煤礦地質(zhì)基本知識

煤礦測量專業(yè)教案生產(chǎn)技術(shù)部

許存O——年二十日煤礦地質(zhì)基本知識

煤層埋藏特征煤層頂、底板煤層頂板和底板是指煤系中位于煤層上、下一定距離的巖層。煤層的頂板。通常把煤層上部一定范圍內(nèi)的巖層稱為頂板。按其與煤層的相對位置不同以及垮落的難易程度不同，煤層頂板可分為偽頂、直接頂和老頂，如圖2-1所示。⑴偽頂。偽頂是緊貼在煤層之上，極易垮落的薄巖層，厚度一般小于0.5m,常由炭質(zhì)頁巖等巖層所組成，采煤時，隨著落煤而同時冒落。⑵直接頂。直接頂一般是位于偽頂或煤層（無偽頂時）之上，由一層或幾層泥巖、頁巖、粉砂巖等比較容易垮落的巖層所組成，常在回柱或移架后而垮落。⑶老頂。老頂一般是位于直接之上或直接位于煤層之上（煤層沒有直接頂時）的厚而堅硬的難以垮落的巖層，常由砂巖、砂礫巖、石灰?guī)r等組成。老頂不隨直接頂垮落，能在采空區(qū)維持很大的懸露面積。）煤層的底板。位于煤層下部一定距離的巖層稱為底板。底板巖層一般是由砂巖、粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)頁巖、粘土巖或石灰?guī)r等組成。由于巖性和厚度等不同，在采煤過程中破裂、鼓起的情況也不一樣，為此，把煤層底板巖石分為直接底和老底。⑴直接底。直接底是位于煤層下部與煤層直接接觸的強度較低的巖層，通常由泥巖、頁巖、粘土巖等巖層所組成，當直接底為松軟巖石時，易發(fā)生底鼓和支柱陷入底板的情況。在急傾斜煤層中，直接底還可能出現(xiàn)沿傾斜滑動的現(xiàn)象，造成巷道支護困難。⑵老底。老底位于直接底的下部，一般多為砂巖或粉砂巖，有的煤可能有石灰?guī)r作煤層的老底。煤層形態(tài)與結(jié)構(gòu)煤層的賦存狀況由于受成煤時期的條件和地殼運動的影響，在不同地層的形狀、結(jié)構(gòu)差別是很大的。⑴煤層的形態(tài)。煤層的形態(tài)同其他沉積巖一樣，在地下通常是呈層狀埋藏的，但也有類似層狀和非層狀的煤層。因此，煤層的形狀可分為層狀、似層狀和非層狀3類。層狀煤層其層位有顯著的連續(xù)性，厚度變化莫測有一定的規(guī)律；似層狀煤層，形狀像藕節(jié)、串珠或瓜藤等，層位有一定的連續(xù)性，厚度變化較大；非層狀煤層，形狀像雞窩或扁豆等，層位連續(xù)性不明顯，常有大范圍尖滅。⑵煤層的結(jié)構(gòu)。煤層結(jié)構(gòu)是指煤層中所含夾石的情況，有的煤層中只含有少量的夾石，但有的煤層含有夾石層（又稱“夾砰力煤層中的夾砰以富含炭質(zhì)的粘土巖或粉砂巖最常見，有的含有植物化石。煤層中夾石層多，對開采影響很大，直接關(guān)系到采煤速度和煤炭質(zhì)量。在采煤工藝中，要充分考慮到煤層中的夾石層。根據(jù)煤層中有無穩(wěn)定的夾石層，將煤層分為簡單結(jié)構(gòu)煤層和復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。煤層厚度煤層厚度是指煤層頂?shù)装逯g的垂直距離。煤層厚度差異很大，有的煤層只有幾厘米，有的煤層厚度可達200多米。在目前經(jīng)濟技術(shù)許可的條件下，可以開采的煤層厚度稱為可采厚度。國家或地區(qū)規(guī)定的可采厚度的最低標準稱為最低可采厚度。復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的厚度分為總厚度與有益厚度。煤層總厚度是指煤層頂?shù)装逯g，各個煤分層及夾石厚度的總和。有益厚度是指在技術(shù)、經(jīng)濟上達到最低可采厚度的各分層煤厚度的總和，其中的夾石厚度及低于最低可采厚度的煤分層不計算在內(nèi)，有益厚度二I+11+111。根據(jù)煤層對開采技術(shù)的影響到，在地下開采時，將煤層分為3類：薄煤層 V1.3m中厚煤層 1.3?1.5m厚煤層 >3.5m在生產(chǎn)工作中，習(xí)慣上將厚度大于6m的煤層稱為特厚煤層。在我國已探明的煤田儲量中，厚煤層和中厚煤層所占的比重較大。煤層產(chǎn)狀煤層產(chǎn)狀是指煤層在地殼中空間位置和產(chǎn)出狀態(tài)，一般用產(chǎn)狀要素來表示。煤層產(chǎn)狀要素包括走向、傾向和傾角。⑴走向：煤層層面與水平相交的線稱為走向線，走向線的方向稱為走向。走向表示煤層在水平面上的伸展方向。⑵傾向：煤層層面上與走向垂直的線叫傾斜線，傾斜線由高向低的水平投影所指的方向稱為傾向。⑶傾角：煤層層面與水平面所夾的最大銳角，也就是傾向線與傾斜線之間的夾角，或稱為傾角。傾角的大小反映煤層傾斜的程度。煤層傾角越大，開采難度也就越大。煤層對開采技術(shù)和裝備選擇有較大的影響。煤層按傾角可分為4類：近水平煤層 Z8°緩斜煤層 8°?25°傾斜煤層 25°?45°急傾斜煤層 >45°煤礦地質(zhì)構(gòu)造及對安全生產(chǎn)的影響㈠地質(zhì)構(gòu)造原始形成的沉積巖層和煤層在其形成時，一般都是水平或近水平的，并在一定范圍內(nèi)是連續(xù)完事的。后來受到地殼運動的影響，使巖層的形態(tài)發(fā)生了變化，出現(xiàn)了傾斜、褶皺、有的還發(fā)生了斷裂面產(chǎn)生了位移，使巖層失去了完整性。這種由地殼運動造成的巖層的空間形態(tài)（如褶曲、斷層等）稱為地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)多種多樣，大致可分為單斜構(gòu)造、褶皺（曲）構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。單斜構(gòu)造巖（煤）層受地質(zhì)作用力的影響，產(chǎn)生向一個方向傾斜的形態(tài)，這樣的構(gòu)造形態(tài)稱為單斜構(gòu)造。單斜構(gòu)造往往是其他構(gòu)造形態(tài)的一部分，或是褶曲的一翼，或是斷層的一盤。單斜構(gòu)造同樣用其巖層產(chǎn)狀的走向、傾向和傾角三要素來描述。褶皺構(gòu)造巖層在地殼活動中受水平方向擠壓力作用，呈現(xiàn)波狀彎曲，但仍保持了巖層的連續(xù)性和完整性，這種構(gòu)造形態(tài)稱為褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造中巖層的任何一個彎曲，稱為褶曲，這是褶皺構(gòu)造的基本單位。褶曲的基本形態(tài)有背斜和向斜兩種，背斜和向斜往往是相互連接。1） 背斜：在形態(tài)上是巖層向上彎拱的褶曲，其核心部位是老巖層，兩翼是新巖層。2） 向斜：在形態(tài)上是巖層向下彎曲，其核心部位是新巖層，兩翼是老巖層。背背斜和向斜凹凸部分的頂部稱為褶曲的軸部，兩側(cè)稱為褶曲的翼部。斷裂構(gòu)造巖層受力后遭到破壞，在一定部位和一定方向上形成斷裂，失去了連續(xù)性和完整性的構(gòu)造稱為斷裂構(gòu)造。根據(jù)巖層斷裂后沿斷裂面兩側(cè)巖塊有無顯著位移，可將斷裂構(gòu)造分為裂隙、斷層兩種基本類型。1） 裂隙。裂隙是指巖層斷裂后，兩側(cè)巖塊未發(fā)生顯著位移的構(gòu)造。若干有規(guī)則組合的裂隙將巖石分割成一定幾何開關(guān)的巖塊，這種裂隙總稱為節(jié)理。2） 斷層。巖層受地應(yīng)力的作用而發(fā)生變形，當應(yīng)力超過巖層的強度極限時，發(fā)生斷裂，使巖層的連續(xù)性和完整性遭到破壞，這種地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象稱為斷層。1） 斷層要素。是指斷層的各組成部分，主要包括：斷層面，即斷開的煤巖體發(fā)生相對位移的斷裂面；斷盤，即斷層面兩側(cè)的煤巖體。位于斷層面上方的煤巖體稱為上盤，位于斷層面下方的煤巖體稱為下盤；斷距，即斷層兩盤沿斷層面相對位移的距離，它又分為總斷距、水平斷距和垂直斷距（又稱落差）。2） 斷層的分類。根據(jù)斷層兩盤相對位移的方向分類：正斷層一一上盤相對下降，下盤相對上升的斷層。逆斷層一一上盤相對上升，下盤相對下降的斷層。平移斷層一一斷層兩盤巖塊沿斷層面作水平方向相對移動的斷層。正斷層、逆斷層在煤礦的地質(zhì)構(gòu)造中最為常見，在地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的地帶，斷層常以組合形式出現(xiàn)，成為階梯狀斷層、地塹或地壘。根據(jù)斷層走向與巖層走向關(guān)系分類：走向斷層一一斷層走向與巖層走向平行或基本平行的斷層；傾向斷層一一斷層走向與巖層走向垂直或基本垂直的斷層；斜交斷層——斷層走向與巖層走向斜交的斷層。實際應(yīng)用上，各種斷層常常結(jié)合起來命名，如走向正斷層、傾向逆斷層、傾向平移斷層斷層等。地質(zhì)構(gòu)造對煤礦安全生產(chǎn)的影響褶曲的影響⑴常有大型向斜軸部頂板壓力增大的現(xiàn)象，當采煤工作面接近時，必須加強支護，否則容易發(fā)生冒頂、切面等事故，給頂板管理帶來很大的困難。⑵有瓦斯突出危險的礦井，向斜軸部是瓦斯突出危險區(qū)。應(yīng)預(yù)先采取防突措施。節(jié)理的影響采煤工作面和巷道應(yīng)盡可能與主要節(jié)理面形成一個銳角，以減少片幫掉砰事故，有利于安全生產(chǎn)；煤層頂板巖石的節(jié)理發(fā)育時，工作面支架一般不宜用點柱，而應(yīng)采用棚子。同時，棚子的頂梁布置最好按垂直主要節(jié)理面的方向，從而防止頂板沿節(jié)理冒落，保證工作面安全生產(chǎn)；節(jié)理破碎帶是水和瓦斯的良好通道，所以破碎發(fā)育地區(qū)的涌水量常會增加，而在有瓦斯礦井中，節(jié)理破碎帶的瓦斯涌出量往往會突然增加。斷層的影響⑴采煤工作面遇斷層時，由于頂板破碎，會給支護工作和工作面頂板管理帶來困難，應(yīng)及時采取加強頂板管理的措施，以防發(fā)生頂板事故。⑵斷層既是地下水的