影响煤矿生产的主要地质因素ppt课件

1、一、煤层厚度变化的缘由及变化特征一、煤层厚度变化的缘由及变化特征一煤层厚度的原生变化一煤层厚度的原生变化指泥炭层堆积过程中，在构成煤层顶板岩层的堆积物覆盖以前，由指泥炭层堆积过程中，在构成煤层顶板岩层的堆积物覆盖以前，由于地壳活动，堆积环境变化等各种地质要素的影响而引起的煤层形于地壳活动，堆积环境变化等各种地质要素的影响而引起的煤层形状和厚度变化。状和厚度变化。 地壳不平衡沉降地壳不平衡沉降 I-厚煤带厚煤带 II-煤层分叉带煤层分叉带 III-煤层尖灭带煤层尖灭带 泥炭沼泽基底不平泥炭沼泽基底不平 河流同生冲蚀河流同生冲蚀 海水同生冲蚀海水同生冲蚀 指煤层被堆积物覆盖以后，或煤系构成以后指煤

2、层被堆积物覆盖以后，或煤系构成以后 河河 流流 冲冲 蚀蚀 构造变动构造变动 岩浆侵入岩浆侵入 岩溶陷落岩溶陷落 二、煤层厚度变化对煤矿消费的影响二、煤层厚度变化对煤矿消费的影响1影响采掘部署影响采掘部署影响到煤矿开采设计和采掘部署。例如原为一次采全影响到煤矿开采设计和采掘部署。例如原为一次采全厚的煤层，由于煤层增厚必需改为分层开采。又如在厚的煤层，由于煤层增厚必需改为分层开采。又如在已开辟区内，由于部分地段煤层出现底凸变薄或河流已开辟区内，由于部分地段煤层出现底凸变薄或河流剥蚀使部分区段不可采，需求重新设计采区和任务面。剥蚀使部分区段不可采，需求重新设计采区和任务面。2影响采煤工艺影响采煤工

3、艺我国的采煤工艺，按机械化程度的上下依次为综采、我国的采煤工艺，按机械化程度的上下依次为综采、高档普采、普采、炮采，不正规开采等五类。煤层厚高档普采、普采、炮采，不正规开采等五类。煤层厚度的变化直接影响采煤工艺、采煤方法的选择。度的变化直接影响采煤工艺、采煤方法的选择。特别是综采对煤层厚度的稳定程度要求更高。假设煤特别是综采对煤层厚度的稳定程度要求更高。假设煤层变薄甚至小于液压支架的最小高度时，需求添加破层变薄甚至小于液压支架的最小高度时，需求添加破顶或破底工序，影响消费效率，甚至会因煤层变薄使顶或破底工序，影响消费效率，甚至会因煤层变薄使任务面中断消费。任务面中断消费。 3影响方案消费影响方

4、案消费采煤消费是多工序按方案延续作业，假设回采任务面采煤消费是多工序按方案延续作业，假设回采任务面内煤层厚度变薄，会打乱原来的任务方案，使任务面提内煤层厚度变薄，会打乱原来的任务方案，使任务面提早终了呵斥采掘失调，任务面接续紧张。早终了呵斥采掘失调，任务面接续紧张。 4掘进率增高掘进率增高为探明煤层厚度变化，需多开巷道进展专门探测，使掘为探明煤层厚度变化，需多开巷道进展专门探测，使掘进率相应增高。进率相应增高。5采出率降低采出率降低煤层厚度变化大，常呵斥回采任务中的面积损失和厚度煤层厚度变化大，常呵斥回采任务中的面积损失和厚度损失，从而降低了采出率。损失，从而降低了采出率。三、煤层厚度变化的研

5、讨和处置三、煤层厚度变化的研讨和处置 一煤层厚度变化的观测和探测一煤层厚度变化的观测和探测1煤层的观测煤层的观测1煤层的观测内容煤层的观测内容 1煤层构造煤层构造:要查明煤层的各个分层和夹石层，观要查明煤层的各个分层和夹石层，观测夹石层的层数、厚度、岩性及其与煤层的接触关系。测夹石层的层数、厚度、岩性及其与煤层的接触关系。对于煤层的结核、包裹体也要留意观测。对于煤层的结核、包裹体也要留意观测。2煤层厚度。要实测煤层的总厚度和各分层厚度，要煤层厚度。要实测煤层的总厚度和各分层厚度，要留意观测煤层厚度变化及其地质特征。留意观测煤层厚度变化及其地质特征。3煤层顶底板。要观测煤层顶底板的岩石性质、厚煤

6、层顶底板。要观测煤层顶底板的岩石性质、厚度及其与煤层的接触关系，顶底板裂隙的发育程度，以度及其与煤层的接触关系，顶底板裂隙的发育程度，以及岩石的稳定性、可塑性及膨胀性等。及岩石的稳定性、可塑性及膨胀性等。 4煤岩煤质。普通只观测煤的颜色、光泽、裂隙、煤岩煤质。普通只观测煤的颜色、光泽、裂隙、硬度及脆度等物理性质，煤的构造与构造等特征。根据硬度及脆度等物理性质，煤的构造与构造等特征。根据需求也可进展宏观煤岩组分描画和鉴定煤岩类型。需求也可进展宏观煤岩组分描画和鉴定煤岩类型。5煤层含水性。煤层的含水性普通分为枯燥无水、煤层含水性。煤层的含水性普通分为枯燥无水、潮滴水、湿淋水、含水涌水等四种情况。潮

7、滴水、湿淋水、含水涌水等四种情况。6煤层产状。要测定煤层的走向、倾向、倾角，以及煤层产状。要测定煤层的走向、倾向、倾角，以及测定其他构造变动所显示的形迹。测定其他构造变动所显示的形迹。2煤层的观测方法煤层的观测方法通常，井下煤层观测任务是结合井巷及钻探的地质编录一同进展的。通常，井下煤层观测任务是结合井巷及钻探的地质编录一同进展的。 1用井巷观测基线测制煤层剖面，或以一定间距的煤层柱状、迎头素描及顶底板标高来控制煤层的构造及其构造形状，并测出各个变化点的煤层产状。2利用井巷和钻探揭露来丈量煤层厚度。普通要测出煤层的真厚度，只需在遭到观测条件限制时，才可丈量煤层假厚度，然后再换算成真厚度。对于煤

8、层增厚、变薄、分叉、尖灭、断失、褶皱等厚度变化的位置及影响范围，应在井下现场绘制平面草图，必要时要绘制反映变化特征的细部素描图。3煤层观测点的布置，应按煤层的稳定程度和实践情况确定煤层观测点间距煤层稳定性稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤极观测点间距m5010025501025104普通应以堆积岩石学方法来鉴定煤层顶底板。根据井巷支护及现场管理的需求，有时要进展顶底板岩石物理力学性质的实验和顶板裂隙的丈量统计。5煤岩分层描画的观测点，应力求是一个新颖的延续剖面。对于层位稳定、厚度大于2cm的夹石层，必需单独分出。有特殊意义的标志层或煤岩类型也要单独分层进展观测。6在上述特征观测根底上，将井

9、下搜集的各种煤层资料，均需填绘在采掘工程平面图上。填绘的资料包括：煤层观测点、有顶底板岩性的煤层小柱状图、附有煤质化验简表，以及其他阐明煤层和顶、底板变化的资料。此外，根据需求还可编制煤层等厚线图及煤质等值线图。 1煤层厚度的探测煤层厚度的探测1煤巷掘进中的探煤厚任务。 根据煤层厚度的不同情况，采用不同的手段来探测煤厚。在可以揭露煤层全部厚度的薄煤层的巷道中，可用皮尺垂直煤层顶、底板的层面直接丈量煤层真厚度。在只能揭露一部分煤层厚度的厚煤层及部分中厚煤层的巷道中，必需用钻探或巷探来探测煤层的全部厚度。 2回采任务面的探煤厚任务。 在缓倾斜或倾斜的厚煤层分层开采的任务面中，为了正确控制各个分层的

10、回采厚度，仅根据回采巷道中的煤厚探测点测定的煤分层厚度是不够的，普通还要在上分层的开采过程中，既丈量实践采高又随着任务面的推进按一定的探煤厚间距探测下分层煤厚。根据探煤厚资料，绘制煤分层等厚线图，确定分层开采的厚度。 2煤层分叉尖灭的探测煤层分叉尖灭的探测1煤层呈多层次的、且比较稳定的分叉，可采用沿主要稳定煤层掘煤巷，然后利用井下钻探探测各分叉煤层。 2煤层呈短间隔 的不稳定分叉，普通在主分叉层布置巷道，对其它到达可采厚度的次要分叉层采用钻探、巷探等手段探明可采范围，并按自上而下的顺序回采。由于此种分叉各煤分层的特征不甚明显，因此在掘进过程中，容易出现掘进主分层巷道误入次要分层的叉尖，从而呵斥

11、无效进尺；或掘进后误采沿底的分叉层，从而破坏主采层；或沿主采层掘进、回采，从而丧失了沿顶分叉的可采煤层。所以，沿煤巷道掘进时，要紧挨煤层顶板，才干防止误入分叉的“尖子煤而呵斥废巷。3分叉煤层的分、合区界限的圈定。对分叉煤层的合理分层、分区布置巷道和选择采煤方法，必需根据要求，圈出分、合区界限。普通以煤分层之间夹石层厚度等于0.5m的等值线为分、合区界限。确定分、合区界限的手段，是根据井下钻孔及巷道控制的剖面、反眼和平巷实见分合点结合而成。 3煤层底凸薄化的探测煤层底凸薄化的探测 煤层底凸薄化是指煤层底板凸起呵斥煤层变薄尖灭的景象 1钻探控制巷道掘进方向的底凸位置。 2利用巷道穿越底凸部位，直接

12、圈定煤层底板凸起的位置及薄化范围。3利用任务面上分层边采边探的煤层观测资料，编制煤层顶、底板标高等值线图，研讨泥炭沼泽的基底地形，圈定煤层底凸薄化的位置和范围。4煤层河流冲蚀变薄带的探测煤层河流冲蚀变薄带的探测首先应在巷道中仔细察看和素描冲蚀带的宽度、厚度、岩首先应在巷道中仔细察看和素描冲蚀带的宽度、厚度、岩石成分、层理、砾石分布、煤层顶板冲蚀情况、冲蚀面特石成分、层理、砾石分布、煤层顶板冲蚀情况、冲蚀面特征、冲蚀处煤量变化等。将各巷道所见的冲蚀景象投绘在征、冲蚀处煤量变化等。将各巷道所见的冲蚀景象投绘在平面图上，进展对比分析，确定古河床的分布范围及对煤平面图上，进展对比分析，确定古河床的分布

13、范围及对煤层破坏的情况，圈出古河床冲蚀带范围。层破坏的情况，圈出古河床冲蚀带范围。 三煤层厚度变化的处置三煤层厚度变化的处置1掘进中的处置方法掘进中的处置方法 1在煤巷掘进中遇到煤层分叉、尖灭景象，要根据详细情况确定掘进方案，如上分层稳定可采，而下分层常变薄尖灭，那么巷道应紧靠煤层顶板掘进。假设是下分层稳定可采，上分层不稳定，那么应紧靠煤层底板掘进。假设分叉后煤层全部可采，应先采上分层，再采下分层。 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议巷道是直接穿过，还是停顿掘进，或从其它地方另开巷道。假设变薄带范围不大，并且确知任务面有煤可采时，掘进巷道采取挑顶或破底方法直接穿过变

14、薄带。3主要运输巷遇到部分煤层变薄或尖灭时，巷道可按原方案施工，穿过变薄尖灭带。 2回采任务中的处置方法回采任务中的处置方法回采任务面遇到变薄带或无煤区时，可采用直接推过或绕回采任务面遇到变薄带或无煤区时，可采用直接推过或绕过的方法。假设变薄带或不可采区范围较小，那么可采用过的方法。假设变薄带或不可采区范围较小，那么可采用直接推过的方法；假设变薄带范围较大，可思索采用绕过直接推过的方法；假设变薄带范围较大，可思索采用绕过的方法；大面积的不可采区，应布置探巷，探清不可采范的方法；大面积的不可采区，应布置探巷，探清不可采范围，将任务面分为几块回采如图，先采围，将任务面分为几块回采如图，先采、两块，

15、两块，然后合成一个任务面然后合成一个任务面进展回采进展回采. 假设在采区和回采任务假设在采区和回采任务面布置之前，曾经了解某些地方有煤层变薄或尖灭带存在，面布置之前，曾经了解某些地方有煤层变薄或尖灭带存在，最好把这些煤层变薄或尖灭带作为采区或任务面的边境来最好把这些煤层变薄或尖灭带作为采区或任务面的边境来处置。处置。复复 习习 上上 次次 课课 内内 容容一、煤层厚度变化的缘由一、煤层厚度变化的缘由 ？二、煤层厚度变化对煤矿消费的影响？二、煤层厚度变化对煤矿消费的影响？1影响采掘部署2影响采煤工艺3影响方案消费4掘进率增高5采出率降低原生变化原生变化地壳不平衡沉降地壳不平衡沉降泥炭沼泽基底不平

16、泥炭沼泽基底不平河流同生冲蚀河流同生冲蚀海水同生冲蚀海水同生冲蚀后生变化后生变化后生冲蚀后生冲蚀 构造变动构造变动 岩浆侵入岩浆侵入岩溶陷落岩溶陷落第二节第二节 矿井地质构造矿井地质构造一、褶曲构造对煤矿消费的影响与研讨一、褶曲构造对煤矿消费的影响与研讨 一褶曲构造对煤矿消费的影响1大型褶曲大型褶曲大型褶曲在勘探阶段曾经查明，它的规模、方向和位置影响到井田大型褶曲在勘探阶段曾经查明，它的规模、方向和位置影响到井田的划分和矿井开辟方式及开辟系统的部署，是矿井设计思索的主要的划分和矿井开辟方式及开辟系统的部署，是矿井设计思索的主要问题。问题。 2中型褶曲中型褶曲中型褶曲对整个矿井的开辟部署影响不大

17、，但对采区的布置关系亲中型褶曲对整个矿井的开辟部署影响不大，但对采区的布置关系亲密，影响到采区的大小和采区巷道的布置。密，影响到采区的大小和采区巷道的布置。 3小型褶曲小型褶曲小型褶曲是在回采任务面预备过程中，在巷道中揭露的幅度仅几米小型褶曲是在回采任务面预备过程中，在巷道中揭露的幅度仅几米到几十米，长度为几米到几十米的褶曲。它影响煤层平巷的掘进方到几十米，长度为几米到几十米的褶曲。它影响煤层平巷的掘进方向，从而影响任务面长度，给机械化回采、顶板管理带来一定困难。向，从而影响任务面长度，给机械化回采、顶板管理带来一定困难。小型褶曲还往往引起煤层厚度发生变化，使消费条件复杂化。小型小型褶曲还往往

18、引起煤层厚度发生变化，使消费条件复杂化。小型褶曲特别发育时，甚至会使煤层变为不可采。褶曲特别发育时，甚至会使煤层变为不可采。 二煤矿消费中褶曲构造的研讨1褶曲的判别褶曲的判别主要是根据煤、岩层产状的规那么变化和岩层层序的对称反复出现这两大标志。 1根据上部资料推断。 2根据区域构造线方向推断。 三褶曲的处置三褶曲的处置1大型褶曲1褶曲轴线作为井田边境。 2大型褶曲在井田开辟部署中的处置方法。例如：背斜轴可设计回风巷。 2中型褶曲1以褶曲轴线作为采区中心布置采区上山或下山。 2以褶曲轴作为采区边境。 3任务面直接推过褶曲轴。 二、断裂构造对煤矿消费的影响与研讨二、断裂构造对煤矿消费的影响与研讨一

19、节理裂隙对煤矿消费的影响及处置一节理裂隙对煤矿消费的影响及处置1影响钻眼爆破效果 2影响开采效率2煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行景象时，能够有煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行景象时，能够有断层存在。断层存在。4煤层和顶、底板中的裂隙显著添加，并有一定的规律性。5伴生一系列小断层。7充水性强的矿井，巷道接近断层时，常出现滴水、淋水以致涌水的景象，能够有断层存在。2 2断层的探测断失煤层的寻觅断层的探测断失煤层的寻觅 1 1岩层层位对比法。岩层层位对比法。 2 2伴生派生构造判别法。伴生派生构造判别法。 主要伴生派生构造有：牵引褶曲、断层擦痕、伴生小断层、断层面上的煤线导脉、羽状裂隙

20、和帚状构造等。 3 3规律类推法。规律类推法。 4 4作图分析法。作图分析法。 5 5消费勘探法。消费勘探法。 四四 断层的处置断层的处置1井田边境和采区边境确实定。井田边境和采区边境确实定。 落差大于落差大于50m的特大型断层时的特大型断层时,应以该大型断层作为井田边境。应以该大型断层作为井田边境。 2 2井筒位置的选择。井筒位置的选择。 3 3运输大巷的布置。运输大巷的布置。 4 4采区内块段划分。采区内块段划分。 5 5井田开辟方式确实定。井田开辟方式确实定。 2 2巷道掘进阶段对断层的处置巷道掘进阶段对断层的处置 2 2倾斜巷道过断层。倾斜巷道过断层。 落差较落差较大大3 3回采阶段对

21、断层的处置回采阶段对断层的处置 1 1采用强行经过的方法。当断层落差较小，并满足以下情况采用强行经过的方法。当断层落差较小，并满足以下情况之一者，可以采用强行经过断层的方法。之一者，可以采用强行经过断层的方法。在普采及炮采任务面内，断层落差小于煤厚时；在普采及炮采任务面内，断层落差小于煤厚时；在综采任务面内，当断层两盘对接部分的煤厚大于液压支架在综采任务面内，当断层两盘对接部分的煤厚大于液压支架的最小支撑高度时；的最小支撑高度时；在综采任务面内，当断层两盘对接部分的煤厚小于液压支架在综采任务面内，当断层两盘对接部分的煤厚小于液压支架最小支撑高度，但煤层顶底板岩性较软，采煤机能切割时。最小支撑高

22、度，但煤层顶底板岩性较软，采煤机能切割时。 2 2采用重开切眼的方法。采用重开切眼的方法。当断层落差大于煤厚时当断层落差大于煤厚时 对于落差一对于落差一端大、一端端大、一端小的斜交断小的斜交断层层: :可采可采用合采与分用合采与分采相结合的采相结合的方法方法 3 3采用划小任务面的采用划小任务面的方法。落差大于煤厚方法。落差大于煤厚 第三节第三节 岩浆侵入煤层岩浆侵入煤层一一. .岩浆侵入体的普通特征岩浆侵入体的普通特征1.岩浆侵入体的产状 1岩墙 2岩床。 二、岩浆侵入体对煤矿消费的影响二、岩浆侵入体对煤矿消费的影响一岩浆侵入体对煤质的影响一岩浆侵入体对煤质的影响1岩墙切穿煤层，对煤层的影响

23、较小，只是使岩墙两侧数米内的煤发生蜕变。2岩床沿煤层侵入，对煤层的影响范围较大，有的甚至把煤层全部吞蚀。岩浆侵入煤层的不同位置，其影响也不一样。普通在侵入体上部的煤层蜕变带较宽，侵入体下部的煤层蜕变带较窄，这是由于岩浆中的气体和热力向上分散的缘故。岩浆侵入在煤层中间，其上下的煤层均发生蜕变，对煤层的影响最大。3侵入体的大小、厚度直接影响煤蜕变程度。侵入体愈大，那么热量高，煤层蜕变愈深，影响范围愈大；反之那么小。4侵入体岩性对煤质的影响，普通以为辉绿岩影响最大，闪长岩次之，石英斑岩影响最小。这是由于辉绿岩属基性岩，粘度小，易流动，熔化温度高，对煤层破坏严重，因此对煤质影响较大，石英斑岩属酸性岩，

24、粘度高，不易流动，熔化温度低，对煤层破坏有限，故对煤质影响小。5岩浆侵入煤层，构成一个热力蜕变带。距侵入体近者蜕变深，远者蜕变浅。可按煤种划分出假设干带，由近而远为天然焦、高蜕变煤、低蜕变煤，逐渐转为正常煤。从一个煤层看，不仅有程度分带，而且有垂直分带 。三、岩浆侵入煤层的处置三、岩浆侵入煤层的处置有岩浆侵入的矿井，首先应查明岩浆侵入体的产状，是岩墙还是岩有岩浆侵入的矿井，首先应查明岩浆侵入体的产状，是岩墙还是岩床，然后再根据详细情况决议采掘任务布署。在掘进过程中，遇到床，然后再根据详细情况决议采掘任务布署。在掘进过程中，遇到岩墙时，可按原方案直接穿过。在回采过程中，遇到岩墙时，可根岩墙时，可

25、按原方案直接穿过。在回采过程中，遇到岩墙时，可根据岩墙的大小与分布情况，决议是重开切眼还是分两个任务面回采。据岩墙的大小与分布情况，决议是重开切眼还是分两个任务面回采。假设岩墙沿倾向或斜交方向分布，回采至岩墙时，重开切眼，继续假设岩墙沿倾向或斜交方向分布，回采至岩墙时，重开切眼，继续回采。假设岩墙沿走向分布时，可将任务面分成上下两个小采面回回采。假设岩墙沿走向分布时，可将任务面分成上下两个小采面回采。采。对于岩床，那么要求用探巷或钻孔先圈定范围，然后决议回采方案。对于岩床，那么要求用探巷或钻孔先圈定范围，然后决议回采方案。对串珠状侵入体，如对煤层破坏不严重，任务面可以直接推过，但对串珠状侵入体

26、，如对煤层破坏不严重，任务面可以直接推过，但要添加采面处置侵入体的工序。假设侵入体分布区大，煤层蒙受严要添加采面处置侵入体的工序。假设侵入体分布区大，煤层蒙受严重破坏，可作为不可采区处置。重破坏，可作为不可采区处置。二岩浆侵入体对煤矿消费的影响二岩浆侵入体对煤矿消费的影响1减少煤炭储量，缩短矿井效力年限。2使煤量变差，降低了煤的工业价值。3破坏了煤层延续性，给采掘带来困难。第四节第四节 岩溶陷落柱岩溶陷落柱一、陷落柱的成因一、陷落柱的成因岩溶喀斯特发育的地质条件岩溶喀斯特发育的地质条件岩溶发育的地质条件有以下四个：岩溶发育的地质条件有以下四个：二、陷落柱的特征二、陷落柱的特征一陷落柱的形状特征

27、一陷落柱的形状特征1含煤岩系或下伏地层中含有可溶性岩层。2含煤区域内发育有断裂构造等良好的地下水通道。3地下水源丰富且具有溶蚀强的各种酸根，如二氧化碳等。4有强径流和流畅的排泄区，具有良好的地下水动力条件。 二陷落柱的地表出露特征二陷落柱的地表出露特征 三陷落柱的井下特征三陷落柱的井下特征四陷落柱的分布特征四陷落柱的分布特征 1.盆状凹陷 2.丘状突起 3.柱状破碎带 4.特殊地貌形状1.柱面特征2.柱体组成特征 3.陷落柱内沉淀物三、陷落柱的观测与研讨三、陷落柱的观测与研讨一陷落柱出现前的预兆一陷落柱出现前的预兆二陷落柱的探测二陷落柱的探测1 1探钻探钻2 2物探物探3 3巷探巷探1煤、岩层

28、产状发生变化2裂隙和小断层增多3煤出现风氧化景象4涌水量增大四、陷落柱对煤矿消费的影响及处置四、陷落柱对煤矿消费的影响及处置一陷落柱对煤矿消费的影响一陷落柱对煤矿消费的影响1 1破坏可采煤层，减少煤炭储量破坏可采煤层，减少煤炭储量 二陷落柱的处置二陷落柱的处置1在采掘设计时，尽量把陷落柱留设在煤柱中，既减少煤炭损失，又保证消费平安。2掘进遇陷落柱时，如为矿井主要巷道，直接穿过陷落柱；假设是回风巷，可采取饶过的方法，同时起到探明陷落柱的作用。3回采任务面中遇到陷落柱，普通应先探明其外形、大小、位置，然后决议处置方法。4综合治理根据探测结果，经过地面、井下打钻注浆加固等综合治理手段的处置，消除治理

29、地段平安隐患。2影响正规开采3影响采掘施工4影响平安一、矿井瓦斯一、矿井瓦斯一概述一概述矿井瓦斯是指煤矿消费过程中，以从煤岩层及围岩内涌出的甲烷矿井瓦斯是指煤矿消费过程中，以从煤岩层及围岩内涌出的甲烷为主的各种有害气体的总称。普通情况下甲烷为主的各种有害气体的总称。普通情况下甲烷CH4CH4占绝大多数可占绝大多数可达达70%-96%70%-96%，其次为氮气占，其次为氮气占0.5%-3%0.5%-3%和二氧化碳占和二氧化碳占0.3%-0.3%-2%2%，其它成分很少。，其它成分很少。 可见甲烷是矿井瓦斯的主要成分。本节所可见甲烷是矿井瓦斯的主要成分。本节所描画的瓦斯性质均是针对甲烷而言。描画的

30、瓦斯性质均是针对甲烷而言。瓦斯的化学称号叫甲烷俗称沼气，化学式瓦斯的化学称号叫甲烷俗称沼气，化学式CH4,CH4,为无色、无味、为无色、无味、无毒的气体。甲烷分子的直径为无毒的气体。甲烷分子的直径为0.37580.375810-9m10-9m，可以在微小的煤，可以在微小的煤体孔隙和裂隙里流动，轻，在巷道上部。瓦斯在适当的浓度能熄体孔隙和裂隙里流动，轻，在巷道上部。瓦斯在适当的浓度能熄灭和爆炸。二氧化碳灭和爆炸。二氧化碳CO2CO2为无色、无嗅、略带酸味，易溶于水，有为无色、无嗅、略带酸味，易溶于水，有一定毒性的气体。对空气的相对密度为一定毒性的气体。对空气的相对密度为1.521.52，比空气重

31、，停积在，比空气重，停积在巷道的下部，不助燃，但大量二氧化碳可使人窒息。巷道的下部，不助燃，但大量二氧化碳可使人窒息。矿井瓦斯和煤层气是由采矿和地质两个学科分别提出的术语，其含义大致一样。稍有不同的是矿井瓦斯泛指涌入井巷中的各种有害气体，成分较复杂；煤层气是专指储存在煤层及其顶底板围岩，成分以甲烷为主90%以上的一种非常规天然气。井下抽放系统回收的煤层气中甲烷浓度平均为30%-50%，可直接作为居民用气；地面井回收的煤层气甲烷浓度在90%以上可经过管道供应城市民用、电厂发电或作为化工原料。煤层气如不开发利用危害极大。煤层气是一种温室气体，其温室效应是二氧化碳的2024倍，甲烷对全球气侯变暖的影

32、响占到15%，仅次于二氧化碳。据2000年估算，我国每年因采煤向大气排放的甲烷气体总量竟200亿m3，并随着煤炭产量的添加而添加约占世界采煤排放总量的1/3。近年来，我国为减少排放瓦斯对大气环境污染改善能源构造，充分利用矿井瓦斯这一干净能源，在十几个矿区进展了瓦斯抽放和开发利用任务。目前，我国煤层气利用主要以民用为主。据不完全统计，到1999年9月止，我国在主要含煤盆地共施行155口煤层气探井，获得了丰富的数据，为今后煤层气开发利用奠定了根底。我国煤矿高瓦斯矿井比例大，在煤矿消费中瓦斯事故多，危害性大，采煤之前先采气，可以防止煤矿瓦斯事故，改善煤矿平安消费条件。同时，还可以减少矿井建立和消费通

33、风费用，从而提高煤矿的经济效益。二瓦斯的构成与分带二瓦斯的构成与分带1瓦斯的构成瓦斯的构成煤层瓦斯是腐植质有机物植物在成煤过程中生成的。成气过煤层瓦斯是腐植质有机物植物在成煤过程中生成的。成气过程可分为两个阶段。第一阶段为生物化学成气阶段，在植物堆积的程可分为两个阶段。第一阶段为生物化学成气阶段，在植物堆积的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超越泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超越65的条的条件下，被厌氧微生物分解为甲烷、二氧化碳和水。由于这一过程发件下，被厌氧微生物分解为甲烷、二氧化碳和水。由于这一过程发生于地表附近，上覆盖层不厚且透气性较好，因此生成的气体大部生于

34、地表附近，上覆盖层不厚且透气性较好，因此生成的气体大部分散失于古大气中。随泥炭层的逐渐下沉和地层堆积厚度的添加，分散失于古大气中。随泥炭层的逐渐下沉和地层堆积厚度的添加，压力和温度也随之添加，生物化学作用逐渐减弱并最终停顿。第二压力和温度也随之添加，生物化学作用逐渐减弱并最终停顿。第二阶段为煤化蜕变作用阶段，随着煤系地层的沉降及所处压力和温度阶段为煤化蜕变作用阶段，随着煤系地层的沉降及所处压力和温度的添加，泥炭转化为褐煤并进入蜕变作用阶段，有机物在高温、高的添加，泥炭转化为褐煤并进入蜕变作用阶段，有机物在高温、高压作用下，挥发分减少，固定碳添加，这时生成的气体主要为甲烷压作用下，挥发分减少，固

35、定碳添加，这时生成的气体主要为甲烷和二氧化碳。这个阶段中，瓦斯生成量随着煤的蜕变程度增高而增和二氧化碳。这个阶段中，瓦斯生成量随着煤的蜕变程度增高而增多。多。2瓦斯在煤层中的赋存形状1自在形状或称游离形状瓦斯以自在气体形状存在于煤层或围岩的裂隙及孔洞之中。这种形状的瓦斯分子可自在运动，并呈现出压力。2吸附形状吸附形状的瓦斯按其结合的方式不同，又分为吸着形状和吸收形状。吸着形状是瓦斯被吸着在煤体或岩体微孔外表上，并构成一层瓦斯薄膜；吸收形状是瓦斯被溶解于煤体微粒内部，类似于气体被溶解于液体中的景象。煤体中瓦斯存在的形状不是固定不变的，当外界条件发生变化时，自在形状的瓦斯与吸附形状的瓦斯可以相互转

36、化。例如，当外界的压力升高或温度降低时，一部分自在瓦斯可以转化为吸附瓦斯，称之为吸附景象；反之，当外界的压力降低或温度升高时，那么一部分吸附瓦斯转化为自在瓦斯，称之为解吸景象。在开采煤层时，受采动影响的自在瓦斯首先放散出来，随之一部分吸附瓦斯解吸为自在瓦斯也放散出来，使解吸景象不断地进展，构成煤矿瓦斯不断涌出。3煤层瓦斯垂直分带 当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中浸透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理任务的根底。普通将煤层由露头自上向下分为四个带：二氧化碳-氮气

37、带、氮气带、氮气-瓦斯带、瓦斯带 前三个带总称为瓦斯风化带。在瓦斯风化带以下，瓦斯带内煤层的瓦斯含量和涌出量随深度添加而有规律地增大，所以确定瓦斯风化带深度，有重要的现实意义 。瓦斯风化带下界深度可以根据以下目的中的任何一项确定。1矿井的相对瓦斯涌出量大于2m3/t处 ；2煤层内的瓦斯组分中甲烷浓度到达80% ；3煤层内的瓦斯压力为0.150.2Mpa ； 4煤的瓦斯含量到达以下数值处：长焰煤1.01.5m3/t ,气煤1.52.0m3/t ,肥煤与焦煤2.02.5m3/t ，瘦煤2.53.0m3/t ，贫煤3.04.0m3/t ，无烟煤5.07.0m3/t 。 三煤层瓦斯含量的影响要素及其预

38、测三煤层瓦斯含量的影响要素及其预测瓦斯含量是指单位分量或体积的煤在自然形状下所含的瓦斯含量，瓦斯含量是指单位分量或体积的煤在自然形状下所含的瓦斯含量，为自在形状的瓦斯与吸附形状的瓦斯之和，单位为为自在形状的瓦斯与吸附形状的瓦斯之和，单位为m3/t，或，或m3/m3。 1 1影响煤层瓦斯含量的地质要素影响煤层瓦斯含量的地质要素1 1煤的蜕变程度。煤对煤的蜕变程度。煤对瓦斯的吸附才干，决议于煤瓦斯的吸附才干，决议于煤质和煤的孔隙，不同的煤质质和煤的孔隙，不同的煤质对瓦斯的吸附才干不同，无对瓦斯的吸附才干不同，无烟煤的吸附才干最强其瓦斯烟煤的吸附才干最强其瓦斯含量最大，可达含量最大，可达505060

39、m3/t60m3/t。 2 2围岩透气性。煤系地层岩性组合和煤层围岩性质对煤层瓦斯围岩透气性。煤系地层岩性组合和煤层围岩性质对煤层瓦斯含量影响很大。假设围岩为致密完好的低透气性岩性岩层，如泥岩，含量影响很大。假设围岩为致密完好的低透气性岩性岩层，如泥岩，完好的石灰岩，煤层中的瓦斯就易于保管下来。反之，围岩由厚层完好的石灰岩，煤层中的瓦斯就易于保管下来。反之，围岩由厚层中粗砂岩、砾岩或裂隙溶洞发育的石灰岩组成，那么煤层瓦斯含量中粗砂岩、砾岩或裂隙溶洞发育的石灰岩组成，那么煤层瓦斯含量小。小。 3 3煤层出露程度。煤层假设有或曾经有过出露地表长时间与大煤层出露程度。煤层假设有或曾经有过出露地表长时

40、间与大气相通，瓦斯含量就不会很大，反之，假设煤层没有出露地表，瓦气相通，瓦斯含量就不会很大，反之，假设煤层没有出露地表，瓦斯难以逸散，它的含量就较大。斯难以逸散，它的含量就较大。4 4煤层埋藏深度。瓦斯含量随深度增大而添加。在瓦斯风化带煤层埋藏深度。瓦斯含量随深度增大而添加。在瓦斯风化带以下，瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯涌出量与深度的添加都呈一定正以下，瓦斯含量、瓦斯压力、瓦斯涌出量与深度的添加都呈一定正比例关系。比例关系。5 5煤层倾角。埋藏深度一样时，煤层倾角越小，瓦斯含量越煤层倾角。埋藏深度一样时，煤层倾角越小，瓦斯含量越大。由于瓦斯沿程度方向流动比垂直方向流动容易。大。由于瓦斯沿程度方向流

41、动比垂直方向流动容易。6 6地质构造。地质构造是影响煤层瓦斯含量的最重要要素之一。地质构造。地质构造是影响煤层瓦斯含量的最重要要素之一。在围岩属低透气性的条件下，封锁型地质构造有利于瓦斯的储存，在围岩属低透气性的条件下，封锁型地质构造有利于瓦斯的储存，而开放型地质构造有利于瓦斯的排放。而开放型地质构造有利于瓦斯的排放。同一矿区不同地点瓦斯含量的差别，往往是地质构造要素呵斥的结同一矿区不同地点瓦斯含量的差别，往往是地质构造要素呵斥的结果。果。7 7水文地质条件。虽然瓦斯在水中的溶解度很小，但是假设煤水文地质条件。虽然瓦斯在水中的溶解度很小，但是假设煤层中有较大的含水裂隙或流动的地下水经过时，经过

42、漫长的地质年层中有较大的含水裂隙或流动的地下水经过时，经过漫长的地质年代，也能从煤层中带走大量瓦斯，降低煤层的瓦斯含量。而且，地代，也能从煤层中带走大量瓦斯，降低煤层的瓦斯含量。而且，地下水还会溶蚀并带走围岩中的可溶性矿物质，从而添加了煤系地层下水还会溶蚀并带走围岩中的可溶性矿物质，从而添加了煤系地层的透气性，有利于煤层瓦斯的流失。的透气性，有利于煤层瓦斯的流失。 2煤层瓦斯含量的测定煤层瓦斯含量是矿井设计资料的重要组成部分，是确定开辟系统、采煤方法、通风系统、主要风巷断面大小等主要根据。煤层瓦斯含量的测定方法有两：1直接测定法。运用密闭式岩心采取器或集气式岩心采取器，直接采集全层瓦斯煤样，送

43、化验室测定单位煤量中含有的瓦斯量及瓦斯成分。还可以用半自动测井仪在钻进的同时测定煤层瓦斯含量。2间接测定法室内容量法。把未经氧化的新颖煤样，装入容器，盖严密封。送进实验室。根据实验室作出的吸附数据和井下煤层的实测瓦斯压力，用各种影响系数校正后，计算得出煤层瓦斯含量。 四矿井瓦斯涌出量及矿井瓦斯等级四矿井瓦斯涌出量及矿井瓦斯等级1矿井瓦斯涌出景象矿井瓦斯涌出景象煤矿开采过程中，由受采动影响的煤层、岩层，以及由采落的煤、煤矿开采过程中，由受采动影响的煤层、岩层，以及由采落的煤、矸石向井下空间放出瓦斯的景象称为瓦斯涌出。按瓦斯放出的方式矸石向井下空间放出瓦斯的景象称为瓦斯涌出。按瓦斯放出的方式不同，

44、分为普通涌出和特殊涌出。不同，分为普通涌出和特殊涌出。1普通涌出。瓦斯从煤岩层的孔隙和裂隙中长期缓慢逸出的景象称为普通涌出。首先涌出的是游离瓦斯，然后是解吸成游离瓦斯的吸附瓦斯。普通涌出是矿井瓦斯涌出的根本方式。2特殊涌出。瓦斯喷出是指大量承压瓦斯从煤体或岩体裂隙中大量异常涌出的景象。煤岩与瓦斯突出是指在采掘过程中，在地应力和瓦斯的共同作用下，在极短的时间内几秒到几分钟，从煤岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤岩和瓦斯的景象，简称突出。 2矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量1绝对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量是指消费矿井在一定时间内所涌出的瓦斯量绝对瓦斯涌出量是指消费矿井在一定时间内所涌出的

45、瓦斯量Q绝 ， 单 位 为 绝 ， 单 位 为 m 3 / d 或 或 m 3 / m i n 。 时 间 单 位 ：。 时 间 单 位 ：yy表示年，表示年， 表示季，表示季，mm表示月，表示月，ww表示周，表示周，dd表示天，表示天，hh表示表示小时，小时，mi表示分钟，表示分钟，ss表示秒表示秒 其计算式为：其计算式为： Q绝绝QC%6024式中式中 Q绝绝 矿井的绝对瓦斯涌出量，矿井的绝对瓦斯涌出量，m3/d;Q 矿井总回风道风量矿井总回风道风量,m3/d;C% 回风流中的平均瓦斯浓度。回风流中的平均瓦斯浓度。在一样条件下的煤层中，绝对瓦斯涌出量随矿井消费规模的扩展和在一样条件下的煤层

46、中，绝对瓦斯涌出量随矿井消费规模的扩展和产量的添加而添加，但它们之间不一定是正比关系。绝对瓦斯涌出产量的添加而添加，但它们之间不一定是正比关系。绝对瓦斯涌出量只能阐明涌出瓦斯的多少，难以断定矿井瓦斯涌出的严重程度。量只能阐明涌出瓦斯的多少，难以断定矿井瓦斯涌出的严重程度。如：两个产量不同矿井的绝对瓦斯涌出量相等，外表看来瓦斯涌出如：两个产量不同矿井的绝对瓦斯涌出量相等，外表看来瓦斯涌出情况似乎一样，其实不然，其中产量小的矿井瓦斯涌出情况必然较情况似乎一样，其实不然，其中产量小的矿井瓦斯涌出情况必然较为严重。为弥补绝对瓦斯涌出量缺乏以断定矿井瓦斯涌出的严重程为严重。为弥补绝对瓦斯涌出量缺乏以断定

47、矿井瓦斯涌出的严重程度，故将瓦斯涌出量与矿井的产量联络起来，引出相对瓦斯涌出量度，故将瓦斯涌出量与矿井的产量联络起来，引出相对瓦斯涌出量的概念。的概念。2 2相对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量是指矿井在正常消费情况下平均消费一吨煤的瓦斯相对瓦斯涌出量是指矿井在正常消费情况下平均消费一吨煤的瓦斯涌出量涌出量q q相，单位为相，单位为m3/tm3/t。其计算公式为：其计算公式为： q q相相Q Q绝绝n/Tn/T式中式中 Q Q绝绝 矿井的绝对瓦斯涌出量矿井的绝对瓦斯涌出量,m3/d;,m3/d;n n 矿井瓦斯鉴定月的任务天数矿井瓦斯鉴定月的任务天数d/d/月月T T 矿井瓦斯鉴定月的产

48、量矿井瓦斯鉴定月的产量,t/,t/月月相对瓦斯涌出量是以矿井产量为根底的，因此，它可以作为断定矿相对瓦斯涌出量是以矿井产量为根底的，因此，它可以作为断定矿井瓦斯涌出严重程度的规范，矿井的瓦斯涌出等级是以相对瓦斯涌井瓦斯涌出严重程度的规范，矿井的瓦斯涌出等级是以相对瓦斯涌出量来划分的。出量来划分的。3 3矿井瓦斯等级矿井瓦斯等级根据根据? ?规程规程? ?规定，矿井瓦斯等级划分为三级：即低瓦斯矿井，相规定，矿井瓦斯等级划分为三级：即低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量对瓦斯涌出量10 m3/t10 m3/t以下；高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量以下；高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量10 10 m3/tm3/t以上；煤

49、与瓦斯突出矿井。以上；煤与瓦斯突出矿井。在一个矿井中，只需有一个煤、岩层中发现过一次瓦斯。该矿井在一个矿井中，只需有一个煤、岩层中发现过一次瓦斯。该矿井即定为瓦斯矿井并按照矿井瓦斯等级的任务制度进展管理。即定为瓦斯矿井并按照矿井瓦斯等级的任务制度进展管理。矿井在采掘过程中，只需发生过一次煤岩与瓦斯或二氧化矿井在采掘过程中，只需发生过一次煤岩与瓦斯或二氧化碳突出，该矿井即定为煤岩与瓦斯或二氧化碳突出矿碳突出，该矿井即定为煤岩与瓦斯或二氧化碳突出矿井。井。 五防治煤岩与瓦斯突出的地质任务五防治煤岩与瓦斯突出的地质任务煤岩与瓦斯突出是煤矿危害最严重的自然灾祸之一。截止煤岩与瓦斯突出是煤矿危害最严重的

50、自然灾祸之一。截止19951995年，我国已有年，我国已有282282个突出矿井，共发生了个突出矿井，共发生了1600016000屡次突出。最大的一屡次突出。最大的一次突出发生在次突出发生在19751975年四川天府矿务局三汇坝一矿的年四川天府矿务局三汇坝一矿的+280m+280m程度主平程度主平硐因震动性放炮揭穿硐因震动性放炮揭穿6#6#煤层引发突出煤岩煤层引发突出煤岩1278012780吨，瓦斯吨，瓦斯140140万立方万立方米。米。1 1影响煤岩与瓦斯突出的地质要素影响煤岩与瓦斯突出的地质要素 1煤层构造。复杂构造煤层由于煤层中夹有稳定的层状岩石层，。煤层软硬相间，当软煤分层厚度添加时易发生突出； 2煤岩类型。煤是孔隙体，其中含有大量的外表积，煤在自然形状下大量的瓦斯以吸附形状存在于煤体中，如在煤层中丝炭成分含量多，且呈延续层状分布，由于丝