[教育]影響煤礦生產(chǎn)的地質因素

1、第六章 影響煤礦生產(chǎn)的地質因素,第一節(jié) 煤層厚度變化第二節(jié) 礦井地質構造 第三節(jié) 巖漿侵入煤層 第四節(jié) 巖溶塌陷 第五節(jié) 礦井瓦斯 第六節(jié) 煤層頂?shù)装?第七節(jié) 地溫與礦山壓力,,,,,,,,,,第六章 影響煤礦生產(chǎn)的地質因素 影響煤礦生產(chǎn)的地質因素是指在采掘生產(chǎn)過程中，影響煤礦生產(chǎn)的 主要地質條件，如煤層厚度變化、地質構造等，不同的礦井有不同的主要

2、影響因素，本章從地質與采礦結合的 角度著重講述地質因素研究的意義、任務、觀測、預測、處理方法。 第一節(jié) 煤層厚度變化一、煤層厚度變化的原因 煤層是泥炭層經(jīng)煤化作用轉化形成的 ，大都呈層狀或是似層狀。 煤厚變化的原因很多，歸納起來可劃分為兩類：,1、原生變化：整個含煤巖系最終形成之前，由某些地質因素引起的煤層的厚度

3、變化。1）地殼不均衡沉降 不均衡沉降 沼澤基底不平 湖泊淤淺再度聚積泥炭，形成分叉 。原湖泊區(qū)再度加速沉降繼續(xù)堆積泥砂。地殼不均衡沉降形成煤層分叉的形式：（1）馬尾狀散射束；（2）超覆式；（3）退覆式；（4）聚煤面積不斷擴大的分叉類型；（5）聚煤面積不斷擴大的分叉類型。,2）

4、泥炭沼澤基底不平： 泥炭沼澤基底不平引起的煤層厚度變化特點：（1）底板起伏不平，而頂板與煤層的接觸面是平面。（2）煤層變博的方向是底板突起的方向，煤層厚度是漸變的。（3）煤分層或夾矸被基底隆起地段隔開而呈現(xiàn)不連續(xù)。3）同生沖蝕： 在煤層形成過程中，即未形成煤層頂板以前，因地殼上升，河流在含煤地段發(fā)育，泥炭被沖蝕—同生沖蝕。同生沖蝕的特征：（1）煤層和沖刷物有共同的頂板。,,（2）煤層和沖刷物相混，煤中有沖

5、刷物，沖刷物中有煤。（3）沖刷范圍一般不大。（4）沖刷物平面分布呈彎曲條帶狀。2、次生變化： 含煤巖系形成以后，由于地殼運動、巖漿活動、侵蝕沖刷等引起煤層厚度發(fā)生變化。1）次生沖蝕：形成煤層和頂板以后，由于地殼上升，煤和頂板遭受沖刷。 煤系內的后生沖蝕 煤系形成后的后生沖蝕,次生

6、沖蝕的特征：（1）沖蝕規(guī)模較大，煤、頂板機器底板均被沖蝕。（2）沖刷沉積物粒度較粗，常為礫巖、粗砂巖及中砂巖。（3）鄰近沖刷帶的煤層，光澤變暗、灰分增高、裂隙發(fā)育。（4）被沖刷的煤層與沖刷沉積物犬齒交錯。2）構造擠壓：（1）受褶皺影響：（2）受斷層影響： 褶皺引起煤厚變化 斷層引起煤厚變化,,巖漿侵入引起

7、 巖溶塌陷引起（3）構造擠壓引起煤層厚度變化的特點：a、由于夾矸與煤層混雜，造成灰分增高。b、頂、底板巖層不完整，裂隙發(fā)育，有時與煤互相穿插。c、在煤層增厚與變薄區(qū)，煤層結構遭到破壞,煤呈鱗片、粉沫狀。d、沿煤層走向或傾向，煤層增厚帶或變薄帶交替出現(xiàn)。,二、煤厚變化對生產(chǎn)的影響,1、影響采掘布置 原分層開采的厚煤層，由于煤厚變薄，只能改為單層

8、開采。原一次采全厚的煤層，由于煤層增厚，又要改為分層開采。2、影響計劃生產(chǎn) 工作面內煤層變薄，引起工作面回采提前，造成采掘失調。工作面接續(xù)緊張。采掘工作面，對煤層穩(wěn)定程度要求更高，煤厚變化影響生產(chǎn)效率 3、掘進率增高 為探明煤厚變化，需要布置探巷，有時煤層尖滅造成廢巷4、回采率降低 煤厚變化，造成面積損失，降低回采率。,（一）煤層的觀測1、觀測的基本要求：1）一切穿過巷道揭露煤層的地

9、點，均應詳細觀測。2）順煤層掘進的巷道，觀測點間距視煤層穩(wěn)定性確定。3）采面每7—10天布點觀測一次。2、觀測的內容：1）煤層結構：各煤層夾石層層數(shù)，巖性。2）煤層厚度：總厚度，分層厚度及變化。3）煤層頂?shù)装澹簬r性、厚度、裂隙發(fā)育程度、力學性質。4）煤質：煤的物理性質，煤巖類型。5）煤層含水性：一般分為干燥（無水）、潮（滴）、濕（淋水）、含水（涌水）6）煤層產(chǎn)狀。,3、觀測的一般方法 觀測與地質編錄一起進行

10、，煤層穩(wěn)定時，隔適當距離實測小柱狀，煤厚變化大，作一壁連續(xù)剖面，急傾斜，要作巷道迎頭斷面圖。（二）煤層的探測 對于巷道未揭露的厚煤層或沒有巷道揭露的煤層，就必須采用一些探測手段，來了解其厚度變化。探測工作常用的是探煤鉆和探煤巷。1、厚煤層的探測： 對于厚煤層，巷道一般不能揭露其全厚，而煤厚的變化又直接影響著分層開采和巷道布置，所以在厚煤層掘進和回采中，堅持探煤厚工作是十分必要的。1）掘進巷道的探煤厚工

11、作（1）緩傾斜煤層：利用電鉆探測 煤層厚度，間距15—20m。,,,,,,,,,,,,,,（2）急傾斜煤層：鉆孔與煤門相結合 掘進巷道中的探測點間距，要立足于能夠真實反映煤厚變化一般間距10—20m布置一個探煤點，兩點煤厚變化大于0.5m時，要加密探測點。2）回采工作面的探煤厚工作 在厚煤層分層開采的工作面中，為了準確控制各分層的回采厚度，僅根據(jù)回采巷道中的煤厚點是不夠的，一般還要在上分層的回采過程中

12、，既測量實測采高，又按一定間距探測煤厚。（1）工作面探煤點間距：沿走向的間距一般為15m左右，沿傾向的間距視煤厚變換情況而定，一般為5—10m。（2）工作面探煤厚的方式：ⅰ 回采第一分層時，一次探測煤層全厚。ⅱ 回采第一分層時，只探測下一分層厚度2、煤厚變化的探測1）煤層分叉、尖滅的探測,煤層分叉形式很多，但根據(jù)分叉后的穩(wěn)定情況，可分兩種，一種是煤層分叉后，各分層的分布比較穩(wěn)定，這樣的分叉煤層在勘探階段就已查明，生產(chǎn)階

13、段主要進一步控制和確定可采分叉的分布和分合區(qū)界線。另一種是分叉或，僅有一層保持穩(wěn)定既主煤層，其它各分叉很快尖滅，這種分叉煤層勘探階段不易查明，甚至出現(xiàn)層位對比上的錯誤，產(chǎn)生階段必須探明。（1）煤層呈多層次比較穩(wěn)定的分叉，在穩(wěn)定的厚度較大的煤層中布置巷道，探測其它分層的分叉情況。 巷道 .,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（2）煤層呈短距離分叉：

14、 連絡巷 暗井+鉆孔 探測煤厚及分叉情況；急傾斜煤層用煤門+鉆孔探測 暗井（3）圈定分叉區(qū) 根據(jù)鉆孔、巷道、煤門等實件資料中的分叉點連接而成。2）煤層底凸薄化的探測 （1）利用

15、鉆探控制掘進前方底凸位置,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（2）利用底板傾角推測掘進前方底凸位置3）河流沖刷的煤厚變化探測工作 在巷道詳細編錄沖刷帶的各種地質現(xiàn)象，如沖刷帶寬度、厚度、巖性、煤層被沖刷的情況，沖刷面的特征。將巷道所見的沖刷現(xiàn)象展繪到平面圖上。,,第二節(jié) 礦井地質構造 地質構造包括：褶皺構造、斷層和節(jié)理 礦井地質構造按其規(guī)模大小和對生產(chǎn)的影響程度不同，可以劃分為大、

16、中、小三個等級。大型構造：指整個煤產(chǎn)地的骨干構造。它決定著井田的劃分和總體構造輪廓?？碧诫A段以查明，不是礦井地質研究的重點。中型構造：分布在井田范圍內，影響水平、采區(qū)劃分和巷道布置的次一級構造?？碧诫A段尚未查明，對生產(chǎn)影響極大，研究重點。小型構造：規(guī)模很小。在一條巷道或一個工作面內就能看清全貌的更次一級構造。其密集發(fā)育時，對生產(chǎn)影響很大。,一、褶曲研究1、褶曲的判斷與觀測：1）褶曲的識別：井下判斷褶曲的標志：新老巖層對稱

17、出現(xiàn)且?guī)r層產(chǎn)狀有規(guī)律地變化。2）褶曲軸的判斷：判斷褶曲軸的方法：（1）根據(jù)上部資料推斷：要注意不同類型褶曲軸在平面上的投影有不同的位置。（2）根據(jù)區(qū)域構造線方向推測：應用于資料較少地區(qū)。3）褶曲的觀測：對于已確認的褶曲構造,應詳細觀測描述以下內容：（1）褶曲樞紐位置，傾伏方向和傾伏角。（2）褶曲兩翼煤、巖層和軸面的產(chǎn)狀要素。（3）褶曲與斷層、節(jié)理、煤層厚度變化的關系。,2、查明褶曲的生產(chǎn)探測手段： 生產(chǎn)勘探手

18、段：1）巷探：布置應遵循“一巷兩用”的原則，探明褶曲，生產(chǎn)利用。2）井下鉆探：構造復雜，控制較少的褶曲，應在井下鄰近巷道利用鉆探查明。3、觀測判斷褶曲時應注意的問題：1）煤巖層的分析和對比：必須熟悉煤系地層和標志層。2）褶曲的不協(xié)調性：3）褶曲發(fā)展成斷層的可能性：塑性彎曲和脆性斷裂既有區(qū)別又有聯(lián)系，撓曲可發(fā)展成正斷層；倒轉背斜發(fā)展成逆斷層。4）注意倒轉褶曲的倒轉翼和正常翼。4、褶曲對煤礦生產(chǎn)的影響和處理：1）大型褶

19、曲：指影響井田劃分和整個開拓系統(tǒng)的褶曲構造。（1）褶曲軸線作為井田邊界：（2）井田內開拓部署中的處理方法：背斜軸部—總回風巷；向斜軸部—集中運輸巷。,以中型緊閉褶曲軸作為采區(qū)邊界 以中型向斜軸作為采區(qū)中心

20、 布置采區(qū)上山 工作面直接推過向斜軸,2）中型褶曲：往往是大型褶曲的次一級構造。（1）軸線選做采區(qū)中心，布置采區(qū)上、下山。（2）軸線做為采區(qū)邊界（緊閉褶曲）。（3）工作面直接推過褶曲軸（寬緩褶曲）。3）小型褶曲：（1）使煤厚發(fā)生變化。（2）沿煤掘進時，褶曲使巷道變得彎曲。（3）影響工作面的長短。二、斷層研究1、斷

21、層的判斷與觀測：1）斷層的判斷：斷層出現(xiàn)以前，可能出現(xiàn)的征兆：（1）煤巖層產(chǎn)狀發(fā)生急劇變化：斷層附近的煤巖層，由于受斷層兩盤相對運動影響，往往會發(fā)生顯著變化。（2）煤層厚度發(fā)生變化，煤層頂、底板出現(xiàn)不平行現(xiàn)象：煤層受斷層影響易發(fā)生塑性變形，使厚度改變。,,（3）接近斷層時，煤層和頂、底板中裂隙顯著增加，并具有一定的規(guī)律性。（4）在大斷層附近常伴生一系列小斷層，這些小斷層是預兆大斷層的重要標志。（5）瓦斯涌出量增加：斷層

22、可以賦村瓦斯，當巷道揭露到斷層附近時，斷層中的瓦斯就可以通過煤巖層中的裂隙進入到巷道。（6）涌水量增加：滴水、淋水要注意。 斷層出現(xiàn)征兆和使用說應注意的問題，可簡要歸納為幾句話： 產(chǎn)狀煤厚生巨變，揉皺破碎光澤暗，節(jié)理增加有規(guī)律。瓦斯增加大顯駝峰，滴水淋水或涌水，反?，F(xiàn)象放在心，綜合起來再確定，以防“草木皆成兵”。,,2）斷層的觀測：（1）位置的確定：通過測量點確定斷層位置，邊投繪到巷道平面圖上。若斷層成組出

23、現(xiàn)，應分別測定各斷層面位置，并確定主斷層面。（2）斷層面特征的觀測：包括斷層面形態(tài)特征、擦痕。（3）斷層帶特征的觀測：斷層帶的寬度及帶內構造巖。（4）斷層兩側煤巖層層位、產(chǎn)狀、伴生及派生構造。（5）斷層產(chǎn)狀與斷煤交線測量。（6）斷距測量。（7）斷層的描述。3）斷失翼煤層的尋找：（1）層位對比法：（2）構造形跡判定法： 是指根據(jù)與斷層伴生和派生的小型和微型構造來判斷斷層性質的一種方法。,a、牽引褶曲

24、 斷層引起的牽引褶曲b、羽狀節(jié)理：分布在斷層一側或兩側，與斷層面斜交呈羽狀排列的節(jié)理，它是由斷層兩盤相對運動位移產(chǎn)生的局部應力場的產(chǎn)物。羽狀張解理：T斷層面呈45°，銳角尖端指示本盤運動。羽狀節(jié)

25、理： S1與斷層面近直交，銳角不穩(wěn)定； S2 S2夾角15°以下，銳角尖端指示 T 本盤運動。

26、 S1,,,,,,,,,,,,C 擦痕、階步： 階步由緩到陡或陡坡的傾向指示對盤運動（3）規(guī)律類推法 故居已掌握的該區(qū)的發(fā)育特征和規(guī)律，確定斷層性質，指明斷失翼煤層尋找方 階 步向的一種方法。適用于開采時間長，資料豐富的礦井。（4）生產(chǎn)勘探法 如果遇到斷層，通過觀測和綜合分析，仍不能確定斷層性質或已確定斷層性質，但斷距

27、無法確定時，需用生產(chǎn)勘探的方法來解決，其手段是巷探、鉆探、物探。2、礦井構造預測：1）在剖面圖中，根據(jù)水平巷道資料，推斷下水平斷層位置：,,,,,,F1 F2 F3 100 .

28、 50 . A B C2）根據(jù)上部煤層資料，推斷下部煤層情況： 大煤 野青煤,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

29、,,3）根據(jù)同一煤層上水平巷道所見斷層資料，預測新開巷道見斷層的位置 100 90 80 70 例：100水平大巷由西向東掘進 53m A 53米處遇見一斷層，斷層 100 b c 面產(chǎn)狀102°

30、∠60°,煤層 90 產(chǎn)狀180°∠30 ° 80 C求：70米水平大巷遇該斷層 70 D 的位置？(比例尺1：1000)

31、 a作圖方法：（1）作三角形（2）作煤層底板等高線 b c d（3）作斷層面等高線 ab=10m；acb=α ；adb=β（4）交點既為所求,,,,,,,,,,,,,,,,,,4）水平切面圖上，相鄰巷道的預測

32、 F 無論哪一種預測，最主要的是收集已知資料，作到心中有數(shù)有些斷層能否向深部延伸，取決于斷層規(guī)模，斷距等因素，所以要認真研究本區(qū)規(guī)律，近年來，龍榮生教授提出了礦井預測流程圖使預測系統(tǒng)化，提高了預測的精度。 確定預 測目標

33、 綜合加工分析 構筑預測模型 解模進行預測 提出預測結果 收集信 息資料 反饋優(yōu)化參數(shù),,,,,,,

34、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3、斷層對煤礦生產(chǎn)的影響及處理1）開拓設計階段：（1）井田、采區(qū)邊界的確定：H>50米的斷層，應考慮該斷層作為井田邊界，這樣使斷層煤柱和邊界煤柱和為一體，避免出現(xiàn)三角煤 + + + + + 規(guī)

35、劃其它井田 + 30m煤柱 + + + + + +（2）井筒位置的選擇：井筒盡可能避開大斷層（3）井田開拓方式的確

36、定：如遇斷層破壞強烈區(qū)用豎井+主石門比斜井開拓合理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2）掘進階段（1）平巷過斷層 破頂 破底（2）斜巷過斷層 石門 石門

37、 反眼 立井,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3）回采階段（1）走向斷層，落差大于2m，且分布較大，用雙工作面。（2）斜交斷層，雙工作面渡過影響區(qū)。（3）工作面小型傾向或斜交斷層 ，H>2m重開切眼，H<2m工作面推過，要注意使工作面與斷層延展方向有一個較大的交

38、角，避免因沖擊地壓造成工作面的危險。,,第三節(jié) 巖漿侵入煤層,一、巖漿侵入體的一般特點1、產(chǎn)狀和形態(tài)1）巖墻：2）巖床：地下巖漿沿煤層層面方向侵入的層狀侵入體。它可以沿煤層頂、底中間侵入，也可吞蝕整個煤層。（1）巖床的形態(tài)：根據(jù)礦井觀測有以下幾種：層狀、似層狀、串球狀、樹枝狀。（2）剖面類型：ⅰ、厚層侵入型：整個煤層比侵入體所代替。ⅱ、層狀侵入型：侵入到煤層的任何部位，侵入體土煤層接觸時，煤層呈波浪狀。,ⅲ、

39、渾圓狀侵入型：煤層中侵入體呈孤立的大小不等的渾圓狀，常發(fā)育在侵入嚴重地區(qū)的較遠地段。ⅳ、串球侵入型：扁豆狀、樹枝狀。,2、巖漿侵入煤層的變質作用1）巖墻切割煤層對沒治影響小，只影響巖墻兩側的煤發(fā)生編制；沿煤層侵入的巖床，對沒治影響范圍較大。2）巖漿一般侵入煤層下部影響較大，侵入上部影響較小，侵入中部影響最大。3）煤的變質程度與侵入體的大小、厚度成正比。4）巖漿性質不同，對煤層的影響也有差異。二、巖漿侵入煤層的活動特征

40、1、巖漿上沖通道和侵入層位1）巖漿上沖通道上沖通道往往是斷層或裂隙，表明巖漿侵入活動,與地質構造有關，這種斷裂是巖漿侵入前就已存在的斷裂構造。2）侵入層位：侵入體有選擇層為的特點，往往是侵入煤層或較松軟的泥巖巖層。三、對巖漿侵入體的觀測及探測1、觀測內容：1）巖漿巖的顏色、礦物成分、結構、構造等特征。2）侵入體產(chǎn)狀、形態(tài)、厚度及范圍。3）查明侵入體與斷裂構造的關系。4）觀察煤層被破壞的情況2、探測工作1）當巖漿侵入

41、厚煤層時，無論沿頂或底掘進，隔一定距離均應探測一次巖漿巖和煤厚變化。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2）對于一些中厚煤層或薄煤層，可在同一煤層中布置鉆孔或探巷查明侵入體范圍也可從鄰近的巷道中打鉆孔圈定侵入體的范圍。四、侵入體對煤礦生產(chǎn)的影響及處理方法1、對生產(chǎn)的影響1）破壞了煤層的連續(xù)性和均一性。2）使煤層灰分增高，粘結性減弱，降低了工業(yè)價值。3）煤層硬度增大，降低了工程進度。4）煤層不連續(xù)，使采區(qū)、

42、工作面布置困難。,,,,,,,,,,,,,,,,2、采掘過程中的處理方法：1）對巖墻的處理：（1）查明巖墻的成因；（2）巷道遇巖墻（3）工作面遇巖墻：a、巖墻沿傾向或斜交方向分布，重開切眼。b、沿走向分布較大的巖墻，將工作面分成上、下兩個小面回采。2）對巖床的處理：（1）對大片巖漿分布區(qū)，采區(qū)、工 作面布置時要設法避開。（2）對串球狀侵入體，工作面可直 接推過。（3）對于厚煤層中部的侵入體，可進行分層回采。,,

43、第四節(jié) 巖溶塌陷,巖溶塌陷：在石灰?guī)r等可溶性巖層地區(qū)，由于地下水的溶蝕作用而產(chǎn)生的塌陷現(xiàn)象。一、巖溶塌陷的成因及特征（一）陷落柱1、成因：1）地質條件：巖溶發(fā)育必須具備的四個條件：（1）有可溶性巖層存在；（2）可溶性巖層透水；（3）水具侵蝕性；（4）水要流動2）形成過程,2、特征1）地表特征：（1）盆狀陷落區(qū)； （2）丘狀凸起2）井下特征（1）柱面的垂直剖面為兩條折線；（2）平面形狀為一封閉曲線；（

44、3）剖面形狀為梯形，上小下大；（4）柱面沉積物：鐵質、鈣質、泥質；（5）柱高與巖溶大小、地下水排泄條件有關；（6）柱內特征：3、井下遇陷落柱前的預兆：1）煤巖層產(chǎn)狀變化，向中心傾斜2）裂隙增多3）小斷層發(fā)育4）煤被氧化，光澤變暗5）瓦斯增加,（二）淤泥帶淤泥帶：在可溶性巖層地區(qū)，地下水溶蝕構造節(jié)理，使之成為很深的裂隙，泥土和碎石填入這些裂隙即形成淤泥帶。淤泥帶的特征：1、多發(fā)生在沖溝地帶。2、上寬下窄，到一定

45、深度消失。3、平面延展方向受構造控制。4、帶內物質成分沿垂直方向上的變化：二、巖溶塌陷誤判的原因和判別標志（一）誤判原因 巖溶塌陷與構造變動相似的現(xiàn)象：1、巖層不連續(xù)；2、裂隙發(fā)育；3、煤層破碎；4、淋水；5、遇大塊巖層填入巷道。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（二）判別標志陷落柱的判別標志：1、巖性標志。

46、2、接觸面不平整，無擦痕。3、頂、底板產(chǎn)狀無大變化。4、地表出現(xiàn)，井下必然出現(xiàn)。三、陷落柱的觀測與探測（一）陷落柱的觀測：生產(chǎn)礦井對陷落柱觀測的要求，可歸納為五查、五看、五定。（二）陷落柱的探測：1、鉆探：目前生產(chǎn)礦井常用的手段之一。2、巷探：小斷面的巷道。3、物探：1）儀器：無線電波坑道透視儀——坑透儀。2）原理：3）觀測方法：（1）同步法；（2）定點法,四、巖溶塌陷的處理方法1、陷落柱的處理：1）主要開拓

47、巷道遇陷落柱：按原計劃施工。2）回采工作面遇陷落柱：處理原則：查清其范圍，縮短工作面回采。3）回風巷、運輸巷遇陷落柱：一般直接通過。2、淤泥帶的處理：1）巷道過淤泥帶：（1）直接穿過巷道；（2）繞過。2）工作面過淤泥帶：（1）淤泥帶橫穿工作面時，重開切眼。（2）工作面內局部出現(xiàn)淤泥帶，利用巷探查清其范圍，縮短工作面渡過。,第五節(jié) 礦井瓦斯,瓦斯：是指在煤礦生產(chǎn)過程中，從煤和圍巖中釋放出來的一種多成分的混合氣體。

48、一、礦井瓦斯的形成及分帶1、瓦斯的成分和性質：瓦斯中甲烷（CH4）占絕大多數(shù)。 瓦斯又稱沼氣，為無色、無味、無毒，可以燃燒和爆炸的氣體。比重為0.554，比空氣輕，聚集在巷道上部。2、瓦斯的賦存狀態(tài)1）游離狀態(tài)瓦斯：以氣體分子自由運動于煤層孔隙和裂隙中的瓦斯。2）吸著狀態(tài)瓦斯：（1）吸附瓦斯：吸附在煤巖體表面的瓦斯，它往往形成一層薄膜。（2）吸收瓦斯：瓦斯分子進入煤體內部，與煤分子緊密結合成固

49、 溶體。,3、瓦斯的成因 瓦斯的形成和煤的 形成是同步的，而且貫穿整個成煤過程的始終，但瓦斯大量生成并保存下來，是在煤的變質作用階段 。1）生物化學作用階段植物成煤第一階段有機質分解形成瓦斯，此階段形成瓦斯是大量的，但保存很少，因為此時成煤物質多暴露在地表或埋藏很淺，絕大多數(shù)瓦斯都逸散到大氣中。2）變質作用階段 成煤的第二階段過程中，煤炭物質產(chǎn)生熱解，發(fā)生一系列變化

50、同時產(chǎn)生大量瓦斯。 該階段形成的瓦斯，由于在地下深處，不易擴散，煤礦生產(chǎn)中所揭露的瓦斯絕大部分是這階段形成3）油氣田瓦斯侵入來源于周圍的含油層,4、瓦斯分帶 煤層瓦斯成分由淺而深大體可分為四帶第一帶：N2--CO2帶： CH4=0—10%，N2=20—80%，CO2=20—80%第二帶：N2帶： CH4=0—20%， N2=80—100%，CO2 =0—20%第三帶：N2 -- CH4 帶： CH4=

51、20—80%，N2=20—80%,CO2=0—20%第四帶：CH4 帶： CH4=80—100%， N2=0—20%，CO2=0—20% 前三帶稱為瓦斯風化帶，其深度差別很大，決定于空氣透入條件，上部煤巖層風氧化情況及地下水活動強弱程度。,二、瓦斯含量的研究 煤層瓦斯含量：單位體積或重量的煤體內，含瓦斯的體積，單位m3/t、m3/m3、cm3/g，它應包括吸著、游離瓦斯。1、影響

52、瓦斯含量的地質因素： 1）煤的變質程度：（1）變質程度越高，產(chǎn)氣數(shù)量越多，瓦斯含量越大。（2）變質程度不同的煤，空隙率不同，吸附能力差異較大。2）圍巖和煤層的滲透性： 滲透性好，有利用于瓦斯的運移和排放，煤層瓦斯含量較小，瓦斯分布較均一；透氣性差，不利于瓦斯的運移和排放，有利其保存，瓦斯含量較大。,3）地質構造 地質構造對瓦斯的聚積和排放具有雙重作用： 張性斷裂有利于瓦斯排放，壓性斷裂有利于瓦斯聚

53、積。在煤層頂板巖性致密，透氣性差的條件下，在未受斷裂破壞和嚴重剝蝕是褶皺地區(qū)，一般在背斜軸部瓦斯含量大，向斜槽部小，當頂板為脆性巖層時，則相反。4）地下水活動： 地下水活動區(qū)域有利于瓦斯的排放。5）煤田的暴露程度： 暴露式煤田有利于瓦斯排放，隱伏式煤田有利于其聚積。,6）煤層埋藏深度瓦斯梯度：礦井瓦斯相對涌出量每增加1 m3/t時，深度增加米數(shù)。

54、 H2 - H1公式為：a = Q2 – Q1 a—瓦斯剃度， m/（m3/t）。 H2、H1—沼氣帶內兩次測定瓦斯相對涌出量的深度。 Q2、Q1—對應于H2、H1深度上測定的瓦斯相對涌出量。2、煤層瓦斯含量的測定1）直接測定法：（1）密封式：利用密封式煤芯采

55、取器上、下端的活門，將來脫氣的煤樣在鉆孔底部密封，送化驗室測定煤樣中的瓦斯體積，算出瓦斯含量。,,（2）集氣式：利用集氣式煤芯采取器上部的集氣室，收集鉆進和提鉆過程中從煤芯泄出的瓦斯，算出煤的瓦斯含量。（3）氣測井法：利用氣測井儀器測定鉆孔沖洗液中溶解的瓦斯量，煤芯和鉆屑中殘留的瓦斯量，算出總瓦斯量，除以鉆進切除的煤量，既得到煤的瓦斯含量。2）間接測定法： 現(xiàn)場實測瓦斯壓力，實驗室測定煤樣的吸附常數(shù)和煤質參數(shù)，用公式

56、算出瓦斯含量。3、瓦斯含量預測圖的編制1）底圖：煤層底板等高線圖2）編制資料：取樣成果資料3）編圖步驟：填繪取樣點，并著色；注明瓦斯含量和距地表深度；勾繪瓦斯含量等值線。三、瓦斯涌出量預測：1、礦山統(tǒng)計法2、煤層瓦斯含量法,四、防止煤與瓦斯突出的地質工作：礦井煤與瓦斯突出：指在采掘過程中，煤與瓦斯突然噴出。1、煤瓦斯突出的地質因素：1）煤層的埋藏深度2）地質構造和地應力3）煤層厚度變化4）煤的物理力學性質5）

57、其它地質因素2、防止煤與瓦斯突出的地質工作1）做好突出點的地質描述和記錄。（1）地質描述：突出點所在的煤層、煤質、煤層結構、煤厚變化、煤層頂?shù)装澹怀鳇c的構造、巖層產(chǎn)狀等。（2）記錄內容：突出的時間、地點、標高、溫度、強度等。2）編制突出點位置分布圖。3）提供可能發(fā)生突出的地質資料。4）分析瓦斯突出與地質的關系。5）編制預測圖。,,第六節(jié) 煤層頂?shù)装?一、煤層頂?shù)装鍖ιa(chǎn)的影響1、影響工作面的連續(xù)推進

58、 工作面遇斷層時，堅硬的頂?shù)装宀焕谔繇斖诘椎姆绞酵ㄟ^斷層，工作面不得不重開切眼。2、頂?shù)装宓钠茐目赡軐е峦凰?華北地區(qū)下組煤的安全開采是一個重大課題。3、影響支護 不同類型的頂板影響到支護的密度、支護形式。底板松軟將失去對頂板的支撐作用。二、煤層頂?shù)装鍡l件的研究方法1、收集有關資料2、研究井田地質構造展布規(guī)律對頂板條件的影響,3、進行采樣測試物理力學性質，了解巖石堅固性、可塑性、吸

59、水率。4、觀測頂?shù)装宓V壓數(shù)據(jù)。5、編制頂?shù)装鍡l件類型圖和頂?shù)装宓刭|險情分析圖 底板研究主要的采動破壞深度、機理、規(guī)律等研究。經(jīng)常采用的方法：注水法、超聲波、地質雷達、應力應變觀測法。國內在底板破壞研究方面占有領先水平。,第七節(jié) 地溫與礦山壓力,一、地溫（一）引起煤礦地溫異常的因素 1、大地構造位置：地殼活動區(qū)、巖漿活動區(qū)等地熱異常區(qū)。2、巖石的導熱性：,巖漿巖、石灰?guī)r導熱性強，傳熱快—地溫低異常。

60、 泥巖、頁巖、煤導熱性差，傳熱慢—地溫高異常。 煤系蓋層厚，地表水補給條件差，這樣地區(qū)地溫較高。,3、礦區(qū)基底起伏,基底隆起區(qū)古老巖系研性致密導熱率高，熱流在隆起區(qū)域匯集形成高異常。,4、深大斷裂,深大斷裂是深部熾熱物質上升通道。,5、地下水活動,6、局部熱源影響,（1）巖漿侵入體余熱：（2）放射性元素的富集：（3）硫化礦床的氧化熱：,7、人為因素,第七節(jié) 地溫與礦山壓力,（二）我國礦區(qū)的地熱類型,1、基底抬高型：熱

61、流值高，地溫偏高，出現(xiàn)熱害。,2、基底沉陷型：熱流值低，不會出現(xiàn)熱害。,3、深大斷裂型：熱流值高，有熱水涌出。,4、地下水活動強烈型：地溫低，千米內不會出現(xiàn)熱害。,5、深循環(huán)熱水型：局部熱異常，局部有熱水涌出。,6、硫化物氧化型：局部熱異常。,二、礦山壓力,思 考 題,1、礦井地質構造劃分依據(jù)有哪些？2、礦井斷層的定量分類方案。3、褶曲的判斷與觀測有哪些內容，應注意什么問題？4、巷道遇斷層以前可能什么征兆？5、礦井斷層的觀測

62、內容？6、斷失翼煤層的尋找方法？7、礦井構造如何預測？8、平巷過斷層。9、煤層的觀測內容？10、厚煤層和煤厚變化探測方法？11、巖漿侵入體的特征？12、瓦斯的定義，瓦斯有哪兩種賦存狀態(tài)？13、瓦斯分為哪幾個帶？14、影響瓦斯含量的地質因素有哪些？15、巖溶塌陷的定義？16、巖溶發(fā)育的四個條件？17、陷落柱有哪些井下特征？18、陷落柱有哪些判別標志？19、陷落柱井下物探的原理和方法？20、在生產(chǎn)過程中，對陷落