6 煤矿开采地质条件.ppt

作业： 1、请说明煤的形成过程。 煤岩成分和宏观煤岩类型是什么？两者的区别是？ 3、煤的技术性质包括什么？ 定义？ 4、煤炭的工业分析指标是什么？ 定义？ 5、含煤岩系的定义？ 含煤岩系古地理含有哪些种类，定义6煤矿开采和安全地质条件，6.1煤矿开采地质条件6.2矿山地质构造岩浆侵入煤层岩溶塌陷煤矿气煤层顶板地温和矿山压力，6.1煤矿开采地质条件6.1.1煤层厚度变化6.1.1煤层厚度类型煤层厚度是指煤层顶板与底板岩层之间的垂直距离。 1、按煤层结构分别包括总厚度、有益厚度、采集厚度和最低采集厚度。 煤层总厚度：煤层顶、底板之间各煤层和夹层的总厚度。 有益厚度：煤层顶、底板之间各煤层总厚度。 可采煤厚度：达到国家规定的最低可采煤厚度煤层总厚度。 最低可开采厚度：目前经济技术条件下可开采煤层的最小厚度主要取决于煤层的生产状况、煤质、开采方法和国民经济需求程度。 (我们来比较一下这些概念的差异吧？ (2)，2，煤层厚度不同极薄煤层：0.50.5m薄煤层： 0.51.3m中厚煤层： 1.33.5m厚煤层：3.58.0m厚煤层： 8.0m煤层厚度及其变化是影响煤矿开采的主要地质因素之一。 煤层厚度不同，采煤方法也不同。 3、根据煤层的形态不同，层状煤层分为层状煤层(藕节状、数珠状、瓜藤状)不规则煤层(鸡窝状、扁豆状)马尾状，6.1.1.2煤层的厚度变化控制要素煤层是煤层在石炭化作用下转化而形成的，几乎为层状或层状。 煤厚度变化的原因很多，总体可分为两类：原生变化：含煤岩系统最终形成之前，某些地质因素引起的煤层厚度变化。 (泥炭沼泽、沉积环境)二次变化：含煤岩系形成后，地壳运动、岩浆活动、侵蚀清洗等使煤层厚度发生了变化。 1、泥炭沼泽地基不平整：泥炭沼泽地基不平整导致煤层厚度变化特征： (1)底板不平整，顶板与煤层接触面为平面； (2)煤层变化方向为底板突出方向，煤层厚度为渐变。 (3)煤层别或硅灰由基础隆起区域划分而呈不连续。 2、沉积环境对煤层厚度的影响沉积环境有冲击扇系统、河流系统、湖泊系统、三角洲系统、势垒岛系统、碳酸盐台地系统等。 不均衡沉降湿地基础不均匀，冲击扇系煤层：延伸方向与盆地轴向一致的煤层厚度向盆缘急剧消失，向盆中心变薄，远位扇形煤层最后。 河流体系：曲川：堤后泛滥盆地、废弃河流、煤层为透镜状编织河流：支流间地区、透镜状煤层网状河流：河流间湿地有利于厚煤层形成的三角体系：煤层厚度变化大的煤层延伸方向与沉积趋势平行。 煤系内的年轻人形成煤系后的年轻人侵蚀，3、后期构造变动对煤层厚度的影响(1)褶皱构造对煤层厚度的影响褶皱作用使轴部煤层变厚，在翼部变薄或变尖的煤层产生塑性流动，原生构造和构造被破坏，形成构造煤，鳞片状、粉末状、滑动面、划伤等(2)断裂结构影响煤层厚度的断裂结构对煤层厚度影响不大，但只是对断层附近的煤层有一定影响，结构受压引起煤层厚度变化的特点： a、混凝土和煤层混合灰分升高。 b、顶、底板岩层不完整，裂缝发达，有时与煤交错。 c、煤层变厚变薄区，煤层结构受到破坏，煤呈鳞片状、粉泡状。 d .沿煤层前进或倾向，煤层增厚带或薄带交替出现。褶皱引起的煤厚变化断层引起煤厚变化，4、岩浆岩侵入对煤层厚的影响岩床对煤层厚的影响(岩床对煤层厚的影响和侵入部位：图6-10 )岩壁对煤层厚的影响(与岩壁厚无关)不规则的侵入体对煤层厚的影响(煤质破坏少， 损害煤层完整性)、造成泥浆侵入5、岩浆塌陷柱对煤层厚度的影响塌陷柱：含煤层地层下的霸碳酸盐岩等可溶性岩、地下水侵蚀引起的上霸岩层冒烟(控制因素：地质构造和水文地质条件)塌陷柱破坏煤层连续性，造成储量损失，影响正常开采。 由于岩溶塌陷，煤的厚度变化对生产的影响1、影响开采配置的层厚煤层，由于煤的厚度变薄，只能转变为单层开采。 第一次开采厚煤层，但由于煤层变厚，必须改为分层开采。 2、计划生产工作面内煤层减薄，工作面采矿加快，引起采矿失调。 工作方面一直很紧张。 在开采工作面上，对煤层稳定度的要求更高，煤厚变化影响生产效率3，掘进率增高，为了查明煤厚变化，需要布置勘探路径，煤层尖灭可能会使废路4、采矿率降低煤厚变化，造成面积损失，降低采矿率。 煤层观测、1、煤层观测内容：煤层厚度、煤层结构、煤岩炭质、煤层含水性和煤层顶板。 2、煤层的观测方法：通常同时进行煤层的观测工作和井巷地质目录。 煤层勘探，1、煤层厚度勘探在煤层掘进中的采煤厚度工作2、煤层分支尖灭勘探、煤层厚度变化处理，1、掘进中的处理方法在煤层掘进中的主要巷道掘进中2、直接过度推进采煤工作中的处理方法， 6.1.2矿山地质构造地质构造根据褶皱构造、断层和节理矿山地质构造对其规模和生产的影响程度，可大致分为大型构造：中型构造：小型构造：大型构造：确定井田整体形态和井田边界的大型褶皱和大型断层，并在勘探阶段阐明。 中型构造：指井田范围内影响采区划分和采区巷道布置的下一层褶皱和断层，对煤矿生产影响极大，始终是矿山地质工作的重点。 小型结构：指巷道工程和煤层开采过程中遇到的小褶皱和小断层。 6.1.2.1褶皱的观测和探查1，褶皱结构的识别和观测：1)褶皱结构的识别标识：地层对称反复岩层产生状的规则变化，1，褶皱结构的识别和观测：2)褶皱的观测：对于已确认的褶皱结构，应详细地观测记述以下内容。 褶皱两翼煤，岩层和轴面生产力因素。 皱纹与断层、节理、煤层厚度变化的关系。 2、褶皱轮毂的判断和探测轮毂的实测方法；轮毂的估计方法；3、褶皱对煤矿生产的影响和处理：1)大型褶皱结构：井田分区和影响整个开拓系统的褶皱结构。 (1)褶皱轴线为井田边界： (2)井田内开拓配置中的处理方法：背斜轴部总回风巷； 斜轴部-集中运输通道。 2 )中型褶皱：多为大型褶皱的次一级结构。 (一)轴线选在采矿区中心，配置采矿区上、下山； (2)以轴线为采区边界(闭褶)。 (3)工作面直接按压褶皱曲轴(平缓褶皱)。 3 )小型褶皱： (1)改变煤的厚度。 (2)沿煤开挖，褶子弯曲，巷道弯曲。 (3)影响工作面的长度。以中型封闭褶皱曲轴为采区边界，以中型斜轴为采区中心配置采区山峰，工作面直接推压斜轴，6.1.2.2断层观测与勘探1，断层识别与观测：1)断层识别标志：断层出现以前可能出现的迹象： (1)岩层标志：煤岩层产状急剧变化：断层附近煤岩层为断层的(2)结构标志：煤层厚度变化，煤层顶、底板出现不平行现象：煤层受断层影响易塑性变形，厚度变化。 断层征象和使用应注意的问题是，产状煤的厚度发生了很大变化，褶皱变圆，光泽暗，节理增加。 煤气增加了大驼峰，水滴淋水，水溢出，把异常现象记在心里，综合再确定，防止“草木皆兵”。 2 )断层的观测： (1)断层位置：在测量点确定断层位置，投影到巷道的平面图上。 断层组出现时，要测量各断层面的位置，确定主断层面。 (2)断层面的特征：包括断层面的形态特征、损伤。 (3)断层带特征：断层带宽度和带内构造岩。 (4)断层两侧煤岩层的层位、产状、伴生及衍生结构。 (5)断层状和断碳交线测量。 (六)间隙。 (7)断层的描述。 3 )断失翼煤层的探索： (1)层位比较法： (2)构造性的征兆判定法：根据断层附带生成的小型和小型构造来判断断层的性质的方法。 a、牵引褶皱断层引起的牵引褶皱的b、羽状节理：分布于断层的一侧或两侧，与断层面斜交排列成羽状的节理是由断层两盘的相对运动位移产生的局部应力场的产物。 羽状解理： t断层面呈45，锐角前端指示书盘运动。 羽状节理： S1与断层面大致正交，锐角不稳定的S1S2的角度在15以下，锐角的前端表示t盘的运动。 S2，c的伤痕，步骤从缓解陡坡和陡坡的趋势出发，揭示了该地区已通过盘运动(3)规律类推法掌握的发育特征和规律，确定了断层性质，揭示了断叶煤层寻找方向的方法。 开采时间长，适合资料丰富的矿山。 (4)生产勘探法遇到断层时，通过观测和综合分析，不能确定断层的性质，或者不能确定断层的性质时，需要用生产勘探的方法来解决，其手段是巷道勘探、挖掘、物探。、6.1.2.3矿山地质构造处理1、矿山地质构造处理的基本要求是安全减少煤炭损失2、矿山地质构造处理的基本方法1 )在设计阶段处理构造，选择井筒位置：尽可能避开大的断层带位置，确定井田边界：以大型断层和褶皱轮毂为井田边界， 采矿工作面布置：采矿面尽量以褶皱轮毂为边界，水平与采矿区划分：以断层为边界划分水平；2 )掘进阶段结构处理，运输大巷断层处理：转向与弯曲问题处理，采矿区上(下)山遇断层处理：阶段运输平巷遇断层处理：3) 采矿阶段强行结构处理，重开切口，画出小工作面，a、b，以返回、中型封闭褶皱曲轴为采区边界，中型褶皱：轴线为采区边界(封闭褶皱)，返回、工作面直接推斜轴，中型褶皱：工作面直接推褶皱曲轴。 回来，以中型斜轴为采矿区中心配置采矿区山，中型皱纹：轴线为采矿区中心，配置采矿区上、下山。回来，回来，在平巷阶段遇到断层，回来，强行硬切，回来，切眼，画一个小工作面，、回来，在平巷阶段遇到断层，3 )在采矿阶段强行硬切，切眼，画一个小工作面3 )明确侵入体与煤层、岩层、断裂构造的关系。 4 )观察侵入物对煤层厚度和煤质的影响2，探测侵入物确定侵入物的形状、大小、范围、侵入物边界，确定煤层残留厚度和天然焦厚度，确定火成岩体对开采技术的影响。 3、侵蚀体对煤矿生产的影响及处理方法1 )侵蚀体对生产的影响破坏了煤层的连续性和均匀性。 提高煤层灰分，减弱粘性，降低工业价值。 煤层硬度增大，工程进度下降。 煤层不连续，采区和工作面布置困难。 2 )采矿中的处理方法： (1)对岩壁的处理： a、岩壁向倾斜或斜交方向分布，重新开始切开。 b .沿着方向分布着大岩壁，将工作面分成上下两个小面采集。 (2)岩盘处理： (1)应避免大面积岩浆分布区、采矿区、工作面的布置。 (2)对于球状侵入体，可直接按压作业面。 (3)可对厚煤层中部的侵入体进行分层采矿。 6.1.3.2喀斯特陷落柱的判断和处理，岩溶塌陷：在石灰岩等可溶性岩层地区地下水溶解作用引起的塌陷现象。 1、成因：岩溶发育必要的四个条件： (1)可溶性岩层存在的(2)可溶性岩层的透水(3)水具侵蚀性(4)水流动，2 )井下遭遇塌陷柱前的征兆：1)煤岩层的产状变化，向中心倾斜的2 )裂缝增加的3 )小断层的发育4 )煤被氧化， 光泽变暗5 )气体增加3、凹陷柱的判别标识煤、岩层产状变化的裂隙和小断层增加的煤层中进入破碎岩块的地下水的流入量增加4、凹陷柱的观测和凹陷柱的形状、大小、凹陷柱的柱物质凹陷柱和围岩的接触面、5、凹陷柱的检测： 1 2、巷探：小断面3、物探：1)仪器：电波坑道透视器坑道透视器。 2 )观测方法： (1)同步法(2)定点法、6、塌陷柱处理方法1 )主要开辟巷道遇到塌陷柱：按计划施工。 2 )采矿工作面遇到凹陷柱：处理原则：查明其范围，缩短工作面采矿。 3 )回风巷、运输巷遇到陷落柱：一般直接通过。 6.2煤矿安全地质条件煤矿安全地质条件包括瓦斯、煤尘、煤自燃与低温、煤层顶、底板等。 6.2.1矿井瓦斯、瓦斯：指煤矿生产过程中煤与围岩释放出的多成分混合瓦斯。 主要成分为甲烷，无色无臭无毒气体，难溶于水。 相对密度为0.554 .扩散性强，空气的1.6倍6.2.1.1气体的生成及其规律1，气体的生成与煤的形成是同步的，虽然贯穿煤的过程，但气体大量生成并保存在煤的变质作用阶段。 6.2.1.1气体的生成及其规律1 )在生化作用阶段植物成煤的第一阶段有机质分解(厌氧菌分解)成气，在此阶段成气大量，但保存较少。 这时，变成煤的物质多露出地表，埋藏在地表，所以大部分的气体都会排放到大气中。 2 )变质作用阶段为煤的第二阶段过程中，煤物质热分解，发生一系列变化的同时产生大量气体。由于该阶段形成的气体在地下深处难以扩散，因此煤矿生产中暴露的气体大部分在该阶段形成3 )油气田气体侵入周围的含油层，6.2.1.2气体的活化状态1 )游离状态气体：气体分子在煤层的空隙和裂缝中自由运动的气体。 2 )吸附状态气体： (1)吸附气体：煤岩体表面吸附的气体常常形成薄膜。 (2)吸收气体：气体分子进入煤体内，与煤分子紧密结合形成固溶体。 3 )影响溶解态气体、6.2.1.3气体含量的地质因素：煤的变质程度：变质程度越高，生成气体越多。 围岩与煤层透气性：透气性差，有利于瓦斯保存。 地质构造：地质构造对瓦斯积聚和排放有双重作用。 煤田埋藏深度：煤层气成分浅深四带第一带： N2-CO2带： CH4=010%、N2=20-80%、CO2=2080%第二带： n2带： CH4=020%、N2=80100%、CO2=020%第三带： N2-CH4带： ch4=20-20 n2=20-80% co2=020%第四带： CH4带： CH4=80100%，N2=020%，co2=020%地下水活动：6.2.1.4煤(岩)和气体在地应力和气体的共同