《煤层顶底板》PPT课件.ppt

1、主要内容： 1、煤层厚度变化 2、地质构造 3、岩浆侵入煤层 4、岩溶陷落柱 5、矿井瓦斯 6、煤层顶底板 7、地温 8、地应力,第六章影响煤矿生产的主要地质因素,第六节 煤层顶底板,一、煤层顶底板对生产的影响 1、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。 2、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。 3、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(支柱插入底板，即插针）。 4、影响地表沉陷程度,第六节 煤层顶底板,二、煤层顶底板条件的研究方法,1、收集有关资料 2、

2、研究井田地质构造展布规律对顶板条件的影响 3、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。 4、观测顶底板矿压数据。 5、编制顶底板条件类型图和顶底板地质险情分析图 底板主要研究采动破坏深度、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。,三、常见的顶板底板事故,第六节 煤层顶底板,回采工作面常见顶板事故是冒顶事故。 采动对底板破坏作用 （1）应力状态的改变。当工作面从开切眼开始回采之后，采面围岩应力将发生变化。随着工作面的推进，煤层底板前方处于支承压力作用而压缩。工作面推过后，应力释放，底板处于膨胀状态。随着顶板

3、的冒落，采空区冒落矸石的压实，工作面后方一定距离的底板以恢复到原岩应力状态。由于工作面是在不断推进的过程中，所以，底板处于压缩膨胀再压缩的状态。而在压缩与膨胀变形的过渡区，底板最易发生破坏。 （2）结构面的再扩展。 （3）采动裂隙带的形成。,第六节 煤层顶底板,四、煤层顶底板条件分类 1997年2月1日实施的“缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类”方案。 1、直接顶分类 依据直接顶初次垮落平均距、参考顶板岩性和节理发育情况、分层厚度及岩石单向抗压强度等，将直接顶划分为四类。,第六节 煤层顶底板,2、基本顶（老顶）分类 3、伪顶分类 4、煤层底板分类 （略）参考书P205-206）,主要内容： 1、煤层

4、厚度变化 2、地质构造 3、岩浆侵入煤层 4、岩溶陷落柱 5、矿井瓦斯 6、煤层顶底板 7、地温 8、地应力,第六章影响煤矿生产的主要地质因素,第七节 地温,一、引起煤矿地温异常的因素 1、大地构造位置：地壳稳定类型 2、岩石的导热性：,岩浆岩、石灰岩导热性强，传热快地温低异常。 泥岩、页岩、煤导热性差，传热慢地温高异常。 煤系盖层厚，地表水补给条件差，这样地区地温较高。,3、矿区基底起伏（一定深度范围内）,基底隆起区古老岩系研性致密导热率高，热流在隆起区域汇集形成高异常。,4、深大断裂,通达上地幔，深大断裂是深部炽热物质上升通道。,5、地下水活动,6、局部热源影响,（1）岩浆侵入体余热： （

5、2）放射性元素的富集： （3）硫化矿床的氧化热：近地表处的硫化矿床，氧化生热是个不可忽视的局部热源。,7、人为因素：通风、排水,第七节 地温,二、我国矿区的地热类型,1、基底抬高型：热流值高，地温偏高，出现热害。,2、基底沉陷型：热流值低，不会出现热害。,3、深大断裂型：热流值高，有热水涌出。,4、地下水活动强烈型：地温低，千米内不会出现热害。,5、深循环热水型：局部热异常，局部有热水涌出。,6、硫化物氧化型：局部热异常。,第七节 地温,三、降温措施 我国的矿山安全条例规定：井下工人作业地点的空气温度，不得超过28，超过时应采取降温和其他保护措施。同时煤矿安全规程规定：采掘工作面的空气温度不超

6、过26，机电硐室的空气温度不得超过30，空气温度超过时，要采取降温措施。 改善矿内气候条件的措施很多，归纳起来有两个方面： 一为非人工制冷措施，即矿井通风；一般来说，在地温31以上、37以下时，可能产生热害，但这种热害一般通风方法（即：非人工风流的措施）就可以解决。 二为人工制冷来冷却风流的措施，也称为矿井空气调节；在地温达到37以上的地区，一般来说，单靠加强通风降低温度难以达到目的，应考虑采用人工制冷降温系统。,第七节 地应力,地应力是指地壳岩体中，在未受人为扰动的天然状态下所具有的内应力，亦称现代应力或原始地应力，岩石力学中称原岩应力。按成因可划分为自重应力、构造应力和侧限应力。 在矿体没

7、有开采之前，岩体处于平衡状态。当矿体开采后，形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、破坏，从而对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把由开采过程而引起的岩石移运动对支架围岩所产生的作用力，称为矿山压力。,一、概念,第七节 地应力,初次压力：当压力达到某一极值时，作用于支架上的压力 周期性地压：周期性来压时作用于支架上的压力称为周期性地压。 动压：在周期性来压和初次来压时都表现为工作面顶板的激烈下沉，因而把初次地压和周期性地压统称为动压 静压：平衡时的压力。,第七节 地应力,二、影响矿山压力的主要因素

8、 （1）煤、岩层的物理力学性质 弹性模量大的岩体有利于矿山压力的积累 （2）地质构造 断层、褶皱等构造盈利集中的地段，就是矿山压力显现的地段。 （3）水文地质条件 水的参与降低了岩石力学性质，降低研究强度，导致围岩的变形和破坏。 （4）瓦斯 瓦斯突出是冲击地压的一种表现形式。,地压表现特征,（一）顶压 1煤层顶板的岩石 2不同岩性顶压的表现特征：煤层顶板为易冒落的松软岩时，一般不会发生大面积来压和切顶事故。 中等冒落性顶板：随着悬露面积增大，老顶压力增大，到一定限度后老顶冒落。 难冒落和极难冒落的坚硬顶板：随着开采面积的增大，顶压不断增加，增大到一定程度可形成大面积来压。 3大面积来压的表现特

9、征： 大面积来压的过程是，顶板弯曲下沉，压迫煤柱或支架，产生炸帮和折裂现象，造成脱岩、破裂，最后导致顶板的大面积冒落。 大面积的冒落的征兆是： （1）顶板急剧下沉； （2）顶板断裂； （3）底板隆起； （4）产生超前压力； （6）工作面的压力增大。 （二）侧压 侧压的大小主要取决于该巷道的顶压和深度，顶的压力愈大，巷道至地表的距离愈大，则该巷道的侧压愈大；反之则小。,（三）底压 引起底板隆起的原因有： A 、巨大的顶板压力经两帮传至底板使底板产生隆起现象； B、煤层下部有高压含水层时，当水的压力等于或大于底板岩石的强度时常产生底板的隆起现象； C、底板岩石吸水后岩体膨胀而引起底板的隆起。 三、

10、地压活动观测 1、常规工作面地压活动的观测； 2、大面积采空区的地压活动的观测； 四、地压的处理 各种压力的处理情况，选择将巷道开掘在什么岩层中，以及巷道的形状、支护方式和材料等，并根据顶压情况选择采煤方法和顶板管理方式等。,矿山压力显现,矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现，是在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象，如： （1）顶板下沉和垮落、 （2）底板鼓起、片帮、 （3）支架变形和损坏、 （4）充填物下沉压缩、 （5）煤岩层和地表移动、 （5）露天矿边坡滑移、 （6）冲击地压、 （7）煤与瓦斯突出等现象。,第六章书面作业,指出你所在矿区影响生产的主要地质因素，并以实例简单论述其危害及其治理措施。 要求： 1、作业纸上作答，不要用作业本。 2、无实际现场工作经验的同学，可查找一些资料，论述某一矿区或矿井。,思 考 题,1、矿井地质构造划分依据有哪些？ 2、矿井断层的定量分类方案。 3、褶曲的判断与观测有哪些内容，应注意什么问题？ 4、巷道遇断层以前可能什么征兆？ 5、矿井断层的观测内容？ 6、断失翼煤层的寻找方法？ 7、矿井构造如何预测？ 8、平巷过断层。 9、煤层的观测内容？ 10、厚煤层和煤厚