻灯片 4 第一节 煤层厚度变化 一、煤层厚度变化的原因煤层是泥炭层经煤化作用转化形成的，大都呈层状或是似层状。煤厚变化的原因很 多，归纳起来可划分为两类： （一）原生变化整个含煤岩系最

2、终形成之前，由某些地质因素(地壳运动、沉积环境变迁)引起的煤层 形态和厚度的变化。 幻灯片 5 1）地壳不均衡沉降地壳不均衡沉降形成煤层分叉的形式： 马尾状散射束； 超覆式；退覆式； 聚煤面积不断扩大的分叉类型； 聚煤面积不断扩大的分叉类型。 幻灯片 6 2）泥炭沼泽古地理泥炭沼泽基底不平引起的煤层厚度变化特点： 底板起伏不平，而顶板与煤层的接触面是平面。 煤层变博的方向是底板突起的方向，煤层厚度是渐变的。 煤分层或夹矸被基底隆起地段隔开而呈现不连续。 幻灯片 7 3）同生冲蚀在煤层形成过程中，即未形成煤层顶板以前，因地壳上升，河流在含煤地段发育，泥炭 被冲蚀同生冲蚀。 同生冲蚀的特征： （1

3、）煤层和冲刷物有共同的顶板。 （2）煤层和冲刷物相混，煤中有冲刷物，冲刷物中有煤。 （3）冲刷范围一般不大。 （4）冲刷物平面分布呈弯曲条带状。Error!Error! ReferenceReference sourcesource notnot found.found. 幻灯片 10 2）构造挤压 （1）受褶皱影响 （2）受断层影响 幻灯片 11 （3）构造挤压引起煤层厚度变化的特点 a.由于夹矸与煤层混杂，造成灰分增高。 b.顶、底板岩层不完整，裂隙发育，有时与煤互相穿插。 c.在煤层增厚与变薄区，煤层结构遭到破坏,煤呈鳞片、粉沫状。 d.沿煤层走向或倾向，煤层增厚带或变薄带交替出现。 幻

4、灯片 12 3）岩浆侵入4）喀斯特陷落柱幻灯片 13 二、煤厚变化对生产的影响 1.影响采掘布置原分层开采的厚煤层，由于煤厚变薄，只能改为单层开采。原一次采全厚的煤层，由 于煤层增厚，又要改为分层开采。 2.影响计划生产工作面内煤层变薄，引起工作面回采提前，造成采掘失调。工作面接续紧张。采掘工 作面，对煤层稳定程度要求更高，煤厚变化影响生产效率 幻灯片 14幻灯片 153.掘进率增高为探明煤厚变化，需要布置探巷，有时煤层尖灭造成废巷 4.回采率降低煤厚变化，造成面积损失，降低回采率。 幻灯片 16 三、煤厚变化的研究与处理 （一）煤层厚度的观测与探测1.煤层的观测1）观测的基本要求 一切穿过巷

5、道揭露煤层的地点，均应详细观测。 顺煤层掘进的巷道，观测点间距视煤层稳定性确定。 采面每 710 天布点观测一次。2）观测的内容 煤层结构：各煤层夹石层层数，岩性。 煤层厚度：总厚度，分层厚度及变化。 幻灯片 17 煤层顶底板：岩性、厚度、裂隙发育程度、力学性质。 煤质：煤的物理性质，煤岩类型。 煤层含水性：一般分为干燥（无水） 、潮（滴） 、湿（淋水） 、含水（涌水） 煤层产状。3）观测的一般方法观测与地质编录一起进行，煤层稳定时，隔适当距离实测小柱状，煤厚变化大，作一 壁连续剖面，急倾斜，要作巷道迎头断面图。 幻灯片 18 1) 在能够揭露煤层全厚的巷道中，用皮尺垂直煤层直接测量煤层总厚。

6、 。 2）采用绘制连续煤层剖面，或以一定间距测绘煤层柱状、迎头素描及用顶底板标高控制煤 厚。 幻灯片 19 3) 煤层观测点的布置应按实际情况。 4）一般用沉积岩石学方法来鉴定煤层顶底板。 5）煤岩分层描述的观测点，尽可能选择在新鲜的连续剖面上。 6）在上述观测的基础上，将井下收集的各种煤层资料填绘在采掘工程平面图上。 幻灯片 20 2.煤层的探测对于巷道未揭露的厚煤层或没有巷道揭露的煤层，就必须采用一些探测手段，来了解 其厚度变化。探测工作常用的是探煤钻和探煤巷。 1）厚煤层的探测对于厚煤层，巷道一般不能揭露其全厚，而煤厚的变化又直接影响着分层开采和巷道 布置，所以在厚煤层掘进和回采中，坚持

7、探煤厚工作是十分必要的。 掘进巷道的探煤厚工作 幻灯片 21 a.缓倾斜煤层利用钻探配合溜煤眼和联络斜巷探测煤层厚度，间距 1520 米。 幻灯片 22b.急倾斜煤层钻孔与煤门相结合。掘进巷道中的探测点间距，要立足于能够真实反映煤厚变化一般间 距 1020 米布置一个探煤点，两点煤厚变化大于 0.5 米时，要加密探测点。 幻灯片 23 回采工作面的探煤厚工作在厚煤层分层开采的工作面中，为了准确控制各分层的回采厚度，仅根据回采巷道中 的煤厚点是不够的，一般还要在上分层的回采过程中，既测量实测采高，又按一定间距探 测煤厚。通常采用煤电钻测量。 （1）工作面探煤点间距：沿走向的间距一般为 15 米左

8、右，沿倾向的间距视煤厚变换情况 而定，一般为 510 米。 （2）工作面探煤厚的方式：a. 回采第一分层时，一次探测煤层全厚。b. 回采第一分层时，只探测下一分层厚度。 幻灯片 24 2）煤层分叉、尖灭的探测煤层分叉形式很多，但根据分叉后的稳定情况，可分两种：一种是煤层分叉后，各分层的分布比较稳定，这样的分叉煤层在勘探阶段就已查明， 生产阶段主要进一步控制和确定可采分叉的分布和分合区界线。另一种是仅有一层保持稳定既主煤层，其它各分叉很快尖灭，这种分叉煤层勘探阶段 不易查明，甚至出现层位对比上的错误，产生阶段必须探明。对分叉尖灭的探测有三种情 况： 幻灯片 25 煤层呈多层次比较稳定的分叉在稳定

9、的厚度较大的煤层中布置巷道，用井下钻探探测其它分层的分叉情况。 幻灯片 26 煤层呈稳定程度不同的分叉在主分叉层布置巷道，对其他达可采厚度的次要分叉层，采用钻探和巷探等各种手段 探明可采范围。 圈定分叉区根据钻孔、巷道、煤门等实件资料中的分叉点连接而成。 幻灯片 27 2）煤层底凸薄化的探测 煤层底凸薄化是指煤层底板凸起而造成的一种煤层变薄尖灭的现象。主要是圈定煤层 变薄和不可采范围，常用的方法有： 利用钻探控制掘进前方底凸位置 幻灯片 28 利用巷道穿过底凸部位，直接圈定煤层底板凸起的位置和煤层薄化的范围。 利用工作面上分层边采边探的煤层观测资料，编制煤层顶、底板等高线图，圈定煤层底 凸薄化

10、的位置和范围。 幻灯片 29 3）河流冲刷的煤厚变化探测工作在巷道详细编录冲刷带的各种地质现象，如冲刷带宽度、厚度、岩性、煤层被冲刷的 情况，冲刷面的特征。将巷道所见的冲刷现象展绘到平面图上。当冲蚀带不易查清时，需要用探巷或从邻近 煤层的巷道中布置钻孔，探明冲蚀带宽度和煤层的可采范围。 幻灯片 30（二）评定煤层稳定性的主要参数 1.评价指标 1）煤层可采性指数 Km Km 为可采性指数； n 为评定区内所有参加评定的见煤点数； n为见煤点总数 n 中煤层厚度大于或等于最低可采标准的见煤点数。（二）评定煤层稳定性的主要参数 1.评价指标 2）煤厚变异系数 为变异系数； S 为煤厚变化标准差；

11、m 为评定区内的平均厚度；nnKmn 为参加评定的见煤点数。%100mS（三）煤层厚度变化的处理 1.掘进中的处理方法1）根据具体情况确定掘进方 案。如上分层稳定可采，下分层变 薄尖灭，则巷道应紧靠煤层顶板掘 进，相反则应紧贴底板掘进。2）在采取上山掘进中，如遇煤 层变薄带应根据变薄区范围直接穿 过或从其他地方绕开。3）主要运输巷道遇到局部煤层 变薄或尖灭时，巷道按原计划施工。 幻灯片 36 幻灯片 37 2.回采工作中的处理方法1）变薄区或不可采区范围较小，可采用直接推过的方法。 幻灯片 38 2）变薄区或不可采区范围较大，可采用绕过的办法。3）如果事先了解到有些地方变薄或尖灭，最好把这些变

12、薄或尖灭带作为采取或工作面的边 界来处理。第二节 矿井地质构造 一、褶皱构造 二、节理 三、断层幻灯片 41一、褶皱构造 （一）褶曲对生产的影响 1. 大型褶曲褶曲的规模、方向和位置影响到井田的划分和矿井的开拓方式及开拓系统布置。 2. 中小型褶曲中型褶曲影响到采区的大小和采区巷道的布置。小型褶曲影响煤平巷的掘进方 向、工作面长度 3. 紧闭褶曲轴部地应力较大，次一级构造发育。 幻灯片 42 第二节 矿井地质构造 幻灯片 43（二）褶曲研究（二）褶曲研究（二）褶曲研究（二）褶曲研究 1. 褶曲的判断与观测 1）褶曲的识别井下判断褶曲的标志：新老岩层对称出现且岩层产状有规律地变化。如石门中岩层的

13、 倾向相背或相向倾斜，或煤层平巷中由于煤层急剧变化使平巷弯曲。 2）褶曲轴的判断判断褶曲轴的方法： （1）根据上部资料推断：要注意不同类型褶曲轴在平面上的投影有不同的位置。 （2）根据区域构造线方向推测：应用于资料较少地区。 幻灯片 443）褶曲的观测对于已确认的褶曲构造,应详细观测描述以下内容：（1）褶曲枢纽位置，倾伏方向和倾伏角。（2）褶曲两翼煤、岩层和轴面的产状要素。（3）褶曲与断层、节理、煤层厚度变化的关系。 2. 查明褶曲的探测手段1）巷探：布置应遵循“一巷两用”的原则，探明褶曲，生产利用。2）井下钻探：构造复杂，控制较少的褶曲，应在井下邻近巷道利用钻探查明。幻灯片 46 3.观测判

14、断褶曲时应注意的问题 1）煤岩层的分析对比：必须熟悉煤系地层和标志层。 2）褶曲的不协调性； 3）褶曲发展成断层的可能性：塑性弯曲和脆性断裂既有区别又有联系，挠曲可发展成正断 层；倒转背斜发展成逆断层。 4）注意倒转褶曲的倒转翼和正常翼。 幻灯片 47 （三）褶曲对煤矿生产的影响和处理 1. 大型褶曲指影响井田划分和整个开拓系统的褶曲构造。（1）褶曲轴线作为井田边界；（2）井田内开拓部署中的处理方法：背斜轴部总回风巷；向斜轴部集中运输巷。 2. 中型褶曲往往是大型褶曲的次一级构造。 （1）轴线选做采区中心，布置采区上、下山。对开阔的平缓褶曲，以向斜轴作为采区中 心，向两翼布置回采工作面。 第二

15、节 矿井地质构造 幻灯片 49 （2）轴线做为采区边界（紧闭褶曲） 。 （3）工作面直接推过褶曲轴（宽缓褶曲） 。褶曲较宽缓，规模不大时可布置单翼采区，工 作面直接推过褶曲轴部。 3. 小型褶曲 （1）使煤厚发生变化，变化严重时要重新开掘切眼。 （2）沿煤掘进时，褶曲使巷道变得弯曲。弯曲过大时采面运输巷要改造取直。二、节理1.影响钻眼爆破效果2.影响开采效率3.影响顶板控制方法4. 工作面布置三、断层 （一）断层对生产的影响影响煤层的连续性和完整性。断层的规模：落差50m 特大型断层；5020m 大型落 差；205m 中型断层；50 m 的断层，应考虑该断层作为井田边界，这样使断层煤柱和边界煤

16、柱和为 一体，避免出现三角煤，提高回采率。水文地质条件复杂的地区，以大断层作为井田边 界，尽量不使巷道穿过断层，可以减少突水事故的发生。划分采区时，也应该以断层为界。 2）井筒位置的选择井筒尽可能避开大断层。一般立井井筒要布置在倾角较大的大断层下盘，距离断 层 3050m 以外的位置。对于倾角较小的断层选择煤层层数少的地点穿过断层，且井底车场的位置要避开 断层带。3）运输大巷的布置布置在较坚硬的岩石中，尽量少改变方向。但当碰到断层错动的含水层时必须考 虑巷道的改道。 4）采区内块段划分综合考虑断层的位置、落差、被分割块段的大小和形态以及已有的生产系统划分 开采块段。尽可能将大断层留在块段之间的煤柱中。5）井田开拓方式的确定缓倾斜煤层用斜井开拓较好，如遇断层破坏强烈区用竖井+主石门比斜井开拓合 理。 2. 掘进阶段 1）平巷过断层不改变巷道坡度，只改变巷道方向穿过断层。当煤层平巷遇到斜交正断层，如果断层带压力不大没有