1、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 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、特征、观测、预测、处理方法。第六章 影响煤矿生产的地质因素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v内容提要内容提要6.1 煤层厚度变化一、煤层厚度类型 煤层厚度是指 煤层顶、底板岩层之间的垂直距离 。 依据煤层结构，可将煤层分为：总厚度有益厚度可采厚度p总厚度 是煤层顶、底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和；
2、有益厚度 是指煤层顶、底板之间各煤分层厚度的总和；可采厚度： 达到国家规定的最低可采厚度煤分层的总厚度 。最低可采厚度： 在现代经济技术条件下可采煤层的最小厚度 。6.1 煤层厚度变化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：1、原生变化2、后生变化二、煤层厚度 变化 原因及变化特征 指泥炭层在接受上部沉积物覆盖前，由于地壳运动、沉积环境变迁等各种地质因素的影响而引起的煤层形态和厚度的变化。包括四种原因 :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6.1 煤层厚度变化二、煤层厚度 变化 原因及变化特征1、原生变化原生
3、变化 地壳不均衡沉降引起煤层分叉合并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；原生变化 泥炭沼泽古地形（沼泽基底不平）影响煤层原生厚度变化特点：（ 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）煤分层或夹矸被基底隆起地段隔开而呈现不连续。沉积时的填平补齐在煤层形成过程中，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
4、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。原生变化 河流同生冲蚀引起煤厚变化原生变化 海水同生冲蚀造成煤厚变化煤层面上出现大小不一的凹坑、槽沟，或在广阔范围内冲蚀成 “残丘 ”、 “煤岛 ”。同生冲蚀的特征：（ 1）冲蚀顶板常为灰岩或海相砂岩。 （ 2）冲蚀岩性常为直接顶板，形似冲蚀外模，复合于煤层上。（ 3）煤光泽变暗，灰分、硫分也有增加。 指煤层被沉积物覆盖后，或者整个煤系地层形成以后，由于：河流冲蚀、构造变动、岩浆侵入、岩溶陷落柱、等各种地质因素的影响而引起煤层形态和厚度变化。6.1 煤层厚度变化二、煤层厚度 变化 原因及变化特征2
5、、后生变化后生变化 河流冲蚀次生冲蚀 ：形成煤层和顶板以后，由于地壳上升，煤和顶板遭受冲刷。次生冲蚀的特征 ：（ 1）冲蚀规模较大，煤、顶底板均被冲蚀。（ 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。煤系内的后生冲蚀 煤系形成后的后生冲蚀褶皱引起煤厚变化 断层引起煤厚变化 后生变化 构造变动后生变化 构造变动后生变化 岩浆侵入厚度变化显著，随侵入体大小、形态和侵入部位而异。后生变化 岩溶陷落柱特征：（ 1）煤层平面上出现大小不一的环形无煤区。 （ 2）煤厚仅在垂直方向上呈柱状陷落破坏，沿边缘张
6、裂破碎。（ 3）陷落柱周围顶底板产状异常，向塌陷周围倾伏，小断层增多，张裂隙发育。（ 4）陷落柱边缘煤被氧化，光泽变暗，硬度降低，灰分、增加。后生变化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 ,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。2、后生变化6.1 煤层厚度变化三、煤层厚度 变化对煤矿生产的影响 煤层厚度变化对煤矿生产的影响主要表现在以下四个方面 直接影响到开采设计和采掘部署。 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，
7、由于煤层增厚，又要改为分层开采。 这就需要重新调整巷道部署。如已开拓区内出现大片煤层变薄区，甚至无煤区，造成部分区段不可采，则需重新设计采区和工作面。1、影响采掘布置：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 。综采工作面，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：煤层厚度变化大，常造成回采工作中的面积损失和厚度损失，降低了回采率。6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）1、煤层变化的观测（ 1）观测的基本要求：1）一切穿过巷道揭
8、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：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。（ 3）观测要点：1）测绘连续煤层剖面，或以一定间距测绘煤层柱状、迎头素描，并测量各个变化点处煤层产状。2）观测点的布置应按实际情况确定，对结构简单，厚度稳定的煤层以 50100m的点距为宜，对结构复杂、厚度不稳定的煤
9、层，间距要在 1020m之间。3）对顶底板岩石确定岩性、结构、构造等。4）对夹矸稳定而厚度大于 2cm的要单独分出。6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）1、煤层变化的观测 （ 4）观测的一般方法：1）煤层稳定时，隔适当距离实测小柱状。2）煤厚变化大，作一壁连续剖面。3）急倾斜，要作巷道迎头断面图。连续观测煤层厚度、结构及构造示意图6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）2、煤层变化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 。 其它技术方法：声波、
10、电磁波 、 震法 物探等（ 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）煤层河流冲蚀变薄带的探测6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）2、煤层变化的探测 （ 1）煤层厚度的探测1）掘进巷道的探煤厚工作缓倾斜煤层 ：利用 电钻探测 (配合溜煤眼） 煤层厚度，间距 1520 米。急倾斜煤层： 钻孔与煤门相结合。 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。6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）2、煤层变化的探测 （ 1）煤层厚度的探测2）回采工作面的探煤厚工作在厚煤层
11、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，又按一定间距探测下分层煤厚。 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。 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6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）2、煤层变化的探测 （ 2）煤层分叉尖灭的探测煤层分叉形式很多，根据分叉后稳定情况分两种，一是分叉后，各分层分布较稳定，在勘探时已查明，生产阶段主要进一步控制可采分层的分布和
12、分合区界线。另一种是分叉后，仅有一层保持稳定既主煤层，其它分叉很快尖灭，这种分叉勘探阶段不易查明，甚至出现层位对比上的错误，生产阶段必须探明。6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）2、煤层变化的探测 （ 2）煤层分叉尖灭的探测1）煤层呈多层且比较稳定的分叉，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。6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）2、煤层变化的探测 （ 2）煤层分叉尖灭的探测2）煤层呈短距离分叉： 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。3）圈定分叉区：根据钻孔、巷道、煤门等实件资料中的分
13、叉点连接而成。6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）2、煤层变化的探测 （ 3）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现象。对于这种变化，主要是 圈定煤层变薄层和不可采范围 。1）利用钻探控制掘进前方底凸位置某矿工作面切眼巷道用钻探探测煤层底凸薄化范围示意图6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）2、煤层变化的探测 （ 3）煤层底凸薄化的探测2）利用底板倾角推测掘进前方底凸位置3）用顶底板等值线图，圈定煤层底凸薄化的位置和范围6.1 煤层厚度变化四、煤层厚度 变化的研究 观测和探测（工作方法）2、煤层变化
14、的探测 （ 4）煤层河流冲蚀变薄带的探测l巷道实见冲刷带素描。一、煤层厚度变化6.1 煤层厚度变化五、煤层厚度 变化的处理根据厚度变化范围大小及巷道的作用、重要程度进行灵活处理。（）在 煤巷掘进 中如遇到煤层分叉、尖灭现象：如上分层稳定可采，而下分层常变薄尖灭，则巷道应紧靠煤层顶板掘进，这样才不致钻入 “ 叉尖 ” 而造成废巷；如下分层稳定可采，上分层不稳定，则应紧靠煤层底板掘进；如分叉后煤层全部可采，应先采上分层，再采下分层，以免上分层被破坏而浪费煤炭资源。1、掘进中的处理方法一、煤层厚度变化6.1 煤层厚度变化五、煤层厚度 变化的处理根据厚度变化范围大小及巷道的作用、重要程度进行灵活处理。1、掘进中的处理方法(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定巷道是直接穿过，还是停止掘进，或从其它地方另开巷道。一般在变薄带范围不大，并且确知工作面有煤可采时，掘进巷道采取挑顶或破底办法直接穿过变薄带。
