1、第六章 煤礦開采及安全地質(zhì)條件,一.煤礦開采地質(zhì)條件 1.煤層厚度變化 2.礦井地質(zhì)構(gòu) 3.巖漿侵入體與卡斯特陷落柱 二.煤礦安全地質(zhì)條件 1.瓦斯 2.煤塵 3.煤的自燃與地溫 4.煤層頂、底板 5.礦山壓力與沖擊地壓,一、煤礦開采地質(zhì)條件,1.煤層厚度類型： （1）按煤層結(jié)構(gòu)分類： 煤層總厚度：煤層頂、底板之間各煤分層和夾石層厚度的總和。 有益厚度：煤層頂、底板之間所有煤分層厚度的總和，不包括夾石層的厚度。 可采厚度：達(dá)到國家規(guī)定的最低可采厚度煤分層的總厚度，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的計(jì)算方法另有規(guī)定。 最低可采厚度：在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下可開采煤層的最小厚度，他主要取決于煤層產(chǎn)狀、煤質(zhì)、開采方法，最低

2、可采厚度可適當(dāng)降低。,（一）煤層厚度變化,（2）按煤層厚度分類 煤層的厚度差別很大，考慮到開采方法的不同，一般將可采煤層的厚度分為5個(gè)厚度級(jí)： 極薄煤層0.30.5m 薄煤層 0.51.3m 中厚煤層1.33.5m 厚煤層 3.58m 巨厚煤層 8m,(3)按煤層形態(tài)分類,2、煤層厚度變化,引起煤厚變化的地質(zhì)因素：原生變化和后生變化。,影響煤層形態(tài)和煤層厚度變化的因素有許多，常見的有： （1）、泥炭沼澤基底不平影響煤層形態(tài)和厚度的變化 、煤層底版或基底巖層界面呈凹凸起伏而 頂板界面卻比較平整，即“頂平底不平”。 、往往在含煤巖系的底部或下部的煤層煤 厚變化極為不規(guī)則。 、基底古地形低洼處煤層增

3、厚，向突起部 位尖滅變薄。其分層和層理多為下伏的 基底巖層界面所截切，呈現(xiàn)超覆樣式。,湖北早二疊世梁山組煤層展布,遼寧阜新盆地泥炭基底不平特征,（2）、沉積環(huán)境對(duì)煤層厚度的影響 煤層形成時(shí)期的沉積環(huán)境對(duì)煤層的形態(tài)和煤層厚度有直接的關(guān)系。 1）沉積體系和煤層厚度、形態(tài)變化的關(guān)系； 沖積扇、河流、湖泊、三角洲、障壁島、和碳酸鹽臺(tái)地等沉積體系中各種成煤模式，來確定沉積環(huán)境和煤層特征的關(guān)系。 2）、對(duì)煤層分岔類型的影響 ； 煤層減薄或增厚的主要方式是煤層分岔。 由單一煤層分岔為兩個(gè)（多個(gè)）煤分層或獨(dú) 立煤層；,煤層分岔類型,山東煤煤田煤分岔,（a）透鏡狀分叉 （b）連續(xù)分枝型分叉 （c）“之”字型分叉

4、,青海湖布哈河現(xiàn)代三角洲（遠(yuǎn)眺）,三角洲體系是由各種亞環(huán)境組成的復(fù)合體，泥炭沼澤發(fā)育于支流間泛濫盆地、間灣和廢棄的分流河道和葉體上。泥炭堆積環(huán)境差異較大，一般煤厚變化較大，煤層延伸方向與沉積傾向平行。下三角洲平原的煤層側(cè)向較穩(wěn)定，但成層較薄，河流一上三角洲平原的煤層側(cè)向不穩(wěn)定，局部可出現(xiàn)厚煤層；最厚最穩(wěn)定的煤層一般賦存于下三角洲平原和上三角洲平原的過渡帶。,3、同沉積構(gòu)造對(duì)煤層形態(tài)和煤厚變化的影響 聚煤盆地基底的不均衡沉降，如基底斷塊差異性沉陷、同沉積褶皺和斷裂等，通過對(duì)沉積環(huán)境的控制，能夠?qū)γ簩有螒B(tài)和煤層變化產(chǎn)生深刻的影響。 （1）、基底斷裂系控制的煤層分帶阜新煤盆地為例 、無煤帶位于東南盆

5、緣斷裂內(nèi)側(cè)的邊緣地帶，煤層分叉尖滅，被沖積扇礫巖所代替。煤層與扇礫巖互為消長(zhǎng)、指狀交錯(cuò)； 、分岔煤層帶位于尖滅煤層帶的內(nèi)側(cè)，煤層向盆緣斷裂方向多次分岔形成馬尾狀分岔樣式。 、聚結(jié)煤層 帶位于盆地中央 地帶，煤層密集 或合并，單層厚 度達(dá)到最大值， 而層間距最小。,阜新煤盆地為例,海洲組橫向沉積斷面圖,（2）、盆內(nèi)次級(jí)同沉積褶皺對(duì)煤層形態(tài)和煤厚變化的影響 聚煤盆地內(nèi)部往往發(fā)育次級(jí)隆起和拗陷或次級(jí)同沉積褶皺，它們對(duì)煤層形態(tài)和煤層厚度具有不同程度的控制作用。由于構(gòu)造分異和沉積補(bǔ)償之間的不同狀態(tài)，煤層的發(fā)育狀況是多樣的。 一般情況下，盆地內(nèi)的次級(jí)隆起、同沉積背斜構(gòu)成蓄水盆地內(nèi)的淺水地帶，沼澤持續(xù)發(fā)育，

6、出現(xiàn)厚煤層或聚結(jié)煤層帶，煤層向拗陷部位分岔、尖滅；但也有相反的情況，即盆地內(nèi)的次級(jí)拗陷部位，湖沼相持續(xù)發(fā)育，而隆起部位沖積相發(fā)育，并存在頻繁的層序間斷。,（3）、盆內(nèi)同沉積斷裂活動(dòng)對(duì)煤層形態(tài)和煤厚的影響 聚煤盆地邊緣和內(nèi)部的同沉積斷裂活動(dòng)可 以造成含煤巖系厚度和巖相的顯著變化，導(dǎo)致 煤層形態(tài)和厚度的突變。,德國下萊因 第三紀(jì)褐煤同沉積斷裂,4、煤層的沖蝕 煤層的沖蝕是指泥炭堆積過程中或泥炭層被沉積物覆蓋以后河流等對(duì)煤層的沖刷剝蝕。頂凸構(gòu)造,同生沖蝕,河流沖蝕：泥炭沼澤鄰近同期發(fā)育的河道時(shí)，河道及其支流可能注入泥炭沼澤，河流充填物與泥炭層之間表現(xiàn)為沖蝕接觸和逐漸過渡兩種關(guān)系；,海水沖蝕：煤層形成

7、灰?guī)r為頂板；,河流后生沖蝕：煤層形成以后，煤層和含煤巖系常常遭受河流的切剝蝕，對(duì)煤層的破壞作用可以達(dá)到很大的規(guī)模，以致形成寬幾十米、幾百米，長(zhǎng)數(shù)公里的薄煤帶和無煤帶。,河流同生沖刷,淮南某礦,特點(diǎn)： 1、河道沉積物：砂巖、粉砂巖。，沉積物內(nèi)有煤屑； 2、沖蝕范圍較?。?3、沖刷帶不易查明； 4、在沖刷帶附近，煤質(zhì)明顯變差；灰分增加，煤的光澤變暗； 5、煤層與河流沖刷沉積物具有同樣的頂板；,海水沖蝕是由海流或海浪沖蝕作用造成的，顯然它只可能存在于近海型煤系。這種沖蝕的主要特征是；海相巖層(常為灰?guī)r)直接與煤層接觸，缺失(被沖蝕掉了)通常位于煤層上方的非海相巖層(多為泥巖之類的偽頂、直接頂)，且使

8、煤層頂面起伏不平，或出現(xiàn)漏斗形凹坑俗稱“蛤蟆頂”。海水沖蝕引起煤厚變化幅度一勝不超過11.5米，沖蝕面積較大，平面形狀不定。,河流后生沖刷,四川某礦河流的后生沖刷作用,特點(diǎn)： 1、沖蝕填積的沉積巖體以河流相砂巖為主，其底部常常含有礫石、泥質(zhì)包體、煤屑和炭化樹干等滯留沉積物，有時(shí)顯示定向排列； 2、煤的光澤暗淡，后生裂隙發(fā)育，常見方解石、石膏等礦物次生充填，煤的灰分亦相應(yīng)增高； 3、煤層遭受河流沖蝕部分，直接頂板為細(xì)礫巖、粗砂巖，切割煤層正常頂板和部分煤層，出現(xiàn)薄煤帶和無煤帶； 4、沖刷的規(guī)律性較好，相對(duì)較易差明。,5、后期構(gòu)造變動(dòng)引起煤厚變化,特點(diǎn)： 1、有煤被擠入頂、底板裂隙中； 2、在煤層

9、的增厚、減薄帶，煤的原始結(jié)構(gòu)被破壞； 3、煤中灰分增高； 4、煤層的增厚、減薄在平面上有一定的方向性，厚薄相間出現(xiàn)； 5、擠壓強(qiáng)烈之處，成串珠狀、藕節(jié)狀；,構(gòu)造擠壓,后期褶皺對(duì)煤層厚度的影響 后期褶皺作用一般使煤層在褶皺的軸部增厚，而在翼部減薄或尖滅，使煤層產(chǎn)生塑性流動(dòng)，原生結(jié)構(gòu)和構(gòu)造遭到破壞。 斷裂構(gòu)造對(duì)煤層厚度的影響 后生斷裂構(gòu)造一般對(duì)煤層的厚度影響不大，只在斷層面附近，由于牽引作用使煤層局部加厚或減薄，沿?cái)鄬有纬蔁o煤帶或煤層疊覆帶。,6、巖漿侵入 我國東部中、新生代巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)烈，巖漿侵入煤系和煤層是十分常見的地質(zhì)現(xiàn)象。,特點(diǎn)： 1、巖漿侵入煤層，使煤層形態(tài)和煤層厚度、煤層結(jié)構(gòu)、煤質(zhì)都

10、發(fā)生變化，有時(shí)煤層變?yōu)樘烊唤够虮煌淌?，從而喪失工業(yè)價(jià)值； 2、順層侵入的不規(guī)則巖體形態(tài)、厚度和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極不規(guī)則，煤層、天然焦、火成巖體和圍巖俘虜體混雜在一起，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。,7、巖溶陷落柱的影響 含煤地層下伏巖系如果為可溶性巖石，如石灰?guī)r、白云巖、石膏層等，在地下水的溶蝕作用下可以形成巖溶洞穴，隨著洞穴規(guī)模的擴(kuò)大，在上覆巖系的重力荷載下，煤層及其圍巖逐漸跨落，可形成環(huán)形柱狀陷落,無煤陷落柱,危害：溝通含水層，礦井突水、淹井；破壞煤層，減少儲(chǔ)量；影響正常生產(chǎn)。,重力塌陷：受上覆巖層重力作用而破裂、塌陷。 真空吸蝕塌陷：地下水急速流動(dòng)產(chǎn)生“負(fù)壓”。 物理化學(xué)作用綜合塌陷：巖層內(nèi)某些物質(zhì)的重結(jié)晶體積增大；地下水的沖