影响煤矿生产的主要地质因素

第六章影响煤矿生产的主要地质因素学习目的意义煤层厚度、地质构造、岩浆、瓦斯及陷落柱等对煤矿安全生产有着重要的影响。因此，作为煤矿的工作人员，必须掌握煤层厚度、地质构造、瓦斯及岩浆等对煤矿开采会产生怎样的影响以及怎样去处理这些因素。主要内容第一节煤层厚度变化第二节地质构造第三节岩浆侵入煤层第四节地温与矿山压力第五节岩溶陷落柱第六节煤层顶底板第七节瓦斯第六章影响煤矿生产的主要地质因素重点、难点1、掌握煤层厚度变化的控制因素；2、掌握矿井地质构造的处理方法；3、掌握影响瓦斯突出的因素；4、掌握煤层顶、底板对煤矿生产的影响。第六章影响煤矿生产的主要地质因素第一节煤层厚度变化二、煤层厚度类型一、概念重点、难点：煤层厚度变化控制因素；对采煤的影响及处理；三、煤层厚度变化的控制因素四、煤层厚度变化对煤矿生产的影响五、煤层厚度的处理第六章影响煤矿生产的主要地质因素一、概念煤层厚度：煤层的顶板与底板之间的垂直距离叫煤层厚度。二、煤层厚度类型1、按煤层结构分类煤层总厚度——各煤分层厚度+夹石层厚度;有益厚度——各煤分层厚度;第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素可采厚度——达国家规定最低可采厚度煤分层厚度总和。最低可采厚度——在现代经济技术条件下可开采煤层的最小厚度第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素2、按煤层厚度分类煤层露天开采井工开采薄煤层3.5m1.3m中厚煤层3.5-10m1.3~3.5m厚煤层＞10m＞3.5m第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素煤层的分类3、按煤层倾角分类煤层露天开采井工开采近水平煤层＜5°＜8°缓倾斜煤层5°~8°8°~25°倾斜煤层10°~45°25°~45°急倾斜煤层＞45°＞45°第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素4、按煤层形态分类（1）层状煤层；（2）似层状煤层:藕节状、串珠状、瓜藤状；（3）不规则状煤层:鸡窝状、扁豆状；（4）马尾状煤层第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素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。煤厚的变化多种多样，归纳起来可划分为两类：即原生变化和后生变化。三、煤层厚度变化的控制因素1、原生变化指泥炭层在接受上部沉积物盖前，由于地壳运动、沉积环境变迁等各种地质因素的影响而引起的煤层形态和厚度的变化。包括三种原因:泥炭沼泽古地形影响；地壳不均衡沉降；河流的同生冲蚀。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素（1）泥炭沼泽基底不平对煤层厚度的影响泥炭沼泽基底不平导致煤层增厚、变薄和尖灭，常在基底低洼处煤层增厚，向凸起部位变薄或尖灭。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素特点：（1）底板起伏不平，而顶板与煤层的接触面是平面。（2）煤层变薄的方向是底板突起的方向，煤层厚度是渐变的。（3）煤分层或夹矸被基底隆起地段隔开而呈现不连续。（2）地壳不均衡沉降引起煤层分叉合并第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素原湖泊区再度加速沉降继续堆积泥砂。地壳不均衡沉降形成煤层分叉的形式：（1）马尾状散射束；（2）超覆式；（3）退覆式；（4）聚煤面积不断扩大的分叉类型；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。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。(5)煤层的灰分略有提高。（3）河流的同生冲蚀第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素指煤层被沉积物覆盖后，或者整个煤系地层形成以后，由于：河流冲蚀、构造变动、岩浆侵入、岩溶陷落柱等各种地质因素的影响而引起煤层形态和厚度变化。2、后生变化（1）河流冲蚀次生冲蚀：形成煤层和顶板以后，由于地壳上升，煤和顶板遭受冲刷。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素次生冲蚀特征（1）冲蚀规模较大，煤、顶底板均被冲蚀；(2)冲刷沉积物粒度较粗，常为砾岩、粗砂岩及中砂岩；（3）邻近冲刷带的煤层，光泽变暗、灰分增高、裂隙发育；（4）被冲刷的煤层与冲刷沉积物交错。煤系内的后生冲蚀煤系形成后的后生冲蚀第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素（2）后期构造变动对煤层厚度的影响褶皱：一般使煤层在褶曲的轴部增厚，而在翼部减薄或尖灭；使煤层产生塑性流动，原生结构和构造遭到破坏。断层：一般对煤层的厚度影响不大，只在断层面附近，由于牵引作用使煤层局部加厚或减薄，沿断层形成断层无煤带或煤层叠覆带，以及断层两侧的煤厚变化带。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素褶皱引起煤厚变化断层引起煤厚变化第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素（3）岩浆侵入对煤层厚度的影响岩床：一般沿煤层顶板、底板或较厚煤层的中部分布，与围岩层理大致平行。岩床的侵入使煤层发生变质作用可将薄煤层全部吞蚀，将厚煤层部分吞蚀。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素（3）岩浆侵入对煤层厚度的影响岩墙：切穿煤层及其顶底板，与围岩层理斜交或近于垂直。一般仅在侵入部位吞蚀煤层，厚度较大时可造成较宽的无煤带。不规则小侵入体：多发育在岩床等侵入体的边缘，呈串珠状、扁豆状等。仅在其周围产生少量天然焦，但对煤层整体性有破坏。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素（4）喀斯特陷落柱对煤层厚度的影响喀斯特陷落柱：含煤地层下伏碳酸盐岩等可溶岩，因地下水溶蚀引起上覆岩层冒落而成的柱状塌陷体。通常破坏煤层的连续性，使本应有煤层的部位被上覆地层的岩、煤碎块所充填。邻近陷落柱的煤层及顶板产状基本正常，巷道贯穿柱体后仍可见原煤层。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素特征：（1）煤层平面上出现大小不一的环形无煤区。（2）煤厚仅在垂直方向上呈柱状陷落破坏，沿边缘张裂破碎。（3）陷落柱周围顶底板产状异常，向塌陷周围倾伏，小断层增多，张裂隙发育。（4）陷落柱边缘煤被氧化，光泽变暗，硬度降低，灰分、增加。主要表现在以下4个方面：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，引起工作面提前结束，造成采掘失调，工作面接续紧张。四、煤层厚度变化对煤矿生产的影响第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素3、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，造成面积损失和厚度损失，降低回采率。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素1、掘进中的处理方法根据厚度变化范围大小及巷道的作用、重要程度进行灵活处理。（1）煤巷掘进中如遇到煤层分叉、尖灭现象，要根据具体情况确定掘进方案。如已知上分层稳定可采，而下分层常变薄尖灭，则巷道应紧靠煤层顶板掘进，这样才不致钻入“叉尖”而造成废巷。五、采矿过程中煤层厚度变化的处理方法第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素如果是下分层稳定可采，上分层不稳定，则应紧靠煤层底板掘进。如果分叉后煤层全部可采，应先采上分层，再采下分层，以免上分层被破坏而浪费煤炭资源。（2）在采区上山掘进中如遇煤层变薄带，应按变薄带的范围大小来决定巷道是直接穿过，还是停止掘进，或从其它地方另开巷道。一般在变薄带范围不大，并且确知工作面有煤可采时，掘进巷道采取挑顶或破底办法直接穿过变薄带。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素（3）主要运输巷若遇到局部煤层变薄或尖灭时，巷道可按原计划施工，穿过变薄尖灭带。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素2、回采工作中的处理方法根据回采工艺、厚度变化范围大小进行调整。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素2、回采工作中的处理方法根据回采工艺、厚度变化范围大小进行调整。第一节煤层厚度变化第六章影响煤矿生产的主要地质因素一、褶皱的识别与观测二、褶皱对煤矿生产的影响和处理三、节理对煤矿生产的影响和处理四、断层对煤矿生产的影响及处理第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素矿井地质构造主要包括褶曲、节理和断层等。在影响煤矿生产的诸多地质因素中，地质构造占主导地位。矿井地质构造按其规模的大小和对生产的影响程度分为大型、中型、小型三个等级。大型构造井田（勘探阶段已经查明，非矿井地质工作的重点）中型构造采区（矿井地质工作重点）小型构造巷道（工作面），其密集发育时，对生产影响很大。第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素1、褶曲的识别井下判断主要靠新老岩层对称出现且岩层产状有规律地变化。2、褶曲的观测对确认的褶曲构造,应详细观测描述以下内容：褶曲枢纽位置，倾伏方向和倾伏角。褶曲两翼煤、岩层和轴面的产状要素。褶曲与断层、节理、煤层厚度变化的关系。一、褶皱的识别与观测第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素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轴部埋深较大的大型褶曲（向斜）、大型宽缓的背斜，其轴部常作为井田边界。二、褶皱对生产的影响及处理（2）大型褶曲井田内开拓部署中的处理方法并非所有褶曲轴作为井田边界。背斜轴部—总回风巷；向斜轴部—运输巷道。第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素2、中型褶曲：往往是大型褶曲的次一级构造。轴线选做采区中心，布置采区上、下山（开阔平缓褶皱）。在较紧闭的褶曲轴部，次一级构造往往发育，因此常以褶曲轴作为采区边界。当褶曲较宽缓，而规模不太大时，可布置单翼采区，工作面直接推过褶曲轴部。第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素3、小型褶曲（1）采面重开切眼生产：小型褶曲发育地区，常见煤层突然增厚或变薄，甚至不可采，使工作面无法通过而需重开切眼。（2）采面运输巷改造取直：运输巷一般60m内不能有大的弯曲。但煤平巷由于小褶曲的出现而弯弯曲曲。第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素三、节理对生产的影响及处理1、影响钻眼爆破效果2、影响开采效率在回采高变质和低变质煤层时，根据节理面的方向和发育程度，合理布置回采工作面，以提高生产效率。效率高倾向西节理发育，另一组不太发育效率低第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素3、影响顶板控制方法煤层顶板岩石节理发育时，工作面顶板支护一般不能用顶柱，而要采用顶梁，并且顶梁不能平行主要裂隙组方向，应与主要裂隙组有一定交角，以防止顶板沿裂隙面冒落。第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素4、影响工作面布置当煤层顶板节理发育时，回采工作面布置要考虑节理的方向，以利于顶板支护。如果工作面平行主要裂隙组方向，容易发生冒顶事故。因此工作面布置最好与主要节理组方向有一定交角或接近垂直。第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素断层破坏了煤层的连续性和完整性，对煤矿生产造成了很大的影响。1、分类根据断层落差分为：特大型断层落差大于50m；大型断层落差50~20m；中型断层落差20～5m；小型断层落差小于5m。四、断层对生产的影响及处理第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素2、影响断层对煤矿生产的影响主要表现在7个方面：（1）影响井田划分（2）影响井田开拓方式（3）影响采区和工作面布置（4）影响安全生产（5）增加煤炭损失量（6）增加巷道掘进量（7）影响煤矿综合经济效益第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素a.井田边界和采区边界的确定凡是井田内遇到落差大于50m的特大型断层时，应以该大型断层作为井田边界。3、处理（1）开拓设计阶段对断层的处理第二节地质构造第六章影响煤矿生产的主要地质因素b.井筒位置的选择：尽可能避开大断层如果井筒布置在断层带上，不但压力大，施工困难，而且易造成煤层和含水层接近甚接触，给井筒延深带来困难。