煤层对煤矿生产的影响.ppt

第一篇影响煤矿生产的地质因素 第一章煤层的影响第二章构造的影响第三章其他因素的影响岩浆侵入煤层喀斯特陷落柱矿井瓦斯煤层顶底板地温 第一章煤层对煤矿生产的影响第一节煤层 一 煤层顶底板及其稳定性二 煤层的结构三 煤层的形态四 煤层的厚度及变化 第二节煤厚变化对煤矿生产的影响及处理 一 煤厚变化对煤矿生产的影响二 煤厚变化的探测与预测三 煤矿生产中对煤厚变化的处理 可以发育不完整 1 顶板指位于煤层上方一定距离的岩层 伪顶 是指直接位于煤层之上极易跨落的较薄岩层 通常是由碳质页岩等软弱岩石组成 厚度几至几十cm 很难保留在工作面空间上方 常随采随落 直接顶 是指位于伪顶上部1 2m厚的细砂 粉砂或泥岩层 较稳定 随着回柱放顶能自行垮落 基本顶 是指位于直接顶上方厚而坚硬的砂岩 灰岩层 能长时维持很大悬露面积不自行垮落 亦称老顶 一 煤层顶底板及其稳定性 1 顶板的划分 按岩性 厚度及稳定程度 第一节煤层 2 煤层与顶板的接触关系 明显接触 说明沉积环境变化较快 过渡接触 沉积环境是渐变的 常有不到1m的伪顶存在 冲刷接触 煤层与顶板沉积环境是剧变的 第一节煤层 2 底板指位于煤层下方一定距离的岩层 煤层底板以泥岩 粘土岩最为常见 通常呈团块状 它往往是当初沼泽中生长植物的土壤 富含植物根茎化石和不规则滑面 所以俗称根土岩 根土岩常含有伊利石 蒙脱石 高岭石和其它粘土矿物 尤以高岭石最富集 可形成具有工业价值的耐火粘土矿层 指煤层之下与煤层直接接触的岩层 岩性以碳质泥岩最为常见 厚度不大 常为几十厘米 指位于直接底之下的岩层 其岩性多为粉砂岩或砂岩 厚度较大 第一节煤层 3 煤层顶 底板的稳定性及其影响 对巷道 采面的维护和正常生产循环影响很大 如果顶板松软 容易发生冒顶事故 反之 如果顶板过于坚硬 则造成放顶困难 灰岩 砂岩为顶板 它们是矿井充水的重要来源 如底板为遇水膨胀的粘土岩 会引起底鼓或软岩涌入巷道 破坏巷道 影响运输 因此 在煤田地质勘查和煤矿生产过程中应加强对煤层顶 底板岩性和岩石力学性质的研究 第一节煤层 1 煤层顶底板对生产的影响 影响工作面的连续推进工作面遇断层时 坚硬的顶底板不利于挑顶挖底的方式通过断层 工作面不得不重开切眼 顶底板的破坏可能导致突水华北地区下组煤的安全开采是一个重大课题 影响支护不同类型的顶板影响到支护的密度 支护形式 底板松软将失去对顶板的支撑作用 2 煤层顶底板条件的研究方法 收集有关资料 顶底板岩性组合 厚度 层理和裂隙发育情况 研究井田地质构造展布规律对顶板条件的影响 折曲 断层和节理裂隙 进行采样测试物理力学性质 了解岩石坚固性 可塑性 吸水率 观测顶底板矿压数据 编制顶底板条件类型图和顶底板地质险情分析图底板研究主要的采动破坏深度 机理 规律等研究 经常采用的方法 注水法 超声波 地质雷达 应力应变观测法 国内在底板破坏研究方面占有领先水平 二 煤层的结构 1 含义 指煤层中所含夹矸层的情况 2 分类 简单结构煤层 不含夹石层复杂结构煤层 含有夹石层3 夹矸的物质来源 主要取决于泥炭沼泽所处的沉积环境 4 煤层结构的影响 对采煤方法 采掘机械的选择和原煤质量等 都有一定影响 当煤层中含有较厚夹矸时 可实行煤分层的分采 当煤层结构复杂而难以分采时 夹石将掺入煤中 使原煤质量降低 因此 在煤田地质勘查阶段 就应查明煤层结构 并作出原煤质量的初步评价 第一节煤层 第一节煤层 1 含义 指煤层的空间展布特征 2 常见形态有 层状 藕节状 串珠状 鸡窝状 透镜状 扁豆状等 3 分类 按煤层的成层连续性 厚度变化及可采情况 可分三类 1 层状煤层 煤层呈层状连续 层位稳定 厚度变化小或规律 在一个井田范围内全部或大部可采 2 似层状煤层 煤层基本连续 层位较稳定 厚度变化较大且无规律 可采范围不稳定 3 不规则状煤层 煤层基本不连续 层位不稳定 厚度变化大且无规律 可采范围小于不可采范围 三 煤层的形态 第一节煤层 1 概念 煤层顶 底板岩层之间的垂直距离 总厚度 是煤层顶 底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和 有益厚度 指煤层顶 底板之间各煤分层厚度的总和 可采厚度 指在当前经济技条件下适于开采的煤层厚度 最低可采厚度 按照国家当前有关技术政策 依据煤种 产状 开采方式和不同地区的资源条件 影响因素 所规定的可采厚度的下限标准 四 煤层的厚度 第一节煤层 2 结构类型 3 复杂结构煤层采用厚度的规定 单层厚度煤分层总厚的1 2时 按 处理 4 煤层的厚度分类 0 3 0 5m极薄煤层 8m巨厚煤层 第一节煤层 1 地壳不均衡沉降2 泥炭沼泽基底不平3 冲蚀4 构造挤压5 岩浆侵入6 岩溶陷落柱 原生原因 后生原因 5 煤层厚度变化的原因 第一节煤层 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 聚煤面积不断缩小的分叉类型 1 地壳不均衡沉降 第一节煤层 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 2 泥炭沼泽基底不平 第一节煤层 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 3 冲蚀 第一节煤层 后生冲蚀 含煤岩系形成以后 发生侵蚀冲刷而引起的煤层厚度变化 如河流后生冲蚀 次生冲蚀的特征 1 冲蚀规模较大 煤 顶板及底板均被冲蚀 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犬齿交错 第一节煤层 同生冲蚀 后生冲蚀 海蚀 第一节煤层 褶皱 断裂都能造成煤厚变化 构造挤压引起煤层厚度变化的特点 a 岩石角砾与煤层混杂 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 4 构造挤压 第一节煤层 第一节煤层 第一节煤层 5 岩浆侵入 6 喀斯特陷落柱 第一节煤层 一 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 降低回采率 第二节煤厚变化对煤矿生产的影响及处理 第二节煤厚的影响及处理 二 煤厚变化的探测与预测 一 煤层的观测与煤厚探测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7 10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 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 滴水 湿 淋水 含水 涌水 煤层产状 第二节煤厚的影响及处理 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 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 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 煤层观测点的布置应按实际情况 一般用沉积岩石学方法来鉴定煤层顶底板 煤岩分层描述的观测点 尽可能选择在新鲜的连续剖面上 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 第二节煤厚的影响及处理 第二节煤厚的影响及处理 2 煤厚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15 20米 第二节煤厚的影响及处理 第二节煤厚的影响及处理 b 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10 20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 第二节煤厚的影响及处理 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 既测量实际采高 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5 10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 第二节煤厚的影响及处理 煤层呈多层次比较稳定的分叉在稳定且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 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 第二节煤厚的影响及处理 2 分叉 尖灭煤层的探测一般分三种情况 3 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 第二节煤厚的影响及处理 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 4 河流冲刷的煤厚变化探测工作在巷道中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 第二节煤厚的影响及处理 第一节煤层厚度变化 第二节煤厚的影响及处理 二 评定煤层稳定性的主要参数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 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 第二节煤厚的影响及处理 三 煤层厚度变化的预测 煤层厚度变化的预测四个步骤 首先是全面了解本井田所属煤田的成煤古地理环境 地质构造 煤系组成及含煤性变化情况 其次是深入调查包括勘查钻孔及采掘工程揭露的所有煤层出现厚度变化的地质特征 仔细判别变化原因 再次是分析研究煤 岩层产状 构造形迹展布 煤层与夹石层变化 顶 底板岩性岩相组和与分布以及它们与煤层厚度变化之间的关系 最后是系统整理资料的基础上编制预测图件 第二节煤厚的影响及处理 例一 煤层冲蚀薄化的预测内容1 研究煤田地质资料 2 观察煤层冲蚀现象 3 测定冲蚀带的宽度与切割深度 4 推断古河流的流向 5 判别古河道的弯曲 6 绘制煤层冲蚀平面图 例二 煤厚构造变化的预测方法煤厚的构造变化的预测是在基本搞清井田地质的构造型式 各种构造展布规律及其煤厚变化之间的关系这一基础上进行的 第二节煤厚的影响及处理 三 煤矿生产中对煤厚变化的处理方法 一 掘进中的处理方法 根据具体情况确