影响煤矿生产的主要地质因素ppt课件.ppt

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 3.5m 1.3m 中厚煤层 3.5-10m 1.33.5m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58缓倾斜煤层 58 825 倾斜煤层 10452545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5020m； 中型断层落差205m； 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。 一般立井井筒要布置在倾角较大的大断层下盘，距断层3050m以外的位置。 井底车场的位置要避开断层带。 斜井井筒也要以同样的原则处理。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,c.运输大巷的布置,运输大巷是长期使用的主要巷道，须布置在较坚硬的岩层中，且尽量少改变方向。但在断层错动处，断层上、下盘的煤岩层位移较大，甚至与另一盘的含水层相遇，因此必须考虑巷道的改道问题。,避免煤层软岩层改道,避免遇到含水的灰岩层而改道,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,d.采区内块段的划分,被断层切割破坏的地区，要综合考虑断层的位置、落差、被切割块段的大小和形态，以及已有的生产系统等因素来划分开采块段，要尽可能地将较大断层留在各块段之间的煤柱当中。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,（2）回采阶段对断层的处理,a.采用强行通过的方式,普采和炮采工作面内，断层落差小于煤厚度。综采工作面内，断层两盘对接部分的煤厚大于液压支架的最小支撑高度；断层两盘对接部分的煤厚小于液压支架的最小支撑高度，但煤层顶底板岩性较软，采煤机能切割时。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,b.采用重开切眼的方法,当断层落差大于煤厚时，对于倾向断层或斜交断层可采用重开切眼的方法，即提前在断层另一盘重新开掘切眼，待工作面推进到断层处，停止回采，工作面搬家到新切眼内继续开采。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,c.采用划小工作面的方法,当断层落差大于煤厚时，对于走向断层（一般落差大于2米，且分布较大），可在断层两侧补掘中间平巷，把原来一个采面划分为两个采面分别回采。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,五、断层揭露前的征兆 1、煤层和顶底板岩石中裂隙显著增加，一般越靠近断层增加越明显。 2、煤层产状发生显著变化。这是由于断层两盘相互错动，牵引附近煤岩层变形的结果。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,3、煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行现象。这是由于煤层较松软，或者顶底板岩石力学性质差异较大，在受到断层挤压和揉搓时，不同部位存在差异变形所致。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,4、煤层结构发生变化，滑面增多，出现揉皱和破碎现象，煤呈鳞片状、粉末状，常有小褶曲出现。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,5、在大断层附近常伴生一系列小断层，这些小断层与大断层性质相同，是大断层的伴生小构造。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,6、在高沼气矿井，巷道中的瓦斯涌出量有明显变化的地段可能有断层存在。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,7、充水性强的矿井，巷道接近断层时，常出现滴水、淋水以至涌水等现象。这是由于上部含水层或其它水体沿断层附近裂隙下渗所致。,第二节 地质构造,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,断层出现征兆和使用时应注意的问题，可简要归纳为几句话： 产状煤厚生巨变，揉皱破碎光泽暗，节理增加有规律。瓦斯增大显驼峰，滴水淋水或涌水，反常现象放在心，综合起来再确定，以防“草木皆成兵”。,一、岩浆侵入体的观测二、对生产的影响三、侵入煤层的处理方法,重点、难点： 岩浆侵入对采煤的影响及处理方法。,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,一、岩浆侵入体的观测,1、侵入体的岩性,岩性的观察与描述包括颜色、矿物成分、结构、构造等，初步判定岩石类型。必要时，要采取岩石标本进行磨片，然后用显微镜进行观察。,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,2、岩浆侵入体的产状 岩墙：岩浆通常垂直煤层侵入。 岩床：岩浆沿煤层层面方向侵入的层状侵入体。它可以沿煤层顶、底中间侵入，也可吞蚀整个煤层。,3、岩浆侵入体的形态 根据矿井观测有以下几种：层状、似层状、浑圆状、串球状、树枝状。 厚层侵入型：整个煤层被侵入体所代替。 层状侵入型：侵入到煤层的任何部位，侵入体与煤层接触时，煤层呈波浪状。,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,浑圆状侵入型：煤层中侵入体呈孤立的大小不等的浑圆状，常发育在侵入严重地区的较远地段。,厚层侵入型 层状侵入型,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,串球侵入型：扁豆状、树枝状。,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,4、侵入体与断裂构造的关系 一种是岩浆沿断裂侵入：断裂对侵入体起控制作用。 一种是断裂切断侵入体：断裂对侵入体有改造作用。,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,二、岩浆侵入对煤矿生产的影响 1、减少煤炭储量。 2、使煤质变差，灰分增高，粘结性减弱，降低了工业价值。 3、破坏了煤层的连续性和均一性。煤层不连续，使采区、工作面布置困难。,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,1、对岩墙的处理：,三、岩浆侵入煤层的处理方法,回采遇岩墙：根据岩墙的大小与分布情况，决定是重开切眼还是分2个工作面回采。 岩墙沿倾向或斜交方向分布，重开切眼。 沿走向分布较大的岩墙，将工作面分成上、下两个小面回采。,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,1、对岩墙的处理：,三、岩浆侵入煤层的处理方法,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,2、对岩床的处理： 先用探巷和钻孔圈定范围，然后决定回采方案。 （1）对大片岩浆分布区，采区、工作面布置时要设法避开。 （2）对串球状侵入体，工作面可直接推过。 （3）对于厚煤层中部的侵入体，可进行分层回采。,第三节 岩浆侵入煤层,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,二、瓦斯的赋存状态,第四节 矿井瓦斯,三、瓦斯的成因,一、瓦斯的生产与性质,四、瓦斯含量的研究,五、影响瓦斯含量的地质因素,六、矿井瓦斯涌出量和瓦斯等级,八、影响煤与瓦斯突出的因素,七、煤与瓦斯突出类型,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,一、瓦斯的生成与性质,瓦斯：是指在煤矿生产过程中，从煤和围岩中释放出来的一种多成分的混合气体。,1、瓦斯的生成,2、瓦斯的性质 瓦斯又称沼气，为无色、无味、无毒，可以燃烧和爆炸的气体。瓦斯中甲烷占绝大多数。比重为0.554，比空气轻，聚集在巷道上部。,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,二、瓦斯的赋存状态 1、游离状态瓦斯：以气体分子自由运动于煤层孔隙和裂隙中的瓦斯。 2、吸附状态瓦斯：吸附在煤基颗粒表面的瓦斯，它往往形成一层薄膜； 3、溶解状态瓦斯：溶解于煤层水中的瓦斯。,吸附气,游离气,溶解气,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,三、瓦斯的成因 瓦斯的形成和煤的形成是同步的，而且贯穿整个成煤过程的始终，但瓦斯大量生成并保存下来，是在煤的变质作用阶段 。 1、生物化学作用阶段 植物成煤第一阶段有机质分解形成瓦斯，此阶段形成瓦斯是大量的，但保存很少，因为此时成煤物质多暴露在地表或埋藏很浅，绝大多数瓦斯都逸散到大气中。,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,四、煤层瓦斯含量 单位体积或重量的煤体内，含瓦斯的体积，单位m3/t、m3/m3、cm3/g，它包括吸附、游离瓦斯。,2、变质作用阶段 成煤的第二阶段过程中，煤炭物质产生热解，发生一系列变化同时产生大量瓦斯。该阶段形成的瓦斯，由于在地下深处，不易扩散，煤矿生产中所揭露的瓦斯绝大部分是这阶段形成。,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,1、煤的变质程度 变质程度越高，产气数量越多，瓦斯含量越大。 变质程度不同的煤，空隙率不同，吸附能力差异较大。,五、影响瓦斯含量的地质因素,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,2、围岩和煤层的渗透性 渗透性好，有利用于瓦斯的运移和排放，煤层瓦斯含量较小，瓦斯分布较均一；透气性差，不利于瓦斯的运移和排放，有利其保存，瓦斯含量较大。,3、地质构造 地质构造对瓦斯的聚积和排放具有双重作用：张性断裂有利于瓦斯排放，压性断裂有利于瓦斯聚积。,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,在煤层顶板岩性致密，透气性差的条件下，在未受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区，一般在背斜轴部瓦斯含量大，向斜轴部小，当顶板为脆性岩层时，则相反。,4、地下水活动 地下水活动区域有利于瓦斯的排放。 5、煤层埋藏深度 煤层瓦斯随深度增大而增加。,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,六、矿井瓦斯涌出量及矿井瓦斯等级,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,1、矿井瓦斯涌出量 （1）绝对瓦斯涌出量 指矿井在单位时间内涌出的瓦斯量，单位用m3/d或m3/min表示。 （2）相对瓦斯涌出量 指矿井在正常生产情况下，平均每产1t煤所涌出的瓦斯量，单位用m3/t表示。（注意与瓦斯含量的区别）,2、矿井瓦斯等级 瓦斯矿井等级：根据矿井的相对瓦斯涌出量和涌出形式划分的矿井等级。 分为三级： 低瓦斯矿井：相对瓦斯涌出量10 m3/t以下且绝对瓦斯涌出量在40m3/min以下； 高瓦斯矿井：相对瓦斯涌出量10 m3/t以上或绝对瓦斯涌出量在40m3/min以上； 煤（岩）与瓦斯突出矿井：在采掘过程中发生过煤（岩）与瓦斯突出的矿井。,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,七、煤与瓦斯突出的类型 煤与瓦斯突出：在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。 1、按照突出的力学特征分类： 突出：高压瓦斯的压缩能； 压出：煤层和围岩中积聚的弹性应变能； 倾出：重力位能。,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,2、按照突出的强度分类： 突出强度：指1次突出的煤量或瓦斯量。 小 型：煤岩突出量小于50t/次； 中 型：煤岩突出量为5099t/次； 次大型：煤岩突出量为100499t/次； 大 型：煤岩突出量为500999t/次； 特大型：煤岩突出量大于1000t/次；,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,八、影响煤与瓦斯突出的因素,瓦斯突出机理：第一种为瓦斯作用说，认为煤内存储的大量高压瓦斯，在突出中起主要的积极作用；第二种为地应力作用说，认为突出主要是地应力作用的结果；第三种为综合作用说，认为突出是地应力、瓦斯压力和煤体结构性能综合作用的结果。,1、煤层瓦斯含量和瓦斯压力的影响 游离瓦斯突出，外界压力减小，吸附瓦斯解析，产生大量游离瓦斯，进而产生高压突出。,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,3、煤结构破坏程度的影响 构造煤的吸附性和透气性好， 影响瓦斯赋存和运移。,2、地应力的影响 重力、集中应力和构造应力。一方面使煤体产生位移和突然破碎，煤由静态变动态；另一方面影响煤体内部结构，控制瓦斯的赋存和运动。,第四节 矿井瓦斯,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,第五节 地温与矿山压力,一、地温,重点、难点： 矿山压力对采煤的影响。,二、矿山压力,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,一、地温,1、地温与矿井热害 地温：地表和地面以下不同深度地方的温度。 矿井热害：指矿井中影响人体健康、降低劳动生产率和危及安全生产的热、湿作业环境。,第五节 地温与矿山压力,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,2、矿井热害源 指产生矿井高温热害的热量来源。 包括地热、空气的自然压缩热、机电设备生热、煤炭或矿石氧化生热、人体散热等。,3、矿井热害的防治 生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26度，若温度超过时，必须缩短人员工作时间，并给予高温保健待遇。采掘工作面温度超过30度时，机电设备硐室超过34度时，必须停止作业。,第五节 地温与矿山压力,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,矿山压力与顶板活动 （1）矿山压力,二、矿山压力,矿山压力：存在于采掘空间围岩内的力；原始应力：天然存在于岩体中的应力；采动应力：受采掘影响在岩体内重新分布后形成的应力；,第五节 地温与矿山压力,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,主要内容,二、陷落柱的成因,一、陷落柱的定义,三、喀斯特洞穴致塌机理,四、陷落柱的特征,五、陷落柱出现前的征兆,六、对生产的影响及处理,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,由于煤层下伏碳酸盐岩等可溶性岩层，经地下水强烈溶蚀，形成空洞，从而引起上覆岩层失稳，向溶蚀空间冒落、塌陷，形成筒状或似锥状柱体。,一、概念,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,岩溶洞穴的发育和岩溶洞穴塌陷是形成陷落柱的根本原因。 1、地质条件 岩溶发育必须具备以下4个条件：有可溶性岩层存在； 可溶性岩层透水；水具侵蚀性； 水要流动。 2、形成过程 水的侵蚀 岩石溶解 上覆岩层塌陷。,二、成因,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,喀斯特洞穴是形成陷落柱的前提条件，但并不是所有的喀斯特洞穴都会塌落成陷落柱。导致喀斯特洞穴塌陷是有条件的，目前有以下几种致塌机理。,三、塌陷机理,1、重力塌陷2、真空吸蚀塌陷3、物理化学作用综合塌陷,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,四、陷落柱的特征 1、陷落柱的基本形态 （1）陷落柱的平面形状 陷落柱的平面形状是指陷落柱与某一层面(如煤层顶底面)或地表面相交切的形状。 陷落柱的平面形状绝大多数为似圆形和椭圆形，也有长条形和不规则形。 为了表征陷落柱的平面形状，用长轴长度、短轴长度、长短轴比值和长轴方向来表示。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,（2）陷落柱的剖面形状 陷落柱的剖面形状与所穿透岩层的岩性有关。在坚硬岩层，如砂岩、砂砾岩、石灰岩中，由于岩石坚硬不易塌陷，柱体呈现上小下大的锥状，柱面与水平面夹角在60o80o之间。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,在第四系松散沉积层或含水较多的松软岩层(如裂隙发育的泥质页岩)，由于岩层松软极易塌陷，陷落柱体呈现上大下小的漏斗状。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,其它形状,某矿实际揭露的一个陷落柱，穿过几个煤层，各煤层破坏程度不一，柱体平面面积大小不一，轴心偏离也大。可见陷落柱剖面形状很不规则，但总体上还是呈现为锥形柱体。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,2、陷落柱的出露特征 （1）陷落柱的地表出露特征 a.盆状凹陷 凹陷区岩层层序遭到破坏，而其周围岩层层序正常，岩层产状稍向凹陷中心倾斜。凹陷区常被黄土覆盖，在黄土层上常长满茂密的植物，较易识别。,b.柱状破碎带 在沟谷两侧的自然剖面或公路、铁路两侧的人工剖面上常可见到一些柱状破碎带，此即陷落柱在地表的出露。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,（2）陷落柱的井下出露特征 柱面特征：陷落柱柱面呈不规则状。坚硬岩石不易塌落，呈突出状；松软岩石容易塌落，呈凹进状。,柱体特征：柱体多为较新层位的岩石碎块或第四系松散沉积物充填。柱体内塌落岩块岩性混杂、大小不一、棱角明显。,柱内沉淀物：陷落柱的柱面及柱体内裂隙面上常见到红色的铁质、白色的钙质或高岭土质沉淀物，有时还可见到新生界泥质沉积物。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,五、陷落柱出现前的预兆 1、 产状变化 陷落柱在陷落过程中，由于牵引作用使围岩向陷落中心倾斜，倾角变化一般4。6。之间，个别可达10。以上，其影响范围一般在1 520m范围之内，少数可达30m。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,2、 裂隙增多 在陷落过程中，陷落柱周围煤岩层产生大量裂隙。裂隙的发育程度与围岩的物理力学性质有关，在脆性岩石中裂隙较发育，在柔性岩石中裂隙较少。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,3、小断层增多 陷落柱周围的煤岩层，由于受塌陷和重力的影响，沿裂隙面向下发生位移产生小断层。此种小断层规模小，走向延长1020m，落差多在0.5m以内，且都是向陷落中心倾斜的正断层。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,4、 煤质氧化 陷落柱附近的煤层，由于地下水作用，易发生氧化。,5、涌水量增大 陷落柱穿过含水层时，将地下水导入矿，当巷道接近陷落柱时，涌水量会骤然增加，有时会发生突水事故。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,六、陷落柱对煤矿生产的影响及处理 1、陷落柱对煤矿生产的影响 （1）破坏可采煤层，减少煤炭储量 由于陷落柱本身及其周围不能开采的煤层，使煤炭储量减少。,（2） 影响正规开采 由于陷落柱破坏，无法布置正规回采工作面。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,（4）影响安全 陷落柱可能是矿井水或矿井瓦斯的通道，影响煤矿生产安全。,（3）影响采掘施工 由于存在陷落柱，必然增加巷道掘进率，增加岩巷工作量，增加支护难度。,第六节 岩溶陷落柱,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,小 结,影响煤矿生产的主要地质因素,煤层厚度变化,陷落柱,矿井地质构造,岩浆侵入体,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,小 结,瓦斯,矿山压力与地温,影响因素,类型,观测及处理方法,煤层顶底板,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,影响煤矿生产的主要地质因素,1、煤层厚度类型。2、煤层厚度变化的控制因素。3、巷道遇断层以前可能什么征兆？4、岩浆侵入体对煤层厚度及煤质的影响。5、陷落柱有哪些井下特征？,作业与思考题,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,8、岩溶发育的四个条件？9、在生产过程中，对陷落柱如何处理？10、煤层顶、底板对煤矿生产的影响。11、瓦斯的定义，瓦斯有哪两种赋存状态？12、影响瓦斯含量的地质因素有哪些？13、影响煤（岩）与瓦斯突出的因素。,作业与思考题,第六章 影响煤矿生产的主要地质因素,