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1、幻灯片1吕闰生资源环境学院第八章 影响煤矿生产的地质因素l 本章重点l 煤层厚度、类型、煤厚变化的原因、观测l 矿井地质构造的处理方法及对生产的影响l 断失煤翼的寻找l 岩浆侵入体的探测和陷落柱的处理l 影响瓦斯赋存的条件褶皱的观测与处理幻灯片3第一节 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 整个含煤岩系最终形成之前，由某些地质因素(地壳运动、沉积环境
2、变迁)引起的煤层形态和厚度的变化。幻灯片51）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62）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73）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）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
3、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! Reference source not found.幻灯片102）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。幻灯片123）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
4、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
5、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181) 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。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193) 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
6、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202.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，坚持探煤厚工作是十分必要的。 掘进巷道的探煤厚工作幻灯片21a.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1
7、020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242）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
8、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272）煤层底凸薄化的探测 煤
9、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，圈定煤层底凸薄化的位置和范围。幻灯片293）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
10、定性的主要参数1.评价指标1）煤层可采性指数KmKm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；m为评定区内的平均厚度；n为参加评定的见煤点数。（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
11、36幻灯片372.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382）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
12、片43（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”
13、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463.观测判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
14、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；5m小型断层。1.影响井田划分2.影响井田的开拓方式3.影响采区和工作面布置4. 影响安全生产幻灯片56
