影响煤矿生产的地质因素讲稿.ppt
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1、关于影响煤矿生产的地质因素第一页,讲稿共一百四十页哦一、煤层厚度变化的原因 煤层是泥炭层经煤化作用转化形成的,大都呈层状或是似层状。煤厚变化的原因很多,归纳起来可划分为两类:(一)原生变化 整个含煤岩系最终形成之前,由某些地质因素(地壳运动、沉积环境变迁)引起的煤层形态和厚度的变化。第一节 煤层厚度变化第二页,讲稿共一百四十页哦1)地壳不均衡沉降 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;聚煤面积不断扩大的分叉类型。第一节 煤层厚度变化第三页,讲稿共一百四十页哦2)泥炭沼泽古地理 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
2、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。第一节 煤层厚度变化第四页,讲稿共一百四十页哦3)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。第一节 煤层厚度变化第五页,讲稿共一百四十页哦(二)次生变化 含煤岩系形成以后,由于地壳运动、岩浆活动、侵蚀冲刷等引起煤层厚度发生变化。主要包括:河流后生冲蚀、地质构造变动、岩浆
3、侵入活动和喀斯特陷落破坏。1)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 煤层厚度变化第六页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化第七页,讲稿共一百四十页哦2)构造挤压(1)受褶皱影响(2)受断层影响第一节 煤层厚度变化第八页,讲稿共一百四十页哦(3)构造挤压引起煤层厚度变化的特点a.由于夹矸与煤层混杂,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,
4、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。第一节 煤层厚度变化第九页,讲稿共一百四十页哦3)岩浆侵入4)喀斯特陷落柱第一节 煤层厚度变化第十页,讲稿共一百四十页哦二、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 第一节 煤层厚度变化第十一页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化第十二页,讲稿共一百四十页哦3.掘进率增高 为探明煤厚
5、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。第一节 煤层厚度变化第十三页,讲稿共一百四十页哦三、煤厚变化的研究与处理(一)煤层厚度的观测与探测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710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。第一节 煤层厚度变化第十四页,讲稿共一百四十页哦 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)、湿(
6、淋水)、含水(涌水)煤层产状。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。第一节 煤层厚度变化第十五页,讲稿共一百四十页哦1)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。2)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。第一节 煤层厚度变化第十六页,讲稿共一百四十页哦3)煤层观测点的布置应按实际情况。4)一般用沉积岩石学方法来鉴定煤层顶底板。5)煤岩分层描述的观测点,尽可能选择在新鲜的连续剖面上。6)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
7、程平面图上。第一节 煤层厚度变化第十七页,讲稿共一百四十页哦2.煤层的探测 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第一节 煤层厚度变化第十八页,讲稿共一百四十页哦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1520米。第一节 煤层厚度变化第十九页,讲稿共一百四十页哦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
8、于能够真实反映煤厚变化一般间距1020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。第一节 煤层厚度变化第二十页,讲稿共一百四十页哦 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,既测量实测采高,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510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一节 煤层厚度变化第二十一页,讲稿共一百四
9、十页哦2)煤层分叉、尖灭的探测 煤层分叉形式很多,但根据分叉后的稳定情况,可分两种,一种是煤层分叉后,各分层的分布比较稳定,这样的分叉煤层在勘探阶段就已查明,生产阶段主要进一步控制和确定可采分叉的分布和分合区界线。另一种是仅有一层保持稳定既主煤层,其它各分叉很快尖灭,这种分叉煤层勘探阶段不易查明,甚至出现层位对比上的错误,产生阶段必须探明。对分叉尖灭的探测有三种情况:第一节 煤层厚度变化第二十二页,讲稿共一百四十页哦 煤层呈多层次比较稳定的分叉 在稳定的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。第一节 煤层厚度变化第二十三页,讲稿共一百四十页哦 煤层呈稳定程度不同的分叉 在主
10、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。第一节 煤层厚度变化第二十四页,讲稿共一百四十页哦2)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一节 煤层厚度变化第二十五页,讲稿共一百四十页哦 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。3)河流冲刷的煤厚变化探测工作
11、在巷道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。第一节 煤层厚度变化第二十六页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化第二十七页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化第二十八页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化(二)评定煤层稳定性的主要参数1.评价指标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。第二十九页,讲稿共一百四十页哦
12、第一节 煤层厚度变化(二)评定煤层稳定性的主要参数1.评价指标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。第三十页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化第三十一页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化(三)煤层厚度变化的处理1.掘进中的处理方法1)根据具体情况确定掘进方案。如上分层稳定可采,下分层变薄尖灭,则巷道应紧靠煤层顶板掘进,相反则应紧贴底板掘进。2)在采取上山掘进中,如遇煤层变薄带应根据变薄区范围直接穿过或从其他地方绕开。3)主要运输巷道遇到局部煤层变薄或尖灭时,巷道按原计划施工。第三十二页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化
13、第三十三页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化2.回采工作中的处理方法1)变薄区或不可采区范围较小,可采用直接推过的方法。第三十四页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化2)变薄区或不可采区范围较大,可采用绕过的办法。第三十五页,讲稿共一百四十页哦第一节 煤层厚度变化3)如果事先了解到有些地方变薄或尖灭,最好把这些变薄或尖灭带作为采取或工作面的边界来处理。第三十六页,讲稿共一百四十页哦一、褶皱构造二、节理三、断层 第二节 矿井地质构造第三十七页,讲稿共一百四十页哦一、褶皱构造(一)褶曲对生产的影响1.大型褶曲 褶曲的规模、方向和位置影响到井田的划分和矿井的开拓方式及开拓系统布置。2.中小
14、型褶曲 中型褶曲影响到采区的大小和采区巷道的布置。小型褶曲影响煤平巷的掘进方向、工作面长度3.紧闭褶曲 轴部地应力较大,次一级构造发育。第二节 矿井地质构造第三十八页,讲稿共一百四十页哦第二节 矿井地质构造第三十九页,讲稿共一百四十页哦(二)褶曲研究1.褶曲的判断与观测1)褶曲的识别 井下判断褶曲的标志:新老岩层对称出现且岩层产状有规律地变化。如石门中岩层的倾向相背或相向倾斜,或煤层平巷中由于煤层急剧变化使平巷弯曲。2)褶曲轴的判断 判断褶曲轴的方法:(1)根据上部资料推断:要注意不同类型褶曲轴在平面上的投影有不同的位置。(2)根据区域构造线方向推测:应用于资料较少地区。第二节 矿井地质构造第
15、四十页,讲稿共一百四十页哦第二节 矿井地质构造第四十一页,讲稿共一百四十页哦3)褶曲的观测 对于已确认的褶曲构造,应详细观测描述以下内容:(1)褶曲枢纽位置,倾伏方向和倾伏角。(2)褶曲两翼煤、岩层和轴面的产状要素。(3)褶曲与断层、节理、煤层厚度变化的关系。2.查明褶曲的探测手段1)巷探:布置应遵循“一巷两用”的原则,探明褶曲,生产利用。2)井下钻探:构造复杂,控制较少的褶曲,应在井下邻近巷道利用钻探查明。第二节 矿井地质构造第四十二页,讲稿共一百四十页哦3.观测判断褶曲时应注意的问题1)煤岩层的分析和对比:必须熟悉煤系地层和标志层。2)褶曲的不协调性;3)褶曲发展成断层的可能性:塑性弯曲和
16、脆性断裂既有区别又有联系,挠曲可发展成正断层;倒转背斜发展成逆断层。4)注意倒转褶曲的倒转翼和正常翼。(三)褶曲对煤矿生产的影响和处理1.大型褶曲 指影响井田划分和整个开拓系统的褶曲构造。第二节 矿井地质构造第四十三页,讲稿共一百四十页哦(1)褶曲轴线作为井田边界;(2)井田内开拓部署中的处理方法:背斜轴部总回风巷;向斜轴部集中运输巷。2.中型褶曲 往往是大型褶曲的次一级构造。(1)轴线选做采区中心,布置采区上、下山。对开阔的平缓褶曲,以向斜轴作为采区中心,向两翼布置回采工作面。第二节 矿井地质构造第四十四页,讲稿共一百四十页哦第二节 矿井地质构造第四十五页,讲稿共一百四十页哦(2)轴线做为采
17、区边界(紧闭褶曲)。第二节 矿井地质构造第四十六页,讲稿共一百四十页哦(3)工作面直接推过褶曲轴(宽缓褶曲)。褶曲较宽缓,规模不大时可布置单翼采区,工作面直接推过褶曲轴部。第二节 矿井地质构造第四十七页,讲稿共一百四十页哦3.小型褶曲(1)使煤厚发生变化,变化严重时要重新开掘切眼。(2)沿煤掘进时,褶曲使巷道变得弯曲。弯曲过大时采面运输巷要改造取直。第二节 矿井地质构造第四十八页,讲稿共一百四十页哦二、节理1.影响钻眼爆破效果2.影响开采效率 第二节 矿井地质构造第四十九页,讲稿共一百四十页哦3.影响顶板控制方法 第二节 矿井地质构造第五十页,讲稿共一百四十页哦4.工作面布置 第二节 矿井地质
18、构造第五十一页,讲稿共一百四十页哦三、断层(一)断层对生产的影响 影响煤层的连续性和完整性。断层的规模:落差50m特大型断层;5020m大型落差;205m中型断层;50 m的断层,应考虑该断层作为井田边界,这样使断层煤柱和边界煤柱和为一体,避免出现三角煤,提高回采率。水文地质条件复杂的地区,以大断层作为井田边界,尽量不使巷道穿过断层,可以减少突水事故的发生。划分采区时,也应该以断层为界。第二节 矿井地质构造第七十三页,讲稿共一百四十页哦第二节 矿井地质构造第七十四页,讲稿共一百四十页哦第二节 矿井地质构造第七十五页,讲稿共一百四十页哦2)井筒位置的选择 井筒尽可能避开大断层。一般立井井筒要布置
19、在倾角较大的大断层下盘,距离断层3050m以外的位置。第二节 矿井地质构造第七十六页,讲稿共一百四十页哦第二节 矿井地质构造 对于倾角较小的断层选择煤层层数少的地点穿过断层,且井底车场的位置要避开断层带。第七十七页,讲稿共一百四十页哦3)运输大巷的布置 布置在较坚硬的岩石中,尽量少改变方向。但当碰到断层错动的含水层时必须考虑巷道的改道。第二节 矿井地质构造第七十八页,讲稿共一百四十页哦4)采区内块段划分 综合考虑断层的位置、落差、被分割块段的大小和形态以及已有的生产系统划分开采块段。尽可能将大断层留在块段之间的煤柱中。第二节 矿井地质构造第七十九页,讲稿共一百四十页哦5)井田开拓方式的确定 缓
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