矿井地质及瓦斯地质基础知识课件.ppt

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1、矿井地质及瓦斯地质基础知识讲义,第一部分 矿井地质基础知识,1、煤系地层的概念在煤层自成的同时伴有岩层生成，如果它们是在同一个成煤时期形成的，通常称为某地质时代的煤系地层。2、煤系 煤系即含有煤层的沉积岩系，它们在成因上密切联系，彼此间大致连续沉积。3、煤田 同一地史发展过程中形成的含煤岩系，经后期改造所保留下来的比较连续分布的广大地区，也就是说在地质历史过程中，由含碳物质沉积而成的大面积含煤地带称为煤田。,4、井田 划给一个矿井开采的煤田的一部分 。5、矿区 由于地理、地质、技术、经济等原因将邻近几个井田合起来开发的区域。6、煤层厚度是指煤层层面间，即煤层顶底板之间的垂直距离。可划分为煤层总

2、厚度、可采厚度和有益厚度。煤层总厚度是指煤层顶底板之间各煤分层厚度和夹石层厚度的总和；可采厚度是指在现时经济技术条件下可以开采的厚度或煤分层的厚度总和；有益厚度是指煤层顶底板之间各煤分层的总和。,7、储量计算时煤层厚度确定原则煤层中夹矸的单层厚度不大于0.05米时，夹矸与煤可合并计算。煤层中夹矸的单层厚度等于或大于所规定的煤层最低可采厚度时，被夹矸所分开的煤分层应做为独立煤层一般应分别计算储量。煤层中夹矸的单层厚度小于所规定的煤层最低可采厚度时，煤分层不做为独立煤层。煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，上下煤分层加在一起，做为煤层的采用厚度。当各煤分层的总厚度等于或大于所规定的最低可采厚度，同时夹

3、矸的总厚度不超过煤分层总厚度的12时，以各煤分层的总厚度做为煤层的采用大厦厚度。,8、煤层中的夹矸、结核、包体和化石结核：指成份、结构、颜色、与围岩有明显差别的团块状矿物集合体。包体：指陆源沉积物堆积时，由于水流冲刷而包裹在沉积物中的岩石碎块，其特点是未经分选和磨圆。化石：保存于地层中的古生物遗体和遗迹称为化石。9、煤层结构 指煤层中含其它岩石夹层的情况。可分为: 简单结构和复杂结构两种类型。简单结构: 煤层中局部含或不含夹石称简单结构。复杂结构:煤层中含稳定的岩石夹层一层以上，称复杂结构。,10、煤层顶板分类按其岩石力学性质和移动垮落性质可分为伪顶、直接顶和老顶三类 伪顶:紧靠煤层顶部，厚度

4、一般在0.30.5米以下，容易随采煤同时冒落的岩层。直接顶: 直接位于煤层或伪顶之上的一层或几层岩层，一般在撤柱或移架后容易冒落。老顶：位于直接顶或直接位于煤层之上的坚硬岩层，能维持很大悬露面积，一般不易冒落。11、煤层按厚度如何分类？根据厚度对开采技术的影响可划分为三类，即：,薄煤层 1.3米 中厚煤层 1.33.5米 厚煤层 3.5米12、煤层按倾角如何分类按倾角可划分为：近水平煤层 5 缓倾斜煤层 525。 倾斜煤层 2545 急倾斜煤层 4513、煤（岩）层的产状要素 煤层产状要素指的是煤层的空间形态及展布方向，可用走向、倾向和倾角来表示。,走向：煤（岩）层倾斜层面与假想水平面的交线称

5、为走向线，它是一条水平线。走向线向两边延伸的方向称为走向，它代表了岩层层面在水平方向上的展布（见附图1） 倾向：煤（岩）倾斜层面上与走向线垂直、向下的倾斜线在水平面上的投影所指的方向。它代表了煤层倾斜方向（见附图1）。 倾角：煤(岩)层倾斜层面与假想水平面之间所夹的锐角，也就是倾向线与水平面之间的夹角。倾角大小反映煤层的倾斜程度（见附图1）。,垂直于煤(岩)层走向量取的倾角叫真倾角，其它方向量取的角度均为视倾角，视倾角永远小于真倾角（见附图2）。一般情况下只测煤（岩）层的倾向及真倾角即可。煤（岩）层产状的记录方法一般为：14550；“”左侧（145）为煤（岩）层倾向，右侧（50）为倾角。14、

6、什么叫地质构造？ 在地壳运动过程中，岩层改变了原始的埋藏状态，发生一定的变形或变位，产生新的结构称为地质构造。构造形态主要分为两类：褶皱构造和断裂构,15、地质构造的基本形态沉积岩层和煤层在最初形成时，一般是水平的或近似水平的。同时，在一定范围内分布也是连续完整的。由于后来受到地壳运动的影响，岩层产生了褶皱和断裂，从而改变了岩层和煤层的原始形态和产状，形成了单斜构造、褶曲构造、断裂构造等基本形态。16、单斜构造在一定范围内大致向同一个方向倾斜、倾角也相似的一组岩层所形成的构造。在较大的范围内，单斜构造往往是其它构造的一部分，如褶曲的一翼或断层的一盘。,17、褶皱构造、褶曲、背斜和向斜褶皱构造：

7、岩层受到水平力的挤压而发生波状弯曲，但仍保持岩层的连续性和完整性的构造形态称作褶皱构造。褶曲：褶皱构造中的每一个弯曲为褶曲，褶曲分向斜和背斜。背斜：岩层在剖面上表现为层面突起的弯曲。在水平切面图上表现为核部是老岩层，两翼是新岩层。 向斜：岩层在剖面上表现为层面下凹的弯曲。在水平切面图表现为核部是新岩层，两翼是老岩层。18、褶曲构造对矿井生产有哪些影响？,井田内大中型褶曲影响采区划分和大巷位置的选择；影响工作面布置；顶板压力增大，易发生冒顶事故；瓦斯压力增大，突出危险性增大；煤厚变化影响生产；巷道弯曲，影响运输；影响机械化采煤。19、什么叫断裂构造？地壳中的岩层在力的作用下发生变形，当力达到或超

8、过岩层强度极限时，岩层的连续性和完整性受到破坏，在一定方向和部位的岩层发生破裂或有显著位移，产生断裂，即为断裂构造。断裂构造分为裂隙（节理）和断层。,20、什么叫裂隙（节理）？岩层受力发生断裂后，断裂面两侧的岩体没有发生显著位移。常见的裂隙有开口的、闭口的和隐蔽的三种。裂隙有规则的组合时，叫做节理（裂隙）系统或节理组。21、断层及断层要素岩层沿断层面发生显著位移的断裂构造称为断层。断层要素有：断层面、断层线、断盘和断距。断层面：岩层断裂后，两个断块发生相互错动的错动面。如果位移不是沿着一个面而是沿着一个破碎带发生时，这个带称为断层破碎带。,22、裂隙分类按成因可划分为原生裂隙和次生裂隙原生裂隙

9、是指在成岩过程中形成的裂隙。一般延伸不远，形状不规则、没有共同延伸方向。煤层中仅在光亮型煤的条带内发育。次生裂隙又可划分为构造裂隙和非构造裂隙。构造裂隙是在构造变动作用的影响下岩石形变过程中而产生的裂隙。这种裂隙既可分布在较小面积里，也可发育在广大区域里，可延伸很远、并有一定规律，同时可切穿不同的岩层。非构造裂隙是由外力及重力作用所形成的裂隙。如风化裂隙、滑坡裂隙、崩塌和陷落裂隙，以及减压裂隙等。这种裂隙多局限于地表，规模不大，延长不远，分布不规则，多为开口裂隙。按作用力的性质可划分为剪切裂隙和张裂隙剪切裂隙是指岩石受剪应力作用而形成的裂隙。在岩层中常有两组同时出现构成共轭剪裂隙系“X”型裂隙

10、系。这类裂隙平直而紧闭，延伸方向稳定。在煤、页岩等柔性岩层中常出现光滑的裂面和擦痕。,张裂隙是由张应力引起的裂隙。在褶曲岩层中多在轴部发育并与岩层面近于垂直，或沿已形成的剪裂隙面发育成锯齿状裂隙。张裂隙一般裂口稍微张开，这种裂隙广泛发育于褶曲岩层中，也常发生在断层附近。裂隙面粗糙不平，一般无擦痕，通常延伸不远。按裂隙走向与岩层走向的关系可分为走向裂隙、倾向裂隙和斜交裂隙。裂隙走向与岩层走向平行时，该裂隙即为走向裂隙。这类裂隙裂隙面粗糙，一般没有擦痕，延伸性较差，裂面常张开。裂隙走向与岩层走向垂直时，该裂隙即为倾向裂隙。这类裂隙裂隙面多粗糙开口，延伸不远，并常有矿脉充填。裂隙走向与岩层走向斜交时

11、，该裂隙即为斜交裂隙。这类裂隙性质与剪切裂隙相同。按裂隙走向与褶曲轴向关系可划分为纵裂隙、横裂隙和斜交裂隙裂隙走向与 褶曲轴向一致时，该裂隙即为纵裂隙。,裂隙走向与褶曲轴向正交时，该裂隙即为横裂隙。裂隙走向与褶曲轴向斜交时，该裂隙即为斜交裂隙。纵裂隙和横裂隙一般与岩层面直交，在横剖面或纵剖面中呈扇状分布，其生成与岩层弯曲或枢纽的倾向有关，多为局部张裂隙。斜交裂隙的特征与剪裂隙相同。23、裂隙与井巷布置的关系裂隙发育地段，岩层的稳定性较差，巷道及采区布置一般不要与主要裂隙组的走向平行，最好与之成一锐角或垂直，否则容易造成片帮或冒顶。工作面的推进方向最好与主要裂隙组的倾向一致，可提高掘进效率。24

12、、裂隙与井巷掘进的关系在裂隙发育的煤、岩层中，炮眼布置应尽量垂直于主要裂隙面，以提高爆破效果，炮眼间距也可大些。,煤层顶板岩石裂隙发育时，支架的顶梁不应平等于主要裂隙方向，以防冒顶。25、裂隙与地下水的关系裂隙破碎带是地下水的良好通道，裂隙的发育程度与矿井涌水量有密切关系。特别是张性裂隙与两组裂隙的交汇地带，其富水性与导水性皆强，施工中应予以重视。26、裂隙与矿井瓦斯的关系裂隙不仅是瓦斯赋存的空间，也是运移和释放的通道。如果巷道与主要裂隙组的走向垂直或斜交，一部分瓦斯可向巷道空间散放，如果巷道掘进方向平行于主要裂隙方向，瓦斯不易放散，增加了回采时造成瓦斯突出的危险性。,26、断层的分类根据断层

13、两盘相对移动的方式可将断层划分为正断层、逆断层和平移断层。 根据走向与区域构造线方向的关系将断层划分为：纵断层、横断层和斜断层。根据断层走向与地层产状的关系将断层划分为：走向断层、倾向断层、斜交断层和顺层断层。按照断层在剖面上的组合形态将断层划分为：阶梯状断层、地堑、地垒、叠瓦状构造。按断层在平面上的组合形态将断层划分为：环形、放射性、旋扭、平列式、边幕式、转换等断层。常用的分类方法是第一类。,27、正断层、逆断层和平移断层正断层：在断层两盘相对位移中，上盘相对上升、下盘相对下降的断层称为正断层。 逆断层：在断层两盘相对位移中，上盘相对下降、下盘相对上升的断层称为正断层。 平移断层：岩层断裂后

14、，上下两盘岩层做水平移动，没有明显的位移。28、断层对煤矿生产的影响 大断层影响井田划分； 影响回采工作； 影响安全工作； 造成煤炭资源损失；造成巷道掘进率增高。,29、断层与井巷布置的关系断层的性质规模、断距的大小及断层性质，均可直接影响到井田划分和采区、工作面的布置，同时也影响到巷道和井底车场硐室的布置大型断层是井田划分的主要依据之一，同时也影响井田的开拓方式中型断层(断距15米以上，30米以下)通常会影响到采区的布置，一般可考虑作为采区边界。小断层对采掘工作影响很大。落差大于5米时，往往需要以断层为界，将工作面分成两个进行回采。断层密集时则可破坏整个工作面回采。,30、断层与井巷掘进的关

15、系在煤巷掘进中遇断层时，煤层就失去了其连续完整性，当断层断距大于煤层厚度而致煤层被断失以后，必须及时正确判断断层的性质，寻找断失煤层，避免东挖西掘造成大量废巷巷道通过断层破碎带时，容易片帮、冒顶，应采取有效的支护方式和掘进工艺。31、断层与地下水的关系断层，尤其是张性断层带，是地下水活动和富集的场所。导水断层可以沟通地表水和各含水层之间的水力联系，增加矿井涌水量，甚至可造成井下突水事故，影响或威胁安全生产。因此，必须加强矿井水文地质工作。,32、断层与瓦斯的关系断层破碎带易于聚集大量瓦斯，同时由于断层破碎带附近煤(岩)层抗压强度较低，在瓦斯压力及其它压力的共同作用下，容易发生瓦斯突出，在高瓦斯

16、矿井或有瓦斯突出危险的矿井，在揭露断层和煤层时，应加强安全措施。33、巷道揭露断层前的征兆(103页) 裂缝增加； 煤(岩)产状发生变化；煤层顶底板出现不平行现象； 煤厚、煤层结构发生变化，并出现小褶曲； 大断层附近常伴生一系列小断层； 断层附近常有滴、淋水和涌水现象； 瓦斯涌出量明显增加。,34、井下识别断层的标志 (105页)煤(岩)层不连续； 断层面擦痕、镜面、阶步；断层带构造岩；断层角砾及断层角砾岩碎裂岩糜棱岩片理化岩 牵引现象； 断层两侧派生构造羽状张裂隙羽状剪裂隙拖褶曲,34、陷落柱的形成在我国华北石炭二叠纪煤系地层的基底，存在着有溶洞非常发育的奥陶纪石灰岩，由于受地下水的长期溶蚀

17、，这些溶洞就愈来愈大，在地质构造力和上覆岩层重力的长期作用下，有些溶洞发生塌陷，覆盖在上面的煤系地层随之陷落，由于这种塌陷的剖面为柱状，所以叫陷落柱。35、陷落柱的井下特征形态陷落柱总的形态是一个上小下大的圆锥体。它们在水平切面上多呈圆形或椭圆形，直径大小不一，最大的直径可达几百米(峰峰二矿、阳泉济生井田)高度陷落柱的高度是有限的，因为溶洞塌陷后，上覆地层岩石碎块的体积比原来的体积增大,帮塌陷到一定高度后，整个柱体空间都 被填满,这时塌陷作用便告停止，再往上的煤岩层即可免受破坏。,陷落柱内组成物的特征陷落柱主要由塌陷的岩石碎块组成，这些岩石碎块棱角显著、形状不一、排列紊乱、大小混杂。大的岩块直

18、径可达数米，省的仅几厘米，岩块与岩块之间，充满着岩粉、煤粉、和各色粘土，胶结差，多未成岩。柱内有的无水，有的有淋水现象。据统计，瓦斯涌出量一般比正常区高23倍。与围岩的接触关系陷落柱与围岩的接触关系多呈不规则的锯齿状，界线明显。在接触处，围岩的产状基本正常，接触带附近的煤层及顶板一般无牵引现象，在井下煤巷掘进中遇到陷落柱后，穿过柱体仍可见到原煤层。陷落柱轴线与围岩产状的关系多数矿井的观察结果表明，陷落柱的中心轴与围岩层面近似垂直。岩层倾斜，则陷落柱也歪斜，在水平投影图上，各煤层的陷落范围不会完全重叠，井下陷落的范围比地表大，其边缘向上山方向移动。,36、陷落柱的探测目前，井下陷落柱的探测方法主

19、要有钻探、巷探和物探。钻探是生产矿井探测陷落柱的常用手段，用物探方法探测陷落柱使用最广泛的是坑透仪。利用坑透仪探测陷落柱，是根据煤层与陷落柱电性的不同。陷落柱电阻率低，煤层电阻率高。37、陷落柱对矿井生产的影响和危害(128页)破坏可采煤层，减少煤炭储量降低采掘效率，提高生产成本妨碍机械化的使用，影响正常开采造成矿井突水，危及矿井安全。,38、煤层底板等高线图上煤层的产状要素的确定在煤层底板等高线图上: 等高线的延伸方向就是煤层的走向，可用象限角表示。倾向与走向垂直，并指向标高值低的方向。而倾角则可通过公式(tga=高差/平距)计算获得。39、煤层底板等高线图上褶皱构造的判断煤层底板等高线为封

20、闭曲线时，由边缘向中央等高线标高值逐渐增大，则为穹窿构造；相反，若标高值逐渐减少，则为盆地构造。 等高线凸出方向，若是标高升高则为向斜；若等高线凸出方向是标高降低方向则为背斜。倒转褶曲煤层底板等高线表现为不同标高的等高线交叉,40、煤层底板等高线图上断层的识别断层在煤层底板等高线图上表现为等高线中断。 因为断层有上下两盘，所以一条断层一般有两条交面线，上盘交面线用“点划线”表示，下盘交面线用“叉划线”表示。 一般情况下，正断层表示煤层底板等高线中断缺失，在交面线之间呈空白区；逆断层表示煤层底板等高线在交面线之间为重叠区，即上下两盘重复区。41、煤层底板等高线图上断层的落差的确定正断层：将等高线

21、从一盘交面线的A 点沿等高线走向延长交于另一盘交面线的B点。则A、B两点的标高差即断层的落差。逆断层：煤层底板等高线中某一条等高线与两条交面线各有一个交点M、N，则M、N两点的高差即逆断层的落差,42、煤层底板等高线图上断层产状的确定交面线上同标高的交点的连线即为断层面的走向； 垂直于断层面的走向线并指向断层面走向线低标高值的方向即为倾向。 断层面的倾角可根据任意两条断层走向线的高差及水平距离作图计算而得。,第二部分 瓦斯地质基础知识,43、突出煤层及突出煤系一般来说，凡是发生过煤与瓦斯突出的煤层统称为突出煤层。为叙述方便，我们把突出煤层所属的含煤岩系简称为突出煤系，而不含有突出煤层的煤系简称

22、为非突出煤系。 据调查统计，突出煤系瓦斯较大，且具有良好的瓦斯形成和赋存的沉积条件，它与非突出煤系的主要区别是瓦斯赋存条件的差异。 华北突出煤系主要是早二叠世山西组，还有一部分属于早、中侏罗世。 华南突出煤系主要为晚二叠世龙潭组、早石炭世测水组和晚三叠世安源组等,44、非突出煤系的沉积特征 煤系薄，含煤性差。 煤层顶板或底板一般为较厚的砂岩或石灰岩 煤系岩性组合中粗碎屑岩发育煤系上覆和下伏地层一般为岩溶较发育的石灰岩，或者是煤层距松散沉积物距离较近。45 、突出煤系的沉积特征 突出煤系厚度一般较大，含煤性较好，含煤系数较高。如湖南晚二叠世龙潭组、早古炭世测水组，河南早二叠世山西组等 岩性、岩相

23、在横向上比较稳定，沉积物粒度通常较细，细碎屑岩中泥岩所占比例较大。,煤层顶板一般为泥岩、粉砂岩或夹泥岩的砂岩 泥质岩的矿物成份以粘土矿物为主，粉砂岩和砂岩的胶结物以粘土矿物与泥质物为主 矿井揭露的巷道岩壁一般比较干燥，水文地质条件简单，矿井涌水量小，有些水大矿井在突出危险带内水文地质条件仍很简单 46、煤层煤层围岩特征与瓦斯赋存的关系煤层围岩主要指煤层直接顶、老顶和直接底板等在内的一定厚度范围的层段。煤层围岩对瓦斯赋存的影响，决定于它的隔气、透气性能。一般来说，当煤层顶板岩性为致密完整的岩石，如页岩、油母页岩时，煤层中的瓦斯容易被保存下来；顶板为多孔隙或脆性裂隙发育的岩石，如砾岩、砂岩时，瓦斯

24、就容易逸散。,瓦斯之所以能够封存于煤层中某个部位，并使之具有突出的可能，与该部位围岩透气性低，造成有利于封存瓦斯的条件有密切条件。根据煤层围岩对瓦斯赋存的影响，可将其划分为封闭、半封闭和开放等三种形式。与瓦斯保存或逸散有着的围岩特征主要有孔隙性、渗透性和孔隙结构 47、煤的变质程度与瓦斯的关系 在煤化作用过程中不断地产生瓦斯，煤的煤化程度越高，产生的瓦斯越多。这是因为：第一，煤层瓦斯的产出量直接依赖于煤化程度；第二，随着煤化程度的加深，煤的气体渗透率下降，气体沿煤层向地表方向运移也就更慢；第三，变质程度赿高，煤的吸附能力赿加大，煤层中可以滞留更多的气体。,48、区域地质构造与瓦斯赋存的关系褶皱

25、构造与瓦斯赋存的关系 ：褶曲类型和褶皱复杂程度对瓦斯赋存有影响。封闭的背斜有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造或称圈闭构造。据山西省资料，高沼矿区基本分布在向斜轴部、背斜鞍部、鼻状构造的倾斜端及“S”型背斜转折端等。断裂构造与瓦斯赋存的关系 :地质构造中的断层破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦斯排放条件发生了变化。有的断层有利于瓦斯的排放；也有的断层对瓦斯的排放起阴挡作用，成为逸散的屏障。前者称为开放性断层；后者称为封闭发来断层。断层的开放与封闭性决定于下列条件：断层的性质和力学性质。一般张性正断层属于开放性，而压性或压扭性逆断层封闭条件较好。,断层与地面或冲积层的联通情况。规模大且与地表相通或松

26、散冲积层相连的断层一般为开放性。 断层将煤层断开后，煤层与断层另一盘接触的岩层性质。若透气性好则利于瓦斯排放。 断层带的特征。如断层的充填情况、紧密程度、裂隙发育情况不同，开放、封闭性也有差别。49、其它地质条件对瓦斯赋存的影响 含煤岩系冲蚀 ：含煤岩系的冲刷侵蚀不仅影响瓦斯的生成，对瓦斯也起了泄放作用。因此在这些区域，瓦斯普遍较小。 地下水活动：地下水与瓦斯表现为明显的相逆关系 岩浆侵入 ：岩浆侵入煤层对瓦斯赋存既有形成、保存瓦斯的作用；某些条件下又有使瓦斯逸散的可能。,煤层埋藏深度 ：从理论上分析，在一定深度范围内，煤的甲烷含量随埋藏深度的增大而增加。但是如果埋藏深度继续增大，煤中甲烷含量

27、增加的速度将要减慢。50、地质构造与突出的关系 煤岩层产状及其变化与突出的发生关系密切：在煤、岩层走向，倾向或倾角突然变化的部位，多属于应力集中的块段，应力变化梯度大，这些部位的突出危险性较大。 突出危险性与褶皱紧闭程度、复杂程度有关：形变量增大，突出危险性增加 在不协调褶皱发育的多煤层矿井，不同煤层的突出危险程度和煤层褶皱幅度、强度密切相关 同煤层不同分层比较，突出危险程度决定开层间滑动和层间揉皱的发育程度 在褶皱的不同部位，突出危险性也有较大差别：一般褶曲轴部的突出危险性大于翼部。,51、地应力的概念在研究煤与瓦斯突出时，地应力的概念指的是巷道前方某点所受的各向应力，其中包括地层的重力、由

28、于采动引起的应力集中和地壳运动在岩石内聚集的构造应力。从地质角度主要侧重于对地质构造应力的研究。按地质力学观点，地质构造应力主要是由于地球自转角速度发生变化而引起的，它可以分为古构造应力和现今构造应力两类。古构造应力是指形成各种构造形迹的应力。大量实际资料说明，瓦斯突出区、突出带多数分布在地质构造应力集中的区域。现今构造应力是指现在仍处于变动的构造应力场正在聚集的构造应力。它推动着第四纪的构造变动 。,52、煤层厚度及其变化与瓦斯突出的关系 在煤层厚度较稳定的多煤层矿井:各煤层的突出系危险性决定于煤层的厚度，随着煤层厚度增大，突出危险性增加。 在煤层厚度变化大的矿井：突出多发生在厚煤地段和煤厚

29、变化带。凸透镜状煤包和被薄煤层包围的厚煤地段的突出危险性大。 在煤层厚度变化较大的多煤层矿井：不同煤层相比较，突出危险性随煤厚变化的增大而增强，煤厚变化大的块段比变化小的块段突出危险性大。煤层厚度及其变化对突出危险程度的影响已为大量的突出资料所证实。煤层厚度的大小与生成的瓦斯量多少有关。此外，厚煤层还为瓦斯的储集提供了场所。一些矿井煤层厚度变化时，瓦斯绝对涌出量也明显的正比例变化。,53、煤体结构对瓦斯突出的控制 煤与瓦斯突出发生在煤层中，煤的结构特征对突出也有显著影响。一般，原生结构的煤不发生突出，属非突出煤；受构造应力作用，煤的原生结构遭破坏后所表现出的结构称为构造结构。突出煤层具有构造结

30、构特征。我们把突出煤层的煤结构称为煤体结构，它主要指煤层在后期改造中所形成的结构。根据大量突出点的调查统计，在发生突出的地点及其附近的煤层都具有层理紊乱、煤质松软的特点。人们习惯上把这种煤叫做软分层煤，或简称软煤。在突出矿井，煤质变软是突出的一种预兆。,54、“构造煤”的概念在地质构造应力作用下，煤层比围岩更容易遭到破坏，极易破碎。其形变过程是，首先发生密集的裂隙，使煤碎裂；随后进一步破碎，碎粒在移动过程中由于粒间的磨擦、挤压、揉搓，形成了更小的碎粒，直到成为细粉状。这样的煤已失去原来的条带状结构，而与“构造岩”的涵义近似。所以我们把这种煤称为构造煤。煤的这种遭受破坏的构造结构特征，往往与煤与

31、瓦斯突出的发生有密切关系。按照煤在构造作用下的破碎程度，可将构造煤分为碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤三种类型。,55、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤的分类碎裂煤：煤被密集的相互交叉的裂隙切割成为碎块，这些碎块保持尖棱角状，相互之间没有大的移位，煤仅在一些剪性裂隙裂隙表面被磨成细粉。 碎粒煤：煤已破碎成粒状，由于运动过程中颗粒间相互磨擦，大部分颗粒被磨去了棱角，并被重新压紧。为了描述上的统一，规定其主要粒度在1mm以上。糜棱煤：煤已被碎裂成细粒状或细粉状，并被重新压紧，其主要粒度在1mm以下，有时煤粒磨得很细，只相当于岩石的粉砂级。由于这种煤经历了强烈的形变和发生了塑性流动，因而肉眼和镜下常可以看到流动构造，如

32、长条状颗粒的定向排列等。,56、构造煤的其它一些识别标志镜面和揉皱镜面：构造煤经常有镜面状的擦光面存在。由于构造煤经历过塑性流动，所以镜面往往被揉皱。反映塑性流动的流层一般都以磨光镜面相隔 。揉皱构造：是指煤层在形变过程中形成的强烈的小褶皱。褶皱的界面，有的是煤的条带，但多数不是原来的层理而是构造镜面。具有这种构造的煤也可以称为揉皱煤。鳞片状构造：是指煤在形变过程中被破碎、再压紧，呈片理化状态。这种煤可以称为鳞片煤。其颗粒成为成为碎粒状，但多数是糜棱状。鳞片煤常分布于断层附近，亦可顺层分布，分布于煤层中者其鳞片方向往往斜穿煤的层理。,57、构造煤的形态在井下观测，构造煤呈层状、似层状、团块状、

33、条带状等不同形态，以一层多层、或全层等多种形式位于突出煤层的一定层位或局部构造部位上。 构造煤分层的显著特点是与煤层顶（或底）板或者正常煤分层呈明显的构造不协调现象接触，并表现出特殊的赋存形态，例如发育密集的近于平行排列的劈理、强烈的层间揉皱等。,58、构造煤的研究意义 煤体结构的破坏是构造应力作用的结果，构造煤的破坏程度反映了构造应力的相对大小。 构造煤的分布也受到了构造应力场的制约，与地质构造复杂程度有密切关系，地质构造复杂地带的煤体结构破坏，比相对简单地带严重，突出危险性也相对增大。 地质构造展布，在一定程度上控制着构造煤的分布，构造煤的分布也不同程度地影响着瓦斯突出的分布。 59、煤与

34、瓦斯突出的三个必要条件井田地质构造、煤层厚度及其变化、煤体结构，是控制瓦斯突出发生及其分布的主要地质因素，这三项地质因素是互相联系的，它们是地质构造应力作用的不同表现形式，是瓦斯突出的3个必要条件。,60、矿井瓦斯涌出的概念矿井瓦斯涌出，是指在开拓、掘进、和回采过程中，瓦斯从煤体或岩层中涌向采掘空间的现象。在一般情况下,瓦斯以慢速运移的形式,自然的从煤层、岩层中向井巷空间逸散。矿井瓦斯涌出来源包括开采煤层中的瓦斯涌出、岩层中的瓦斯涌出和邻近煤层的瓦斯涌出3个方面。矿井瓦斯涌出量:是指煤体或岩层在开采过程中涌入井下风流中的瓦斯量。它是确定矿井瓦斯等级、决定矿井瓦斯管理制度以及矿井通风计算等方面的

35、依据。煤矿井下瓦斯涌出的形式可分为普通涌出 、瓦斯喷出 和煤与瓦斯突出三种形式。,61、瓦斯喷出在采掘过程中，高瓦斯从煤层或岩层中迅速大量放出，但不产生搬运煤和岩石的动力现象，不带出煤岩碎块和煤粉，喷发后一般在喷发地点不产生喷发空洞，此种现象称为瓦斯喷出。瓦斯喷出是一种瓦斯流的快速运移，一种特殊的瓦斯涌出现象。62、煤与瓦斯突出采煤生产过程中，在一瞬间（几秒）采煤工作面或巷道某处突然破坏，迅速放出大量瓦斯，同时抛出大量的煤、岩碎块和煤粉，这种现象称煤与瓦斯突出。,这种喷出在短时间内(数分钟甚至数秒钟)产生很大的冲击力量，破坏工作面煤壁，从煤层深处排出大量的煤和瓦斯，并伴有强烈的声响和较大的动力

36、效应，如摧毁巷道支架、推翻巷道中存放的矿车和其它设备、破坏通风设施、使风流反向等等。 突出发生后，在煤体中常常形成腹大口小的梨形、舌形甚至分岔形的特殊孔洞。 突出的煤具有明显的分选现象，含有经粉碎的大量颗粒极细的“狂粉”。 突出发生时，突出物能掩埋人体，涌出的大量瓦斯可以造成瓦斯窒息事故，甚至引起瓦斯爆炸。,63、瓦斯动力现象矿井中有瓦斯参与，且显现有动力效应的现象，统称为瓦斯动力现象。 根据其主要能源和显现特点的不同，可分为突出、压出和倾出三类 64、突出的主要特点抛出物具有明显的气体搬运特征，分选性好，由突出空洞向外，块度和粒度都由粗变细，抛出物可随巷道拐弯，煤堆积的角度小于自然安息角。大

37、型突出时，煤可能堆满数十甚至数百米巷道，在堆积物顶部往往留有排瓦斯道 。由于高压气体对煤的破碎作用，突出物中有大量的极细的煤粉(微尘)，手捻无粒感，有人将其称为“狂粉”。,抛出煤的距离由数米至数百米，大型和特大型突出可达千米以上。 喷出的瓦斯量大超过煤层的瓦斯含量，突出所形成的冲击波和瓦斯风暴，可逆风数十米至数百米，甚至更远。动力效应大，能推到矿车，推移成吨重的巨石，破坏巷道和通风设施。 孔洞形状为腹大口小的梨形、椭圆形、甚至形成奇异的分岔孔洞，孔洞中心线与水平面的角度不定。 64、压出的主要特点抛出物抢种在原来位置的对面，煤堆积的角度一般小于自然安息角。抛出物没有气体搬运的特征，不具分选性，

38、块度和粒度大小不一，有时煤是整体位移，从工作面向外鼓或从底板向上鼓。,有瓦斯涌出，其涌出量一般不大于煤层的瓦斯含量 .动力效应不大，有时可以推移矿车等设备。 压出孔洞形状为口大腹小的楔形、唇形，有时无孔洞。65、倾出的主要特点倾出的煤按重力方向堆积，即堆积在原来位置的下方，堆积角等于自然安息角。倾出的煤无分选性，大小块混杂。 倾出煤的距离一般为几米，只是上山倾出可达几十米。 喷出的瓦斯量取决于倾出煤量及煤层中瓦斯含量，一般无逆风流现象。 动力效应小，一般不破坏支护。 孔洞呈口大腹小的舌形、袋形，孔洞沿煤层倾斜方向延伸。,66、煤与瓦斯突出预兆有声预兆 :煤炭中发出闷雷声、爆竹声、机枪声等煤炮声

39、 响或出现顶、帮煤岩、支架压裂及折断的声 响，当声响由远而近、由小而大、由断续变连 续即是突出危险信号。无声预兆：工作面出现煤壁掉渣、片帮、开裂、外鼓、支架来压。工作面出现地质变化，煤层结构条件变化，层理紊乱、松软、破碎、呈粉状、软分层增厚、干燥、煤壁淡暗无光泽、煤尘增大等。工作面打孔时，出现炮眼变形、卡钻、夹钻、顶钻、喷孔、钻屑量增多；瓦斯忽大忽小，风流中瓦斯浓度增大；煤壁和工作面温度降低、发凉等,67、煤与瓦斯突出的规律突出发生在一定浓度以下。据统计：在我国所有突出矿井中，始突深度最小为50米，最大为640米 。突出一般都 发生在地质构造变化带附近，如断层、褶曲、火成岩侵入地区。煤巷掘进时

40、发生突出的次数最多，其次是发生在采掘工作面，石门见煤时。突出多发生在应力集中区，如巷道上隅角、与煤柱相对应的上下煤层处或采煤工作面里。突出煤层的强度低，透气性小，煤层的原生结构遭到破坏，层理紊乱，光泽暗淡等。突出常发生在受外力冲积的作用下，如落煤、割煤、放炮等工序容易造成突出。突出前常有预兆发生。,68、巷道掘进时预防突出的措施震动放炮水力冲孔钻孔局部瓦斯排放大直径超前钻孔松动爆破煤层高压注水69、在突出煤层中，有下列情况之一者，应视为突出危险工作面在突出煤层的构造破坏带，包括断层、褶曲、火成岩侵入等。,煤层赋存条件急剧变化的区域。采掘应力迭加的区域。在工作面预测过程中出现喷孔、顶钻等动力现象时。工作面出现明显突出预兆。70、突出的发生和发展要经历如下几个阶段 准备阶段 激发(发动)阶段 煤体破碎过程及瓦斯解吸过程的扩展阶段 煤和瓦斯的抛出阶段(上述1、2、3、4阶段有时可循环几次)瓦斯进一步排放阶段,