第六章影响煤矿生产的地质因素PPT讲稿.ppt

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1、第六章影响煤矿生产的地质因素第1页，共53页，编辑于2022年，星期三 第六章第六章 影响煤矿生产的地质因素影响煤矿生产的地质因素 影响煤矿生产的地质因素是指在采掘生产过程中，影响煤矿生产的 主要地质条件，如煤层厚度变化、地质构造等，不同的矿井有不同的主要影响因素，本章从地质与采矿结合的 角度着重讲述地质因素研究的意义、任务、观测、预测、处理方法。第一节第一节 煤层厚度变化煤层厚度变化一、煤层厚度变化的原因一、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：第2页，共53页，编辑于2022年，星期三1、原原生生变变化化：整个

2、含煤岩系最终形成之前，由某些地质因素引起的煤层的厚度变化。1）地壳不均衡沉降）地壳不均衡沉降 不均衡沉降不均衡沉降 沼泽基底不平沼泽基底不平 湖泊淤浅再度聚积泥炭，形成分叉。原湖泊区再度加速沉降继续堆积泥砂。地壳不均衡沉降形成煤层分叉的形式：（1）马尾状散射束；（2）超覆式；（3）退覆式；（4）聚煤面积不断扩大的分叉类型；（5）聚煤面积不断扩大的分叉类型。第3页，共53页，编辑于2022年，星期三2）泥炭沼泽基底不平）泥炭沼泽基底不平：泥炭沼泽基底不平引起的煤层厚度变化特点：（1）底板起伏不平，而顶板与煤层的接触面是平面。（2）煤层变博的方向是底板突起的方向，煤层厚度是渐变的。（3）煤分层或夹

3、矸被基底隆起地段隔开而呈现不连续。3）同同生生冲冲蚀蚀：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。第4页，共53页，编辑于2022年，星期三（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。2、次生变化：、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。1）次生冲蚀）次生冲蚀：形成煤层和顶板以后，由于地壳上升，煤和顶板遭受冲刷。煤系内的后生冲蚀煤系内的后生冲蚀 煤系形成后的后生冲蚀煤系形成后的后生冲蚀第

4、5页，共53页，编辑于2022年，星期三次生冲蚀的特征：（1）冲蚀规模较大，煤、顶板机器底板均被冲蚀。（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。2）构造挤压）构造挤压：（1）受褶皱影响：（2）受断层影响：褶皱引起煤厚变化褶皱引起煤厚变化 断层引起煤厚变化断层引起煤厚变化 第6页，共53页，编辑于2022年，星期三 岩浆侵入引起岩浆侵入引起 岩溶塌陷引起岩溶塌陷引起（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

5、、在煤层增厚与变薄区，煤层结构遭到破坏,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7页，共53页，编辑于2022年，星期三二、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 3、掘进率增高 为探明煤厚变化，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8页，共53页，编辑于2022年，星期三

6、（一）煤层的观测（一）煤层的观测1、观测的基本要求、观测的基本要求：1）一切穿过巷道揭露煤层的地点，均应详细观测。2）顺煤层掘进的巷道，观测点间距视煤层稳定性确定。3）采面每710天布点观测一次。2、观测的内容、观测的内容：1）煤层结构：各煤层夹石层层数，岩性。2）煤层厚度：总厚度，分层厚度及变化。3）煤层顶底板：岩性、厚度、裂隙发育程度、力学性质。4）煤质：煤的物理性质，煤岩类型。5）煤层含水性：一般分为干燥（无水）、潮（滴）、湿（淋水）、含水（涌水）6）煤层产状。第9页，共53页，编辑于2022年，星期三3、观测的一般方法、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

7、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。（二）煤层的探测（二）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、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。1）掘进巷道的探煤厚工作）掘进巷道的探煤厚工作（1）缓倾斜煤层：利用电钻探测 煤层厚度，间距1520米。第10页，共53页，编辑于2022年，星期三（2）急倾斜煤层：钻孔与煤门相结合 掘进巷道中的探测点间距，要立足于能

8、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。2）回采工作面的探煤厚工作）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。（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：回采第一分层时，一次探测煤层全厚。回采第一分层时，只探测下一分层厚度2、煤厚变化的探测、煤厚变化的探测1）煤层分叉、尖灭的探测第11页，共53页，编辑于2022年，星

9、期三 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。另一种是分叉或，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。（1）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，探测其它分层的分叉情况。巷道 .第12页，共53页，编辑于2022年，星期三（2）煤层呈短距离分叉：连络巷 暗井+钻孔 探测煤厚及分叉情况；急倾斜煤层用煤门+钻孔探测 暗井（3）圈定分叉区 根据钻孔、巷道、煤

10、门等实件资料中的分叉点连接而成。2）煤层底凸薄化的探测（1）利用钻探控制掘进前方底凸位置第13页，共53页，编辑于2022年，星期三（2）利用底板倾角推测掘进前方底凸位置3）河流冲刷的煤厚变化探测工作 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。第14页，共53页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 矿井地质构造矿井地质构造 地质构造包括地质构造包括：褶皱构造、断层和节理 矿井地质构造按其规模大小和对生产的影响程度不同，可以划分为大、中、小三个等级。大型构造大型构造：指整个煤产地的骨干构造。它决定着井田的划

11、分和总体构造轮廓。勘探阶段以查明，不是矿井地质研究的重点。中型构造中型构造：分布在井田范围内，影响水平、采区划分和巷道布置的次一级构造。勘探阶段尚未查明，对生产影响极大，研究重点。小型构造小型构造：规模很小。在一条巷道或一个工作面内就能看清全貌的更次一级构造。其密集发育时，对生产影响很大。第15页，共53页，编辑于2022年，星期三一、褶曲研究一、褶曲研究1、褶曲的判断与观测、褶曲的判断与观测：1）褶曲的识别）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。2）褶曲轴的判断）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

12、的位置。（2）根据区域构造线方向推测：应用于资料较少地区。3）褶曲的观测）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。第16页，共53页，编辑于2022年，星期三2、查明褶曲的生产探测手段、查明褶曲的生产探测手段：生产勘探手段：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。3、观测判断褶曲时应注意的问题、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

13、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。4、褶曲对煤矿生产的影响和处理、褶曲对煤矿生产的影响和处理：1）大型褶曲）大型褶曲：指影响井田划分和整个开拓系统的褶曲构造。（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。第17页，共53页，编辑于2022年，星期三 以中型紧闭褶曲轴作为采区边界 以中型向斜轴作为采区中心 布置采区上山 工作面直接推过向斜轴第18页，共53页，编辑于2022年，星期三2）中型褶曲）中型褶曲：往往是大

14、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。（2）轴线做为采区边界（紧闭褶曲）。（3）工作面直接推过褶曲轴（宽缓褶曲）。3）小型褶曲）小型褶曲：（1）使煤厚发生变化。（2）沿煤掘进时，褶曲使巷道变得弯曲。（3）影响工作面的长短。二、断层研究二、断层研究1、断层的判断与观测、断层的判断与观测：1）断层的判断）断层的判断：断层出现以前，可能出现的征兆：（1）煤岩层产状发生急剧变化：断层附近的煤岩层，由于受断层两盘相对运动影响，往往会发生显著变化。（2）煤层厚度发生变化，煤层顶、底板出现不平行现象：煤层受断层影响易发生塑性变形，使厚度改变。第19页，共53页，编辑于2022年，星期

15、三（3）接近断层时，煤层和顶、底板中裂隙显著增加，并具有一定的规律性。（4）在大断层附近常伴生一系列小断层，这些小断层是预兆大断层的重要标志。（5）瓦斯涌出量增加：断层可以赋村瓦斯，当巷道揭露到断层附近时，断层中的瓦斯就可以通过煤岩层中的裂隙进入到巷道。（6）涌水量增加：滴水、淋水要注意。断层出现征兆和使用说应注意的问题，可简要归纳为几句话：产状煤厚生巨变，揉皱破碎光泽暗，节理增加产状煤厚生巨变，揉皱破碎光泽暗，节理增加有规律。瓦斯增加大显驼峰，滴水淋水或涌水，有规律。瓦斯增加大显驼峰，滴水淋水或涌水，反常现象放在心，综合起来再确定，以防反常现象放在心，综合起来再确定，以防“草木草木皆成兵皆成

16、兵”。第20页，共53页，编辑于2022年，星期三 2）断层的观测）断层的观测：（1）位置的确定：通过测量点确定断层位置，边投绘到巷道平面图上。若断层成组出现，应分别测定各断层面位置，并确定主断层面。（2）断层面特征的观测：包括断层面形态特征、擦痕。（3）断层带特征的观测：断层带的宽度及带内构造岩。（4）断层两侧煤岩层层位、产状、伴生及派生构造。（5）断层产状与断煤交线测量。（6）断距测量。（7）断层的描述。3）断失翼煤层的寻找）断失翼煤层的寻找：（1）层位对比法：（2）构造形迹判定法：是指根据与断层伴生和派生的小型和微型构造来判断断层性质的一种方法。第21页，共53页，编辑于2022年，星期

17、三a、牵引褶曲 断层引起的牵引褶曲断层引起的牵引褶曲b、羽状节理：分布在断层一侧或两侧，与断层面斜交呈羽状排列的节理，它是由断层两盘相对运动位移产生的局部应力场的产物。羽状张解理：T断层面呈45，锐角尖端指示本盘运动。羽状节理：S1与断层面近直交，锐角不稳定；S1 S2夹角15以下，锐角尖端指示 T 本盘运动。S2第22页，共53页，编辑于2022年，星期三C 擦痕、阶步：阶步由缓到陡或陡坡的倾向指示对盘运动（3）规律类推法 故居已掌握的该区的发育特征和规律，确定断层性质，指明断失翼煤层寻找方 阶阶 步步向的一种方法。适用于开采时间长，资料丰富的矿井。（4）生产勘探法 如果遇到断层，通过观测和

18、综合分析，仍不能确定断层性质或已确定断层性质，但断距无法确定时，需用生产勘探的方法来解决，其手段是巷探、钻探、物探。2、矿井构造预测、矿井构造预测：1）在剖面图中，根据水平巷道资料，推断下水平断层位置：第23页，共53页，编辑于2022年，星期三 F1 F2 F3 100 .50 .A B C2）根据上部煤层资料，推断下部煤层情况：大煤 野青煤 第24页，共53页，编辑于2022年，星期三3）根 据 同 一 煤 层 上 水 平 巷 道 所 见 断 层 资 料，预 测 新 开 巷 道 见 断 层 的 位 置 100 90 80 70 例：100水平大巷由西向东掘进 53m A 53米处遇见一断层

19、，断层 100 b c 面产状10260,煤层 90 产状18030 80 C求：70米水平大巷遇该断层 70 D 的位置？(比例尺1：1000)a作图方法：（1）作三角形（2）作煤层底板等高线 b c d（3）作断层面等高线 ab=10m；acb=；adb=（4）交点既为所求 第25页，共53页，编辑于2022年，星期三4）水平切面图上，相邻巷道的预测 F 无论哪一种预测，最主要的是收集已知资料，作到心中有数有些断层能否向深部延伸，取决于断层规模，断距等因素，所以要认真研究本区规律，近年来，龙荣生教授提出了矿井预测流程图使预测系统化，提高了预测的精度。确定预 测目标 综合加工分析 构筑预测模

20、型 解模进行预测 提出预测结果 收集信 息资料 反馈优化参数第26页，共53页，编辑于2022年，星期三3、断层对煤矿生产的影响及处理、断层对煤矿生产的影响及处理1）开拓设计阶段）开拓设计阶段：（1）井田、采区边界的确定：H50米的断层，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 +规划其它井田 +30米煤柱 +（2）井筒位置的选择：井筒尽可能避开大断层（3）井田开拓方式的确定：如遇断层破坏强烈区用竖井+主石门比斜井开拓合理第27页，共53页，编辑于2022年，星期三2）掘进阶段）掘进阶段（1）平巷过断层 破顶 破底（2）斜巷过断层 石门 石门 反眼 立井 第2

21、8页，共53页，编辑于2022年，星期三3）回采阶段）回采阶段（1）走向断层，落差大于2米，且分布较大，用双工作面。（2）斜交断层，双工作面渡过影响区。（3）工作面小型倾向或斜交断层，H2米重开切眼，H2米工作面推过，要注意使工作面与断层延展方向有一个较大的交角，避免因冲击地压造成工作面的危险。第29页，共53页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 岩浆侵入煤层岩浆侵入煤层一、岩浆侵入体的一般特点一、岩浆侵入体的一般特点1、产状和形态、产状和形态1）岩墙岩墙：2）岩床岩床：地下岩浆沿煤层层面方向侵入的层状侵入体。它可以沿煤层顶、底中间侵入，也可吞蚀整个煤层。（1）岩床的形态：根据矿井观测有以

22、下几种：层状、似层状、串球状、树枝状。（2）剖面类型：、厚层侵入型：整个煤层比侵入体所代替。、层状侵入型：侵入到煤层的任何部位，侵入体土煤层接触时，煤层呈波浪状。第30页，共53页，编辑于2022年，星期三、浑圆状侵入型：煤层中侵入体呈孤立的大小不等的浑圆状，常发育在侵入严重地区的较远地段。、串球侵入型：扁豆状、树枝状。第31页，共53页，编辑于2022年，星期三2、岩浆侵入煤层的变质作用、岩浆侵入煤层的变质作用1）岩墙切割煤层对没治影响小，只影响岩墙两侧的煤发生编制；沿煤层侵入的岩床，对没治影响范围较大。2）岩浆一般侵入煤层下部影响较大，侵入上部影响较小，侵入中部影响最大。3）煤的变质程度与

23、侵入体的大小、厚度成正比。4）岩浆性质不同，对煤层的影响也有差异。二、岩浆侵入煤层的活动特征二、岩浆侵入煤层的活动特征1、岩浆上冲通道和侵入层位、岩浆上冲通道和侵入层位1）岩浆上冲通道上冲通道往往是断层或裂隙，表明岩浆侵入活动第32页，共53页，编辑于2022年，星期三与地质构造有关，这种断裂是岩浆侵入前就已存在的断裂构造。2）侵入层位：侵入体有选择层为的特点，往往是侵入煤层或较松软的泥岩岩层。三、对岩浆侵入体的观测及探测三、对岩浆侵入体的观测及探测1、观测内容、观测内容：1）岩浆岩的颜色、矿物成分、结构、构造等特征。2）侵入体产状、形态、厚度及范围。3）查明侵入体与断裂构造的关系。4）观察煤

24、层被破坏的情况2、探测工作、探测工作1）当岩浆侵入厚煤层时，无论沿顶或底掘进，隔一定距离均应探测一次岩浆岩和煤厚变化。第33页，共53页，编辑于2022年，星期三2）对于一些中厚煤层或薄煤层，可在同一煤层中布置钻孔或探巷查明侵入体范围也可从邻近的巷道中打钻孔圈定侵入体的范围。四、侵入体对煤矿生产的影响及处理方法四、侵入体对煤矿生产的影响及处理方法1、对生产的影响、对生产的影响1）破坏了煤层的连续性和均一性。2）使煤层灰分增高，粘结性减弱，降低了工业价值。3）煤层硬度增大，降低了工程进度。4）煤层不连续，使采区、工作面布置困难。第34页，共53页，编辑于2022年，星期三2、采掘过程中的处理方法

25、、采掘过程中的处理方法：1）对岩墙的处理）对岩墙的处理：（1）查明岩墙的成因；（2）巷道遇岩墙（3）工作面遇岩墙：a、岩墙沿倾向或斜交方向分布，重开切眼。b、沿走向分布较大的岩墙，将工作面分成上、下两个小面回采。2）对岩床的处理）对岩床的处理：（1）对大片岩浆分布区，采区、工 作面布置时要设法避开。（2）对串球状侵入体，工作面可直 接推过。（3）对于厚煤层中部的侵入体，可进行分层回采。第35页，共53页，编辑于2022年，星期三第四节第四节 岩溶塌陷岩溶塌陷 岩溶塌陷岩溶塌陷：在石灰岩等可溶性岩层地区，由于地下水的溶蚀作用而产生的塌陷现象。一、岩溶塌陷的成因及特征一、岩溶塌陷的成因及特征（一）

26、陷落柱（一）陷落柱1、成因：、成因：1）地质条件：岩溶发育必须具备的四个条件：（1）有可溶性岩层存在；（2）可溶性岩层透水；（3）水具侵蚀性；（4）水要流动2）形成过程第36页，共53页，编辑于2022年，星期三2、特征、特征1）地表特征：（1）盆状陷落区；（2）丘状凸起2）井下特征（1）柱面的垂直剖面为两条折线；（2）平面形状为一封闭曲线；（3）剖面形状为梯形，上小下大；（4）柱面沉积物：铁质、钙质、泥质；（5）柱高与岩溶大小、地下水排泄条件有关；（6）柱内特征：3、井下遇陷落柱前的预兆、井下遇陷落柱前的预兆：1）煤岩层产状变化，向中心倾斜2）裂隙增多3）小断层发育4）煤被氧化，光泽变暗5）

27、瓦斯增加第37页，共53页，编辑于2022年，星期三（二）淤泥带（二）淤泥带淤淤泥泥带带：在可溶性岩层地区，地下水溶蚀构造节理，使之成为很深的裂隙，泥土和碎石填入这些裂隙即形成淤泥带。淤泥带的特征：1、多发生在冲沟地带。、多发生在冲沟地带。2、上宽下窄，到一定深度消失。、上宽下窄，到一定深度消失。3、平面延展方向受构造控制。、平面延展方向受构造控制。4、带内物质成分沿垂直方向上的变化：、带内物质成分沿垂直方向上的变化：二、岩溶塌陷误判的原因和判别标志二、岩溶塌陷误判的原因和判别标志（一）误判原因（一）误判原因 岩溶塌陷与构造变动相似的现象：1、岩层不连续；2、裂隙发育；3、煤层破碎；4、淋水；

28、5、遇大块岩层填入巷道。第38页，共53页，编辑于2022年，星期三（二）判别标志（二）判别标志陷落柱的判别标志陷落柱的判别标志：1、岩性标志。2、接触面不平整，无擦痕。3、顶、底板产状无大变化。4、地表出现，井下必然出现。三、陷落柱的观测与探测三、陷落柱的观测与探测（一）陷落柱的观测（一）陷落柱的观测：生产矿井对陷落柱观测的要求，可归纳为五查、五看、五定。（二）陷落柱的探测：（二）陷落柱的探测：1、钻探、钻探：目前生产矿井常用的手段之一：目前生产矿井常用的手段之一。2、巷探、巷探：小断面的巷道。：小断面的巷道。3、物探：、物探：1）仪器）仪器：无线电波坑道透视仪坑透仪。2）原理）原理：3）观

29、测方法）观测方法：（1）同步法；（2）定点法第39页，共53页，编辑于2022年，星期三第40页，共53页，编辑于2022年，星期三四、岩溶塌陷的处理方法四、岩溶塌陷的处理方法1、陷落柱的处理：、陷落柱的处理：1）主要开拓巷道遇陷落柱：按原计划施工。2）回采工作面遇陷落柱：处理原则：查清其范围，缩短工作面回采。3）回风巷、运输巷遇陷落柱：一般直接通过。2、淤泥带的处理：、淤泥带的处理：1）巷道过淤泥带：（1）直接穿过巷道；（2）绕过。2）工作面过淤泥带：（1）淤泥带横穿工作面时，重开切眼。（2）工作面内局部出现淤泥带，利用巷探查清其范围，缩短工作面渡过。第41页，共53页，编辑于2022年，星

30、期三第五节第五节 矿井瓦斯矿井瓦斯瓦斯瓦斯：是指在煤矿生产过程中，从煤和围岩中释放出来的一种多成分的混合气体。一、矿井瓦斯的形成及分带一、矿井瓦斯的形成及分带1、瓦斯的成分和性质、瓦斯的成分和性质：瓦斯中甲烷（CH4）占绝大多数。瓦斯又称沼气，为无色、无味、无毒，可以燃烧和爆炸的气体。比重为0.554，比空气轻，聚集在巷道上部。2、瓦斯的赋存状态、瓦斯的赋存状态1）游离状态瓦斯：以气体分子自由运动于煤层孔隙和裂隙中的瓦斯。2）吸着状态瓦斯：（1）吸附瓦斯：吸附在煤岩体表面的瓦斯，它往往形成一层薄膜。（2）吸收瓦斯：瓦斯分子进入煤体内部，与煤分子紧密结合成固 溶体。第42页，共53页，编辑于20

31、22年，星期三3、瓦斯的成因、瓦斯的成因 瓦斯的形成和煤的 形成是同步的，而且贯穿整个成煤过程的始终，但瓦斯大量生成并保存下来，是在煤的变质作用阶段。1）生物化学作用阶段植物成煤第一阶段有机质分解形成瓦斯，此阶段形成瓦斯是大量的，但保存很少，因为此时成煤物质多暴露在地表或埋藏很浅，绝大多数瓦斯都逸散到大气中。2）变质作用阶段 成煤的第二阶段过程中，煤炭物质产生热解，发生一系列变化同时产生大量瓦斯。该阶段形成的瓦斯，由于在地下深处，不易扩散，煤矿生产中所揭露的瓦斯绝大部分是这阶段形成3）油气田瓦斯侵入来源于周围的含油层第43页，共53页，编辑于2022年，星期三4、瓦斯分带、瓦斯分带 煤层瓦斯成

32、分由浅而深大体可分为四带第一带：N2-CO2带：CH4=010%，N2=2080%，CO2=2080%第二带：N2带：CH4=020%，N2=80100%，CO2=020%第三带：N2-CH4 带：CH4=2080%，N2=2080%,CO2=020%第四带：CH4 带：CH4=80100%，N2=020%，CO2=020%前三带称为瓦斯风化带，其深度差别很大，决定于空气透入条件，上部煤岩层风氧化情况及地下水活动强弱程度。第44页，共53页，编辑于2022年，星期三二、瓦斯含量的研究二、瓦斯含量的研究 煤层瓦斯含量：单位体积或重量的煤体内，含瓦斯的体积，单位m3/t、m3/m3、cm3/g，它

33、应包括吸着、游离瓦斯。1、影响瓦斯含量的地质因素、影响瓦斯含量的地质因素：1）煤的变质程度）煤的变质程度：（1）变质程度越高，产气数量越多，瓦斯含量越大。（2）变质程度不同的煤，空隙率不同，吸附能力差异较大。2）围岩和煤层的渗透性）围岩和煤层的渗透性：渗透性好，有利用于瓦斯的运移和排放，煤层瓦斯含量较小，瓦斯分布较均一；透气性差，不利于瓦斯的运移和排放，有利其保存，瓦斯含量较大。第45页，共53页，编辑于2022年，星期三3）地质构造）地质构造 地质构造对瓦斯的聚积和排放具有双重作用：张性断裂有利于瓦斯排放，压性断裂有利于瓦斯聚积。在煤层顶板岩性致密，透气性差的条件下，在未受断裂破坏和严重剥蚀

34、是褶皱地区，一般在背斜轴部瓦斯含量大，向斜槽部小，当顶板为脆性岩层时，则相反。4）地下水活动：）地下水活动：地下水活动区域有利于瓦斯的排放。5）煤田的暴露程度）煤田的暴露程度：暴露式煤田有利于瓦斯排放，隐伏式煤田有利于其聚积。第46页，共53页，编辑于2022年，星期三6）煤层埋藏深度）煤层埋藏深度瓦斯梯度瓦斯梯度：矿井瓦斯相对涌出量每增加1 m3/t时，深度增加米数。H2-H1公式为：a=Q2-Q2 a瓦斯剃度，m/（m3/t）。H2、H1沼气带内两次测定瓦斯相对涌出量的深度。Q2、Q2对应于H2、H1深度上测定的瓦斯相对涌出量。2、煤层瓦斯含量的测定、煤层瓦斯含量的测定1）直接测定法：）直

35、接测定法：（1）密封式：利用密封式煤芯采取器上、下端的活门，将来脱气的煤样在钻孔底部密封，送化验室测定煤样中的瓦斯体积，算出瓦斯含量。第47页，共53页，编辑于2022年，星期三（2）集气式：利用集气式煤芯采取器上部的集气室，收集钻进和提钻过程中从煤芯泄出的瓦斯，算出煤的瓦斯含量。（3）气测井法：利用气测井仪器测定钻孔冲洗液中溶解的瓦斯量，煤芯和钻屑中残留的瓦斯量，算出总瓦斯量，除以钻进切除的煤 量，既得到煤的瓦斯含量。2）间接测定法：）间接测定法：现场实测瓦斯压力，实验室测定煤样的吸附常数和煤质参数，用公式算出瓦斯含量。3、瓦斯含量预测图的编制、瓦斯含量预测图的编制1）底图：煤层底板等高线图

36、2）编制资料：取样成果资料3）编图步骤：填绘取样点，并着色；注明瓦斯含量和距地表深度；勾绘瓦斯含量等值线。三、瓦斯涌出量预测三、瓦斯涌出量预测：1、矿山统计法、矿山统计法2、煤层瓦斯含量法、煤层瓦斯含量法第48页，共53页，编辑于2022年，星期三四、防止煤与瓦斯突出的地质工作四、防止煤与瓦斯突出的地质工作：矿井煤与瓦斯突出：指在采掘过程中，煤与瓦斯突然喷出。1、煤瓦斯突出的地质因素、煤瓦斯突出的地质因素：1）煤层的埋藏深度2）地质构造和地应力3）煤层厚度变化4）煤的物理力学性质5）其它地质因素2、防止煤与瓦斯突出的地质工作、防止煤与瓦斯突出的地质工作1）做好突出点的地质描述和记录。1）地质描

37、述：突出点所在的煤层、煤质、煤层结构、煤厚变化、煤层顶底板，突出点的构造、岩层产状等。2）记录内容：突出的时间、地点、标高、温度、强度等。2）编制突出点位置分布图。3）提供可能发生突出的地质资料。4）分析瓦斯突出与地质的关系。5）编制预测图。第49页，共53页，编辑于2022年，星期三第六节第六节 煤层顶底板煤层顶底板一、煤层顶底板对生产的影响一、煤层顶底板对生产的影响1、影响工作面的连续推进、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、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、

38、影响支护、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。二、煤层顶底板条件的研究方法二、煤层顶底板条件的研究方法1、收集有关资料2、研究井田地质构造展布规律对顶板条件的影响第50页，共53页，编辑于2022年，星期三3、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 底板研究主要的采动破坏深度、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。第51页，共53页，编辑于2022年，星期三第七节 地温与矿山压力一、地

39、温（一）引起煤矿地温异常的因素 1、大地构造位置：地壳活动区、岩浆活动区等地热异常区。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 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 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：（2）放射性元素的富集：（3）硫化矿床的氧化热：7、人为因素第七节 地温与矿山压力第52页，共53页，编辑于2022年，星期三（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。二、矿山压力第53页，共53页，编辑于2022年，星期三