影响煤矿生产的主要地质因素课件

影响煤矿生产的主要地质因素第一节煤层厚度变化（一）原生变化 指泥炭层在接受沉积物覆盖以前，地壳不均衡沉降、泥炭沼泽古地形影响、河流同生冲蚀，海水同生冲蚀造成。（二）后生变化指煤层被沉积物覆盖以后，各种地质因素的影响使煤层形态和厚度变化。

一、煤层厚度变化的原因及变化特征二、煤层厚度变化对煤矿生产的影响1.影响采掘部署2.影响计划生产3.掘进率增高4.回采率降低（一）煤层厚度变化的观测与探测

1.煤层的观测（1）煤层观测内容煤层厚度、煤层结构、煤层煤质、煤层含水及煤层顶底板等，并测量煤层产状。三、煤层厚度变化的研究和处理（2）煤层的观测方法

用皮尺垂直煤层顶底层而直接测量煤层总厚度。绘制煤层柱状图、迎头素描图，将井下收集的各种煤层资料，填绘在采掘工程平面图上。2.煤层的探测（1）煤层厚度的探测（2）煤层分叉尖灭的探测（3）煤层底凸薄化的探测（4）煤层河流冲蚀边薄的探测第二节矿井地质构造

大型构造是指决定井田总体形态和井田边界的大型褶曲和大型断层。中型构造是指井田范围内影响采区划分和采区巷道布置的次一级褶曲和断层。小型结构是指那些巷道施工或煤层开采过程中遇到的褶曲和小断层。（一）褶曲对煤矿生产的影响（二）煤矿生产中褶曲的研究

1.褶曲的判断岩层产状的规则变化和岩层层序的对称重复是识别褶曲的两大标志。（1）根据上部资料推断（2）根据区域构造线方向推测一、褶曲构造2.褶曲的观测（1）对在巷道中能看到全貌的小褶曲，应系统观测褶曲轴位置、方向、产状。（2）褶曲与断层、节理、煤厚变化的关系。（3）查明褶曲的探测手段（三）褶曲的处理

1.大型褶曲褶曲轴线作为井田边界，在井田开拓部署中开拓系统常把总回风道布置在背斜轴部附近，运输巷布置在向斜核部解决两翼运输问题。以中型较紧闭褶曲轴作为采区边界示意图1—煤层等高线；2—背斜轴线工作面直接推过向斜轴部示意图2.中型褶曲以褶曲轴线作为采用中心布置采区上山或下山。

3.小型褶曲采面重开切眼生产、采面运输巷改造取直。（一）节理对煤矿生产的影响及处理1.影响打眼爆破效果2.影响开采效率3.影响顶板控制方法4.影响工作面布置5.对其它方面的影响

二、断裂构造（二）断层对煤生产的影响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.造成煤炭损失量6.增加巷道掘进量7.影响煤炭综合经济效益（三）煤矿生产中断层的研究1.断层揭露前的征兆（1）煤层和顶底板岩石裂隙显著增加，靠近断层增加明显。（2）煤层产状、煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行现象。（3）煤层出现揉皱和破碎现象，煤呈鳞片状，粉末状，常有小褶曲出现。（4）大断层附近常伴生一系列小断层并与大断层性质相同。（5）高沼气矿井，巷道中的瓦斯涌出量明显变化的地段可能有断层存在。（6）充水性强的矿井巷道接近断层时，常出现滴水，淋水以至涌水现象。2.断层的观测（1）确定断层位置（2）观察断层面特征（3）观察断层的伴生派生构造（4）确定断层性质及断层力学性质（5）测量断层面产状（6）确定断层的断距和落差（7）对断层进行素描3.断失煤层的寻找（1）层位对比法根据巷道揭露的断层两盘煤岩层层位，寻找断失煤层位置。（2）伴生派生构造判断法一些小型或微型构造，在成因上与断层有联系，在分布上与断层相伴随。（3）规律类推法对矿区出现的断层得出某些规律性认识，并据此寻找断失煤层。（4）作图分析法地质剖面图，水平地质切面图，煤层底板等高线及煤层立面投影图。（5）生产勘探法生产勘探的手段主要有钻探、巷探、物探手段。（四）断层的处理1.开拓设计阶段对断层的处理（1）井田边界和采区边界的确定凡是特大型断层应以断层作为井田边界，把井田边界煤柱和断层保安煤柱合为一体。划分采区时应以断层作为采区边界。（2）井筒位置的选择立井井筒要布置在倾角较大的大断层下盘，距断层30～50m以外的位置。（3）运输大巷的布置运输大巷须布置在较坚硬的岩层中，且尽量少改变方向。（4）采区内块段划分尽可能的将较大断层留在各块段之间的煤柱当中。（5）井田开拓方式的确定2.巷道掘进阶段对断层的处理（1）平巷过断层①煤层平巷在断层上盘改向破顶板过断层进入下盘煤层。②煤层平巷过断层下盘改向破底板进入煤层。（2）倾斜巷道过断层当断层落差较小时，挑顶、挖底相结合的方式通过断层。3.回采阶段对断层的处理（1）采用强行通过的方法①断层两盘对接部分的煤层落差小于煤层厚时。②断层两盘对接部分的煤层厚大于液压支架的最小支撑高度时。③煤层顶板底板岩性较软，采煤机能切割时。

（2）采用重开切眼的方法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。（3）采用划小工作面的方法断层落差大于煤层厚度，把原来一个采面划分为两个采面分别回采。第三节岩浆侵入煤层（一）岩浆侵入对煤质的影响（1）岩墙切割煤层（2）侵入体的大小（3）侵入体岩性对煤质的影响（4）岩浆侵入煤层，形成一个热力变质带一、岩浆侵入对煤矿生产的影响

减少煤炭储量使煤质变差，挥发分降低，粘结性遭到破坏并破坏煤层的连续性。（二）岩浆侵入对煤矿生产的影响（一）对岩浆侵入体的观测（1）岩浆侵入体的颜色、矿物成分、结构与构造特征及岩石类型。（2）岩浆侵入体的产状。（3）岩浆侵入体与断裂的关系（4）侵入体与煤层的接触关系，天然焦的宽度，煤层的变质程度等。二、岩浆侵入煤层的观测与研究

厚煤层时，每隔一定距离应探测一次侵入体和煤层的厚度变化，对中厚及薄煤层，在同一煤层中布置钻孔或探巷查明侵入体平面分布范围。（二）对岩浆侵入体的探测

遇到岩墙可直接穿过。对于矿床要求探巷和钻孔圈定范围。（三）对岩浆侵入体资料的综合研究编制侵入体分布图、煤质等直线图、相应的剖面图、素描图等，然后提出侵入体分布及煤层煤质预测图。三、岩浆侵入煤层的处理第四节喀斯特陷落柱（一）喀斯特洞穴发育的地质条件（二）喀斯特洞穴致塌机理1.重力塌陷2.真空吸蚀塌陷3.物理化学作用综合塌陷一、陷落柱的成因（一）陷落柱的基本形态1.陷落住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。2.陷落柱的剖面形状在坚硬岩层，柱体呈现上小下大的锥状，松软岩层中陷落柱体呈现上大下小的漏斗状。二、陷落柱的特征3.陷落柱的高度从溶洞底面至塌陷顶的垂直距离为陷落柱高度。4.陷落柱中心轴陷落柱各中心点的连线称为陷落柱的中心轴线。1.陷落柱的地表出露特征盆状凹陷、丘状凸起、柱状破碎带、特殊地貌形态。（二）陷落柱的出露特征2.陷落柱的井下出露特征（1）柱面特征：坚硬岩石成突出状；松软岩石成凹进状。（2）柱体特征：较新层位的岩石碎块或第四系沉积物充填。（3）陷落柱内沉淀物：常见到红色的铁质、白色的钙质或高岭土质沉淀物。（三）喀斯特陷落柱的分布特点裂隙是形成喀斯特的重要条件。沿喀斯特化断裂带、褶曲轴，断层交汇处。（一）陷落柱出现前的预兆产状变化、裂隙增多、小断层增多、煤质氧化、涌水增大。（二）井下遇陷落柱的观测柱体前的煤岩层特征、柱面特征、柱体内特征、利用已有资料。（三）陷落柱的探测钻探、物探、巷探。三、陷落柱的观测与研究（一）陷落柱对煤矿生产的影响破坏可采煤层，减少煤炭储量，影响正规开采，影响采掘施工，影响安全。（二）陷落柱的处理方法把陷落柱留设在煤柱中减少煤炭损失，掘进遇陷落柱时直接穿过陷落柱。回采工作面中先探明再决定处理方法。四、陷落对煤矿生产的影响及处理第五节矿井瓦斯

矿井瓦斯是由煤层及围岩释放出来的一种多成分的混合气体，包含CH2、N2、CO2、C2H6、SO2、H2S及CO等。（一）瓦斯在煤层的赋存状态1.游离状态（自由状态）瓦斯2.吸着状态瓦斯（1）吸附瓦斯（2）吸收瓦斯一、瓦斯的形成与分带（二）瓦斯的形成（1）生物化学作用形成植物在缺氧条件下，由于细菌作用分解析出甲烷、重碳氢化合物、氢及其它气体。（2）煤变质作用形成泥炭受地压和地热影响，氧、氢、硫、氮的含量降低，碳富集生成了甲烷、氢、重碳化合物等气体。（3）油型气来源油型气系指矿井瓦斯的来源是油气田的瓦斯侵入。（三）瓦斯分带自上而下按瓦斯成分不同划分为四个带：1.氮气——二氧化碳带，CO2大于20%；2.氮气带，N2大于80%、CH4小于20%；3.氮气——甲烷带，CH4为20%~80%、N2为80%～20%；4.甲烷带，CH4大于80%、N2小于20%。前三个带统称为瓦斯风化带。（一）影响瓦斯含量的地质因素1.煤的变质程度2.围岩和煤层的渗透性3.地质构造4.地下水活动5.煤田暴露程度6.煤层埋藏深度二、煤层瓦斯含量的影响因素及其预测（二）煤层瓦斯含量的测定1.直接测定法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。2.间接测定法——室内容量法。（三）瓦斯含量预测图的编制（1）编图的底图瓦斯含量预测图常以煤层底板等高线图作为底图，分煤层编制。（2）编图资料有定性和定量的取样成果资料。（3）编图步骤首先填绘取样点，并着色，在各取样点旁边注明瓦斯含量、煤层底板标高、离地表深度，然后做瓦斯含量等值线。（一）矿井瓦斯涌出现象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现象称为普通涌出。2.特殊涌出分为瓦斯喷出和煤与瓦斯突出两大类。三、矿井瓦斯涌出量及矿井瓦斯等级（二）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m/d或m/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m/t表示。333（三）瓦斯矿井等级1.低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量

10m/t以下。2.高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量

10m/t以上。3.煤与瓦斯突出矿井，指在采掘过程中发生过煤与瓦斯突出的矿井。33（一）煤与瓦斯突出的地质因素分析煤层埋藏越深，地下水活动区，地质构造和地应力集中，煤层厚度大，煤质疏松，高变质煤易发生瓦斯突出。

四、防治煤与瓦斯突出的地质工作（二）防治煤（岩）与瓦斯突出的地质工作

1.作好突出点的地质编录

2.编制突出点分布图

3.收集瓦斯地质预报资料

4.分析瓦斯突出与地质条件的关系

5.编制瓦斯突出预测图第六节煤层顶底板1.影响回采工作面的连续推进2.顶底板的破坏可导致突水事故3.影响支护密度、支护形式及支护性能一、煤层顶底板对煤矿生产的影响（一）煤层顶底板的研究方法1.分析煤层顶底板岩石性质、分层厚度、组合特征、层理和裂缝发育程度。2.分析井田地质构造规律及其对顶板的影响。3.顶底板岩石样品，进行物理力学性质测试和微观鉴定。4.收集开采过程中各类顶板的矿压显现及稳定状况的资料。5.编制顶板条件类型预测图和顶板地质险情分析图。二、煤层顶底板条件的研究（二）煤层顶底板条件分类直接顶分类表6-5直接顶分类指标及参考要素表基本顶（老顶）分类表6-6基本顶分级指标及名称表式中Pe——基本顶初次来压当量，KN/m；

Lf——基本顶初次来压步距，m；

N——直接顶充填系数；

hm——煤层采高，m；

ln

——自然对数。表中分级指标Pe是基本顶初次来压平均当量，初次来压平均当量Pe可由下式确定：2Pe=241.3ln(Lf)－15.5N+52.6hm3.伪顶分类表6-8伪顶分类表4.煤层底板分类表6-9缓倾斜煤层工作面底板分类表第七节地温与矿山压力（一）引起煤矿地温异常的因素1.矿区所处大地构造位置在地壳强烈活动区，地震、岩浆活动强烈，高温热泉广布区。2.岩石的导热性大多数火成岩、石灰岩、砂岩等导热性强。