煤厚影響煤礦生產(chǎn)地質(zhì)因素的研究在這些任務(wù)中煤層厚度變化和構(gòu)造

1、第一篇 影響煤礦生產(chǎn)地質(zhì)因素的研究 查明影響煤礦正常生產(chǎn)和建設(shè)的各種地質(zhì)因素是礦井地質(zhì)工作的一項(xiàng)首要任務(wù)在這 些任務(wù)中煤層厚度變化和構(gòu)造變動(dòng)的調(diào)查研究，對(duì)所有礦井都具有普遍意義。而巖漿侵入、巖溶陷落、瓦斯突出、圍巖膨脹等因素，對(duì)于某些礦井來(lái)說(shuō)也非常重要。隨著開(kāi)采深度的不斷加大，地溫和地壓也越來(lái)越成為突出的問(wèn)題。本篇將分章討論這些因素的影響，特點(diǎn)和觀測(cè)方法。但是，有些因素或是由于不具有普遍意義，或是由于資料不多、研究不夠，因而只能稍加提及，或作簡(jiǎn)略的敘述。第一章 煤層厚度變化 煤層是煤礦開(kāi)采工作的對(duì)象。煤層厚度不同，開(kāi)采方法也不同，煤層厚度發(fā)生變化，必然要影響礦井的采掘上作。所以，煤層厚度變化是

2、影響煤礦生產(chǎn)的重要地質(zhì)因素之一。煤層厚度變化對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響，歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面： 1影響采掘部署；焦作煤礦開(kāi)采的厚煤層，煤厚4070米，分層回采，由于局部 地段煤層出現(xiàn)底凸薄化或河流沖蝕破壞，煤層變薄為020米，直接影響了分層回采的層數(shù)、采高的確定和分層巷道的布置。開(kāi)采薄煤層的四川永榮煤礦十井東翼采區(qū)原設(shè)計(jì)六個(gè)工作面，后因區(qū)內(nèi)出現(xiàn)古河流沖蝕帶，只能布置三個(gè)工作面，影響了生產(chǎn)的正常接替 2影響計(jì)劃生產(chǎn)；浙江長(zhǎng)廣煤礦王村井開(kāi)采的c煤層，呈藕節(jié)狀變化，據(jù)三個(gè)采區(qū)資料驗(yàn)算，由巷道圈定的煤量?jī)H為勘探儲(chǔ)量的625，實(shí)際采出的煤量只有484由于勘探儲(chǔ)量不落實(shí)，造成了生產(chǎn)計(jì)劃安排上的困難。 3掘進(jìn)率增高

3、：湖南金竹山煤礦2151工作面在回栗過(guò)程中，為探明煤厚變化和過(guò)薄煤帶重開(kāi)切眼，使巷道較原設(shè)計(jì)增加53。根據(jù)南方一些礦井的統(tǒng)計(jì)，煤厚變化大，掘進(jìn)率也相對(duì)較高，萬(wàn)噸煤掘進(jìn)率一般在200300米左右。 4回采率降低 煤厚變化常造成工作面的面積損失和厚度損失，如無(wú)法采出的局部增厚的頂煤或底煤，局部出現(xiàn)的分叉煤層及薄煤帶邊緣的可采塊段等。北京某礦開(kāi)采的三號(hào)煤層，煤厚變化從07米到134米，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，回采率只能達(dá)到48，須經(jīng)兩次復(fù)采，才能達(dá)到國(guó)家規(guī)定。 為了多快好省地發(fā)展煤炭工業(yè)，保證國(guó)家原煤生產(chǎn)任務(wù)及各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的全面完 成，生產(chǎn)礦井對(duì)煤層厚度變化的研究極為重視，提出了以下幾項(xiàng)任務(wù)： 1對(duì)由井巷及鉆

4、孔揭露的一切煤層，包括可采的，局部可采的或不可采的煤層，都要進(jìn)行觀測(cè)，以獲得系統(tǒng)全面的煤層資料。 2探查影響采區(qū)設(shè)計(jì)、巷道掘進(jìn)及工作面回采的煤厚變化，圈定薄煤帶的可采邊界、厚煤段的分層界線，分叉煤層的分合區(qū)界線、以及非層狀煤體的采掘范圍等，使之能正確設(shè)計(jì)，合理采掘，提高原煤采出率。 3研究煤層厚度變化的地質(zhì)特征及其成因，進(jìn)行開(kāi)拓新區(qū)的煤厚預(yù)測(cè)或煤量估算，保證礦井生產(chǎn)的正常接替。 4最終審定勘探程度不足的，或新發(fā)現(xiàn)的煤層的工業(yè)價(jià)值及開(kāi)采條件，使煤炭資源得以充分利用。第一節(jié) 煤層的觀測(cè) 煤層的觀測(cè)是生產(chǎn)礦井一項(xiàng)日常性的地質(zhì)工作，主要在于取得煤層結(jié)構(gòu)、厚度、煤質(zhì)、頂?shù)装鍘r石性質(zhì)以及與工作面生產(chǎn)勞動(dòng)條

5、件有關(guān)的各項(xiàng)資料。 一、煤層的分類(lèi) 生產(chǎn)部門(mén)根據(jù)煤層的賦有條件及開(kāi)采上的一些特點(diǎn)，經(jīng)常采用的分類(lèi)是：1按煤層的厚度分為五類(lèi)：煤層厚度由0305米為極薄煤層，0513米為薄煤層，1335米為中厚煤層，3580米為厚煤層：大于80米為特厚煤層。2按煤層的結(jié)構(gòu)(煤層中有無(wú)夾石)分為兩類(lèi)：簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層沒(méi)有夾石層的煤層，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層夾有一至數(shù)層夾石層的煤層，有的特厚煤層中夾石多這幾十到百余層。3按煤層的穩(wěn)定性，即根據(jù)煤層厚度在井田范圍內(nèi)的變化幅度，煤層結(jié)構(gòu)和煤質(zhì)等因素對(duì)生產(chǎn)影響的程度分為四類(lèi)：穩(wěn)定煤層煤層厚度在井田范圍內(nèi)均大于最低可采標(biāo) 準(zhǔn)，厚度變化也有一定的規(guī)律，較穩(wěn)定煤層煤層厚度有一定的變化，但在井

6、田范圍內(nèi)大部分可采，僅局部為不可采，不穩(wěn)定煤層煤層厚度變化大，在井田范圍內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)煤層的分叉、尖滅，增厚、變薄等現(xiàn)象，有相當(dāng)面積的不可采區(qū)，極不穩(wěn)定煤層煤層厚度變化極大，常呈雞窩狀的透鏡體，井田范圍內(nèi)斷斷續(xù)續(xù)地分布，僅局部可采。4按煤層的形態(tài)分為三類(lèi)：層狀煤層煤層厚度穩(wěn)定，無(wú)明顯變化，呈層狀，似層狀煤層包括藕節(jié)狀煤層，其可采面積大于不可采面積，串珠狀煤層，其可采面積與不可采面積大致相近，可采部分煤體的分布尚密集；瓜藤狀煤層，其可采面積小于不可采面積，可采部分煤體的分布較稀散，非層狀煤層包括雞窩狀煤層，其可采煤體的規(guī)模較大，一般具有開(kāi)采價(jià)值，扁豆?fàn)蠲簩?，其可采煤體的規(guī)模較小，一般無(wú)單獨(dú)開(kāi)采的價(jià)值

7、。 5按煤層的產(chǎn)狀分為四類(lèi)：煤層傾角小于5o的為近水平煤層，5o25o的為緩傾斜煤 層，25o45o的為傾斜煤層，大于45o的為急傾斜煤層，習(xí)慣上把傾角大于60o的急傾斜煤層稱(chēng)為立槽煤。 二、煤層的觀測(cè)內(nèi)容 1煤層結(jié)構(gòu)：要查明煤層的各個(gè)分層和夾石層，觀測(cè)夾石層的層數(shù)、厚度、巖性及 其與煤層的接觸關(guān)系。對(duì)于煤層中的結(jié)核、包裹體也要注意觀測(cè)。 2煤層厚度；要實(shí)測(cè)煤層的總厚度和各分層厚度，要注意觀測(cè)煤層厚度變化及其地質(zhì)特征。 3煤層頂?shù)装澹阂^測(cè)煤層頂?shù)装宓膸r石性質(zhì)、厚度、與煤層的接觸關(guān)系，頂板裂隙的發(fā)育程度，以及巖石的穩(wěn)固性、可塑性、膨脹性等。 4煤層煤質(zhì)：一般只觀察煤的顏色、光澤，裂隙、硬度與脆

8、度等物理性質(zhì)，煤的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造等特征；根據(jù)需要也可進(jìn)行煤巖分層描述，鑒定煤巖類(lèi)型，或采取煤樣，化驗(yàn)測(cè)定煤的化學(xué)組成與工藝性質(zhì)等。 5煤層含水性：要了解煤層的含水性，一般分干燥(無(wú)水)，潮(滴水)，濕(淋水)，含水(涌水)等四種情況。 6、煤層產(chǎn)狀：要測(cè)定煤層的走向、傾向、傾角，以及其他構(gòu)造變動(dòng)所顯示的形跡。 三、煤層的觀測(cè)方法 井下的煤層觀測(cè)工作通常是結(jié)合井巷與鉆孔的地質(zhì)編錄一起進(jìn)行的，只是在解決煤層厚度變化的某一方面問(wèn)題時(shí)，才專(zhuān)門(mén)組織煤層的觀測(cè)調(diào)查。這里僅以觀測(cè)方法簡(jiǎn)述以下幾點(diǎn) 1、用井巷觀測(cè)基線測(cè)制煤層剖面，或以一定間距的煤層柱狀、迎頭素描及頂(底)板標(biāo)高來(lái)控制煤層結(jié)構(gòu)與構(gòu)造形態(tài)，并測(cè)出各個(gè)

9、變化點(diǎn)的煤層產(chǎn)狀2、利用井巷與鉆孔的揭露來(lái)測(cè)量煤層厚度，一般要測(cè)出煤層真厚度，只是在受到觀測(cè)條件限制時(shí)，才測(cè)量煤層假厚度再進(jìn)行換算。對(duì)于煤層增厚、變薄，分叉、尖滅、斷失、褶皺等厚度變化的位置及影響范圍應(yīng)在井下繪制平面草圖，并作反映變化特征的細(xì)部素描。 3煤層觀測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)按實(shí)際情況來(lái)定。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度不穩(wěn)定，有可能影響正常采掘的煤層，要以1020米的點(diǎn)距控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，厚度也較穩(wěn)定，對(duì)采掘無(wú)太大影響的煤層，一般以30米，50米，100米的點(diǎn)距控制。 4、以沉積巖的一般觀察方法來(lái)鑒定煤層頂，底板。根據(jù)井巷支護(hù)及采場(chǎng)管理的需要，有時(shí)要進(jìn)行頂，底板巖石物理力學(xué)性質(zhì)的試驗(yàn)和頂板裂隙的測(cè)量統(tǒng)計(jì)。 5煤巖

10、分層描述的觀察點(diǎn)力求是一個(gè)新鮮的連續(xù)剖面。對(duì)于層位穩(wěn)定，厚度大于2厘米的夾石層，必須單獨(dú)分出。根據(jù)煤層的光亮強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)特征劃分各分層的煤巖類(lèi)型，分層的厚度取決于煤層厚度和研究目的。有特殊意義的標(biāo)志層或煤巖類(lèi)型也要單獨(dú)分層； 6在上述特征觀測(cè)基礎(chǔ)上，對(duì)一條巷道或一個(gè)工作面都要作煤層的總體描述，并附煤層觀測(cè)點(diǎn)材料平面圖。 四、煤層資料的整理 從井下觀測(cè)收集的各種煤層資料，要進(jìn)行系統(tǒng)的室內(nèi)整理，除了清繪原始底圖，登錄資料臺(tái)賬等工作外，根據(jù)需要尚應(yīng)填繪各種綜合性的圖件。 編制煤層綜合圖件的工作，主要是在采掘工程平面圖上填繪煤層觀測(cè)點(diǎn)，有頂、底板巖性的煤層小柱狀，附有煤質(zhì)化驗(yàn)簡(jiǎn)表，以及其他說(shuō)明煤層和頂?shù)?/p>

11、板變化的資料。綜合圖要能反映全礦井各個(gè)可采煤層總的變化特點(diǎn)，另外還可根據(jù)生產(chǎn)部門(mén)對(duì)煤層研究的某一方面需要，編制諸如煤厚等值線圖，煤質(zhì)等值線圖等專(zhuān)門(mén)圖件。 經(jīng)過(guò)整理的原始資料，要妥善保存，不得任意更改或銷(xiāo)毀，使用后要建卡存檔。第二節(jié) 煤層厚度的測(cè)量 煤層厚度是指煤層頂，底板巖層之間的垂直距離。煤層厚度的測(cè)量即為生產(chǎn)礦井的探煤厚工作。探煤厚的任務(wù)是要獲得采區(qū)和工作面內(nèi)確切的煤層厚度資料，以便合理組織采掘工作。在開(kāi)采厚煤層的礦井或采區(qū)，探煤厚工作極為重要，常設(shè)有專(zhuān)人或?qū)Ｂ毜奶矫盒〗M。 一，掘進(jìn)煤層巷道的探煤厚工作 1、在能夠揭露煤層全部厚度的薄煤層及中厚煤層的巷道中，可用皮尺或鋼卷尺垂直煤層頂，底板

12、的層面直接測(cè)量煤層真厚度。 2在只能揭露煤層厚度一部分的厚煤層及部分中厚煤層的巷道中，必須用鉆探或巷探來(lái)探測(cè)煤層的全部厚度。 探煤鉆一般是采用輕便小型鉆機(jī)或電煤鉆與接桿釬子，探煤巷則是利用生產(chǎn)上必掘的暗井、反眼、煤門(mén)、橫貫等巷道。 圖1-4為緩傾斜煤層沿頂掘進(jìn)的分層巷道中，用電煤鉆探測(cè)下分層煤層厚度，西段則為沿底掘進(jìn)的分層巷道中用聯(lián)絡(luò)巷及反眼進(jìn)行的分段丈量 圖1-5為急傾斜煤層的水平分層巷道中，以煤門(mén)為主所進(jìn)行的煤層厚度測(cè)量，在一些分層巷道中則用電煤鉆接桿探測(cè)。 掘進(jìn)巷道中煤厚點(diǎn)布置間距要立足于能夠真實(shí)反映煤厚變化，一般要求每隔1020米布置一個(gè)探煤點(diǎn)如果兩點(diǎn)間煤厚變化超過(guò)05米時(shí)，須在中間補(bǔ)

13、點(diǎn)控制。 二、回采工作面的探煤厚工作 在緩傾斜或傾斜的厚煤層分層開(kāi)采的工作面中，為了正確控制各個(gè)分層的回采厚度，僅據(jù)回采巷道中的煤厚點(diǎn)是不夠的，一般還要在上分層的開(kāi)采過(guò)程中，既測(cè)量實(shí)際采高，又隨著工作面的推進(jìn)，按一定的探煤間距探測(cè)下分層煤厚。如圖1-6為淮南謝二礦C13煤層工作面的探煤工作，圖1-7為北京王子村礦3451工作面對(duì)極不穩(wěn)定煤層的探煤工作。工作面探煤點(diǎn)的間距：由于工作面的探煤厚工作往往是每隔一周或一旬結(jié)合產(chǎn)量驗(yàn)收，丈量采高的同時(shí)進(jìn)行的，所以探煤點(diǎn)沿走向的間距一般為15米左右。探煤點(diǎn)沿傾向的間距則視煤厚變化的情況而定，通常為510米。前后兩次的探煤點(diǎn)，應(yīng)沿傾斜交叉布置，利于在平面上有

14、效的控制煤厚變化。 工作面探煤厚的方式：一種是回采第一分層時(shí)，就一次探到煤層的底板，控制全部厚度。其優(yōu)點(diǎn)是能及時(shí)掌握煤厚變化，便于調(diào)整下部分層的回采厚度，缺點(diǎn)是一次探煤工作量太大，有時(shí)會(huì)影響生產(chǎn)， 另一種是回采一個(gè)分層時(shí)，探測(cè)下一分層的厚度，按順序進(jìn)行。其好處是探煤進(jìn)度比較快，不足的是探煤次數(shù)增多，且對(duì)底部分層的回采厚度不易控制，有可能出現(xiàn)分層不恰當(dāng)，或底分層因不夠采高面丟失。在煤厚變化不大的礦井通常采用分層探測(cè)的方式。三，探煤厚的資料整理煤厚資料應(yīng)是分煤層，分水平，以采區(qū)或工作面為單位建立煤厚臺(tái)帳，并在各煤層巷道圖上填繪探煤厚度資料(圖18)，繪制煤層剖面；也有在相應(yīng)的采區(qū)或工作面圖上繪出全

15、層的，分層的煤厚等值線圖（16)，以供生產(chǎn)部門(mén)參考。四、探煤厚的注意事項(xiàng)1探煤釬子應(yīng)垂直煤層頂、底板層面鉆進(jìn)，便于測(cè)得煤層真厚度。2用電煤鉆向下探煤時(shí)，要經(jīng)常提拉釬桿，清除煤粉，察看返出的頂、底板巖粉，并防止卡鉆。3探復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層時(shí)，要根據(jù)夾石層與頂?shù)装宓膸r石硬度不同，巖石性質(zhì)(成分，顏色等)差異來(lái)判別它們的位置及煤與矸石的厚度。4測(cè)量下探煤厚的深度時(shí)，每鉆進(jìn)一米釬桿，要扣去10公分，以減少鉆進(jìn)過(guò)程中因返出煤、巖粉所需時(shí)間而造成的煤厚計(jì)算上的誤差。5工作面探煤厚的時(shí)間，應(yīng)安排在鋪設(shè)分層假頂和放頂之前。第三節(jié) 煤層厚度變化的探測(cè)煤層厚度變化有各種各樣的原因，也呈現(xiàn)多種多樣的形式。生產(chǎn)部門(mén)為了采掘

16、工程的合理布置和可采煤量的正確計(jì)算，要求隨著井巷施工和工作面回采，測(cè)量煤厚，探查煤厚變化范圍和規(guī)模，及時(shí)采取技術(shù)措施，以減少其對(duì)采掘的影響，防止資源損失。為了有效的進(jìn)行煤厚變化的探測(cè)工作，要求盡可能正確的鑒定各種變化的地質(zhì)特征，判別各種不同的地質(zhì)成因，按照生產(chǎn)的要求，測(cè)定煤層分叉、尖滅、增厚、變薄的開(kāi)采技術(shù)界線。為此試將各種成因的煤厚變化地質(zhì)特征作一簡(jiǎn)要?dú)w納，列成表1-1以供參考。以下分別對(duì)幾種常見(jiàn)的煤厚變化探測(cè)方法作一介紹。一、煤層分叉尖滅的探測(cè)煤層分叉的形式雖然很多，但據(jù)分叉層的穩(wěn)定情況，大致分為二種：一種是煤層分叉后，各分層的分布比較穩(wěn)定。如山東棗莊礦區(qū)十四煤層，在東部為一層，從棗莊以西

17、至陶莊則分為三層。這樣的分叉煤層，一般在勘探階段就能基本查明，到生產(chǎn)階段主要是進(jìn)一步控制和確定可采分叉層的分布和分合區(qū)的界線。另一種是煤層分叉后，只有一層保持穩(wěn)定，即所謂主分叉層，其他各個(gè)分層，延續(xù)不長(zhǎng)，很快尖滅。如河北下花園礦二煤層，在 井田中部有一支沿頂分叉層，延長(zhǎng)幾十米尖滅，在離都有支沿底分叉層，僅延長(zhǎng)十余米即央滅。這樣的分叉煤層，勘探階段不易查明，甚至出現(xiàn)層位對(duì)比上的錯(cuò)誤，在生產(chǎn)階段必須探明，以控制可采分叉層。分叉煤層的探測(cè)方法是? 1、煤層呈多層次的，比較穩(wěn)定的分叉，在急傾斜礦井中，可用井下鉆探和階段石門(mén)來(lái)探測(cè)。如北京木城澗礦(圖1-9)，以所在開(kāi)拓水平，沿主要大巷，以一定間距，用水

18、平鉆或掘進(jìn)階段石門(mén)，或兩者結(jié)合來(lái)控制本水平各個(gè)可采的或局部可采的分叉煤層，根據(jù)分叉，尖滅、合層的分布情況，確定回采順序并布置采E。2，煤層呈短距離的不穩(wěn)定分叉，一般是根據(jù)主分層布置巷道，其他達(dá)到可采厚度的次要分叉層，可用鉆孔或探巷圈出(圖1-10)，然后按自上而下的順序進(jìn)行回采。由于此種分叉煤層頂、底板巖性往往變化很大，各煤分層的特征也不一定明顯，在采掘過(guò)程中容易出現(xiàn)掘進(jìn)主分層巷道時(shí)誤入次要分層前叉尖而造成無(wú)效進(jìn)尺，或掘進(jìn)后誤采沿底的分叉層而破壞主采層，或只沿主采層掘進(jìn)、回采而丟失沿頂分叉的可采層等，須引起注意。河北興隆煤礦某煤層沿底板出現(xiàn)多次短距離分叉，該煤層頂板為黑色粉砂巖，比較穩(wěn)定，底板則不穩(wěn)定，時(shí)而為粘土巖，時(shí)而為細(xì)砂巖，也出現(xiàn)有砂礫巖。所以沿煤巷道掘進(jìn)時(shí)，要緊挨煤層頂板，才能防止誤入分叉的“尖子煤”而造成廢巷。3分叉煤層分合區(qū)線的圈定。為對(duì)分叉煤層合理分層分區(qū)來(lái)布置巷道和選擇采煤方法，必須根據(jù)分區(qū)分采的要求，圈出分合區(qū)界線。圖1-11為開(kāi)灤唐山礦九水平2223石門(mén)間的采區(qū)，區(qū)內(nèi)八，九煤層的分合區(qū)線是根據(jù)井下鉆孔與巷道控制的剖面、反眼和平巷的實(shí)見(jiàn)點(diǎn)來(lái)測(cè)定分叉點(diǎn)連接而成。煤層分合區(qū)線確定后，給工作面布置帶來(lái)