煤矿开采及安全地质条件.pptx

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1、影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件 影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件影响煤矿生产的地质因素影响煤矿生产的地质因素类型划分 第1页/共50页一、煤层厚度变化（一）煤层厚度类型1、按煤层结构分类 煤层是沉积岩系中赋存的层状煤体。煤层厚度是指煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。煤层总厚度 煤层顶、底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和。有益厚度 煤层顶、底板之间所有煤分层厚度的总和，不包括夹石层的厚度（+分层的总和）。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第2页/共50页可采厚度 达到国家规定的最低可采厚度煤分层的总厚度（+），复杂结构煤层的计算方法另有规定。最低可采厚度 在现代经济技术条件

2、下可开采煤层的最小厚度，它主要取决于煤层产状、煤质、开采方法，以及国民经济需要程度。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件图6-1煤层的厚度第3页/共50页2、按煤层厚度分类极薄煤层:煤层厚度为0、30、5m；薄煤层:煤层厚度为0、51、3m；中厚煤层:煤层厚度为1、33、5m；厚煤层:煤层厚度为3、58、0m；巨厚煤层:煤层厚度大于8m。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第4页/共50页3、按煤层形态分类 1)层状煤层:煤层连续，厚度变化不大，煤层全部或绝大部分可采。2)似层状煤层 （1）藕节状煤层 （2 2）串珠状煤层（3 3）瓜藤状煤层3)3)不规则煤层（1 1）鸡窝状煤层（2

3、2）扁豆状煤层 4)4)马尾状煤层影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第5页/共50页二、矿井地质构造（一）褶皱的观测与探查 1、褶皱构造的识别与观测褶皱构造的识别标志：地层层序的对称重复岩层产状的规则变化，是识别褶皱的两大标志。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第6页/共50页褶皱构造的观测 1）褶皱枢纽位置、倾伏方向和倾伏角 对井巷揭示的中、小型褶皱枢纽，无论它是出现在岩层还是煤层中，都应尽可能地进行观测和记录。2）褶皱两翼煤、岩层和轴面的产状要素 在井巷中应大量实测有代表性的褶皱两翼煤、岩层产状，它是认识中型褶皱形态，推测褶皱枢纽方向必不可少的基础资料。3）褶皱与断层、节理、煤

4、厚变化的关系 在能看清煤层和顶、底板的巷道中，要观测并记录褶皱不同部位煤层厚度和结构的变化，煤层及顶、底板中是否存在滑动面，断层和节理的发育情况等。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第7页/共50页2、褶皱构造对煤矿生产的影响与处理 中型褶皱与采区划分、采面布置和巷道掘进有着密切的联系。一般情况下，运输巷应尽量沿向斜枢纽布置，回风巷要力争沿背斜枢纽掘进。这样不仅有利于巷道运输和通风，而且可以少掘进巷道和减少煤炭损失。为了实现巷道沿枢纽掘进的目的，矿井地质人员必须采用多种实测、推测方法和探查手段，查明中型褶皱的枢纽情况。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第8页/共50页（二）断层的观

5、测与探查 1、断层的识别与观测断层的识别标志 在井巷中识别断层，主要是根据地层和构造两大标志。（1）地层标志 在巷道中出现地层层序顺序性重复、或地层层位缺失等现象时，一般预示着断层的存在。（2）构造标志 在巷道中发现煤、岩层错断，产状剧烈变化和断层的伴生、派生构造时，则预示有断层的存在。在薄煤层巷道中，识别断层并不困难，断层把煤、岩层错接在一起，泾渭分明，一目了然。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第9页/共50页 断层的观测 （1）断层位置 （2）断层面特征 （3）断层带特征 （4）断层两侧岩层层位、产状、伴生和派生构造 （5）断层产状与断煤交线影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件

6、第10页/共50页断失翼煤层的寻找 所谓断失翼煤层的寻找，是指确定断层的性质和断距，为巷道掘进指明前进方向的工作。当煤巷掘进遇到落差大于巷高的断层时，断层揭露处不能直接见到断层另一盘的煤层，为了正确判断断失翼煤层的位置，合理确定过断层找煤巷道的方向和坡度，必须开展此项工作。目前，在煤矿中，确定断层性质和断距的方法主要有以下几种。（1）层位对比法 （2）断层标志法 （3）小断层类比法 （4）经验推断法 （4）对比分析法 （5）生产勘探法影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第11页/共50页（三）矿井地质构造的处理1、矿井地质构造处理的基本要求（1 1）有利生产 处理构造必须及时，防止采掘工作

7、中断；处理构造所布置的巷道，要尽量简化生产系统和运输环节。（2 2）保证安全 避免处理后的采区和采面出现串联风和小眼漏风；尽可能不采用自溜与小眼直接连接的出煤方式等。（3 3）减少煤损 正确控制构造的延展变化，合理布置巷道，减少煤柱损失；对斜交断层要尽量不丢三角煤。（4 4）少掘巷道 要防止不适当的多掘巷道，尤其是无效进尺。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第12页/共50页2、矿井地构造处理的基本方法 设计阶段对构造的处理（1 1）井筒位置的选择 井筒，特别是井底车场应尽量避开大的断层带布置。（2 2）井田边界的确定 在进行井田划分时，最好以大型断层和褶皱枢纽作为井田的边界。（3 3）

8、水平和采区的划分 如果井田范围内存在落差较大的走向断层，当被断层分割的煤层斜长等于或接近一个水平的斜长时，应以走向断层为界划分水平;当被断层分割的煤层斜长不够一个水平斜长时，可考虑以走向断层为界划分辅助水平，但增设辅助水平，使提升、运输、通风和巷道维护等复杂化。（4 4）回采工作面的布置 在褶皱发育的采区，采面应尽量以褶皱枢纽作为边界，沿向斜枢纽布置运输巷，沿背斜枢纽布置回风巷；在条件适宜时，还可以布置共用运输巷的对拉工作面。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第13页/共50页掘进阶段对构造的处理 （1 1）运输大巷遇断层的处理 当掘进遇较大断层时，应根据运输和安全等要求，切实处理好改向

9、和弯度等问题，并使改向后的巷道尽快进入原设计层位。（2 2）采区上(下)山遇断层的处理 当采区上(下)山掘进遇走向或斜交断层时，应该根据断层的性质、落差和巷道用途，妥善地处理好断层构造。（3 3）阶段运输平巷遇断层的处理 无论是阶段轨道巷或输送机巷，都有一定的坡度、弯度和直线段长度要求。因此，当阶段运输平巷遇断层时，应根据断层的性质、产状、断距和断层带的安全状况，并结合巷道的用途和生产要求来确定过断层的巷道布置。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第14页/共50页 综上所述，根据巷道的掘进要求，确保巷道沿枢纽掘进，控制巷道与断层距离，注意巷道的掘进层位，采用“起落平穿调”的方法，是掘进阶

10、段处理构造的要点。这里所说的“起”是加大巷道坡度，“落”是减小巷道坡度，“平”是斜巷变平，“穿”是穿入断层另一盘，“调”是巷道拐弯。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第15页/共50页回采阶段对构造的处理 （1 1）强行硬过 当断层落差较小，并满足下列情况之一者，可以来用强行硬过断层的方法。a)a)在普采和炮采工作面内，当断层落差小于煤厚时;b)b)在综采工作面内，当断层两盘对接部分的煤层厚度大于液压支架的最小支撑高度时;c)c)在综采工作面内，当断层两盘对接部分的煤层厚度小于液压支架的最小支撑高度，但层顶、底板岩性软弱，采煤机能切割时。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第16页/

11、共50页（2 2）重开切眼 当断层落差大于煤厚或采高时，对于倾向断层或斜交断层可以来用重开切眼的方法通过断层。即提前在断层另一侧重新开一切眼，待工作面推进到断层后，停止回采，搬到新切眼内继续开采。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件在煤层平巷中沿断层面掘平巷联络两盘煤层 采用重开眼处理采面内的倾向和斜向断层 第17页/共50页（3）划小工作面 当断层落差大于煤层厚度或采高时，对于走向断层，可在断层一例或两侧补掘中间巷道，把原来的1个采煤工作划分为2个采煤工作面分别回采。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件采用划小工作面处理采面内的定向断层第18页/共50页三、岩浆侵入体与喀斯特陷落柱由

12、于岩浆侵入体发育在火山活动区域，而本井田范围从未揭露，故略去。喀斯特陷落柱的判断与处理1、陷落柱的观测（1 1）陷落柱的形状、大小 陷落柱多为上小、下大的圆锥体，也有上大下小或上下一样粗细的柱状，陷落柱在纵剖面上的形态呈漏斗状、锥状或不规则状(图6-31)6-31)。（2 2）陷落柱的柱体物质 由塌落的溶洞上方的岩石组成，无论从哪一层位观察，岩块都来自其上方的各岩、煤层。（3 3）陷落柱与围岩的接触面 多呈不规则的锯齿状(图6-6-32)32)，界限明显。柱面倾角一般为60-8060-80。陷落柱的柱面，在坚硬岩层处突出，在松软岩层处凹进。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第19页/共5

13、0页（二）喀斯特陷落柱的判断与处理1、陷落柱的观测（1 1）陷落柱的形状、大小 陷落柱多为上小、下大的圆锥体，也有上大下小或上下一样粗细的柱状，陷落柱在纵剖面上的形态呈漏斗状、锥状或不规则状(图6-31)6-31)。（2 2）陷落柱的柱体物质 由塌落的溶洞上方的岩石组成，无论从哪一层位观察，岩块都来自其上方的各岩、煤层。（3 3）陷落柱与围岩的接触面 多呈不规则的锯齿状(图6-6-32)32)，界限明显。柱面倾角一般为60-8060-80。陷落柱的柱面，在坚硬岩层处突出，在松软岩层处凹进。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第20页/共50页陷落柱的剖面形状a漏斗状；b锥状；c不规则状陷落

14、柱柱面特征示意图影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件第21页/共50页2、陷落柱的判断（1 1）煤、岩层产状发生变化 一般情况下，临近陷落柱时，煤岩层产状稍有变化，向陷落柱中心倾角增大或减小，倾角变化多在3366之间，个别可达1010以上(图6-11)6-11)。（2 2）裂隙和小断层增多 喀斯特塌陷过程中，在陷落柱周围的煤、岩层中形成一些张性裂隙和小型正断层。影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件柱面附近围岩产状的变化第22页/共50页影响煤矿开采地质条件影响煤矿开采地质条件（3）煤出现风氧化现象）煤出现风氧化现象 在靠近陷落柱的煤层中，煤常常不同程度地遭受风氧化，轻则光泽在靠近陷落柱

15、的煤层中，煤常常不同程度地遭受风氧化，轻则光泽变暗，灰分略高，煤质松软，重则风化成粉末状。煤的风氧化程度变暗，灰分略高，煤质松软，重则风化成粉末状。煤的风氧化程度和影响范围与陷落柱的大小、裂隙发育程度、距地表的深度和地下和影响范围与陷落柱的大小、裂隙发育程度、距地表的深度和地下水的活动情况有关。水的活动情况有关。（4）煤层中挤入破碎岩块）煤层中挤入破碎岩块 在邻近陷落柱的煤层中，因局部煤质松软，陷落岩块常嵌入煤层。在邻近陷落柱的煤层中，因局部煤质松软，陷落岩块常嵌入煤层。挤入煤内的岩块棱角分明，但并未引起煤层层理和顶、底板的异常挤入煤内的岩块棱角分明，但并未引起煤层层理和顶、底板的异常变化。变

16、化。（5）地下水涌出量增大）地下水涌出量增大 陷落柱既可以积聚地下水，又可以是连接富水层的良好通道。陷落柱既可以积聚地下水，又可以是连接富水层的良好通道。第23页/共50页影响煤矿开采地质条影响煤矿开采地质条件件3、陷落柱的探测 （钻探 、巷探、物探）4、陷落柱的处理方法 设计时 尽量把陷落柱留设在煤柱中，既减少煤炭损失，又保证生产安全。掘进遇陷落柱时 如为矿井主要巷道（开拓巷道、采区和采面运输巷道），应按原设计施工，直接穿过陷落柱，同时注意安全生产，同时防止矿井水或瓦斯的涌出。如果是回风巷，可采取绕过的方法，同时起到探明陷落柱的作用。回采工作面中遇到陷落柱时 一般应先探明其形状、大小、位置，

17、然后决定处理方法。第24页/共50页一、瓦斯地质（一）瓦斯的生成及其性质1、瓦斯的生成 瓦斯是在成煤过程中生成的。在成煤过程中，植物经厌氧菌的作用，纤维质分解产生大量的瓦斯；随后，在煤的变质过程中，随着煤的化学成分和结构的变化，继续不断地生成瓦斯。2、瓦斯的性质 矿井瓦斯通常指赋存在煤层及岩层中并能涌入矿井的以甲烷为主的天然气。它是一种无色、无味、无臭的气体，难溶于水。瓦斯对空气的相对密度为0、554，在标准状态下的密度为0、716，所以它容易在巷道的顶部、上帮等较高的地方聚集。瓦斯的扩散性很强，是空气的1、6倍，能从邻近层穿过裂缝逸散。瓦斯不能助燃，但可在一定的条件下燃烧或爆炸。瓦斯无毒，但

18、浓度很高时，会使人窒息。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第25页/共50页瓦斯在煤体中有游离、吸附和溶解三种赋存状态。各种赋存状态的特征见下表和下图。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件赋存状态赋存状态特特 征征转转 化化 关关 系系游离状态游离状态以气体分子存在于煤体或围以气体分子存在于煤体或围岩的孔隙、裂隙或孔洞中，岩的孔隙、裂隙或孔洞中，可以可以自由运动。自由运动。自由状态和吸自由状态和吸着状态的瓦斯，着状态的瓦斯，在一定压力和在一定压力和温度下处于动温度下处于动平衡状态。当平衡状态。当压力增加或温压力增加或温度降低时，部度降低时，部分自由状态瓦分自由状态瓦斯可转化为吸斯可转

19、化为吸附瓦斯；反之附瓦斯；反之压力减小或温压力减小或温度升高时，部度升高时，部分吸附瓦斯也分吸附瓦斯也可转变游离状可转变游离状态瓦斯，前者态瓦斯，前者叫叫吸附吸附，后者，后者叫叫解吸解吸吸附吸附状态状态吸吸附附以分子引力吸附在煤体或岩以分子引力吸附在煤体或岩体孔隙、裂隙或孔洞表面形体孔隙、裂隙或孔洞表面形成薄膜。吸附能力的大小和成薄膜。吸附能力的大小和吸附瓦斯量的多少取决于煤、吸附瓦斯量的多少取决于煤、岩体孔隙及裂隙的发育程度、岩体孔隙及裂隙的发育程度、瓦斯压力与外界温度。据测瓦斯压力与外界温度。据测算，在自然条件下，煤的最算，在自然条件下，煤的最大瓦斯容量可达大瓦斯容量可达3545m3/t，

20、其中吸附瓦斯量可占其中吸附瓦斯量可占8090%左右左右吸吸收收瓦斯分子被吸收入煤的分子瓦斯分子被吸收入煤的分子团内部，结合成紧密的固溶团内部，结合成紧密的固溶体体图 瓦斯在煤体中的赋存状态1煤体；2孔隙；3吸收瓦斯；4游离瓦斯；5吸附瓦斯表 瓦斯的赋存状态第26页/共50页（二）影响煤层瓦斯赋存的地质因素 1、煤的变质程度 在煤化作用过程中，不断地产生瓦斯，煤化程度越高，生成的瓦斯量越多。因此，在其它因素相同的条件下，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量越大。2、围岩的透气性 煤和围岩的透气性好，有利于瓦斯的运移和排放，煤层瓦斯含量较小，瓦斯分布较均一；反之，煤与围岩的透气性差，不利于瓦斯的运移和排

21、放，有利于瓦斯的保存，煤层瓦斯含量较大，瓦斯分布不均匀。3、地质构造 地质构造对瓦斯的聚积和排放具有双重作用。在煤层顶板岩性致密、透气性差的条件下，在未受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区，由于构造的圈闭，致使瓦斯沿煤层向上运移较易，因此背斜顶部较向斜槽部瓦斯相对聚积，瓦斯含量较大，瓦斯压力较高。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第27页/共50页影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件4 4、煤层的埋藏深度、煤层的埋藏深度 在煤层出露或邻近地表，由于煤层内的天然气向地表运移，向大气排放，大气以及地表因化学和生物化学作用生成的气体不断向煤层深部渗透，从而浅部煤层中的气体成分表现出垂向分带现象。

22、第一带 二氧化碳氮气带，氮气占8090%，二氧化碳占10%20，不含甲烷。第二带 甲烷氮气带，甲烷少于50%，氮气大于50%。第三带 氮气甲烷带，甲烷为50%70%，氮气相应占50%30%。第四带 甲烷带，甲烷的体积分数大于70%，其余则为氮气和其它气体。5 5、地下水的活动情况、地下水的活动情况 活动于煤层裂隙和孔隙中的地下水，不仅侵占了瓦斯的储存空间，排挤出部分游离瓦斯，而且由于水对煤粒的吸附还削弱了煤对瓦斯的吸附能力，在地下水的不断循环过程中煤内瓦斯逐步地被流水带走。因此，在其它条件相同的情况下，地下水活动强烈的矿井瓦斯含量较低，地下水活动微弱的矿井瓦斯含量较高。第28页/共50页（三）

23、煤（岩）与瓦斯突出 1、煤（岩）与瓦斯突出的类型 在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象，称为煤(岩)与瓦斯突出，简称突出。按突出的力学特征分类（1）煤（岩）与瓦斯突出 造成突出的基本能源为高压瓦斯的压缩能。（2）煤（岩）与瓦斯压出 造成压出的基本能源为煤层和围岩中积聚的弹性应变能。（3）煤（岩）与瓦斯倾出 造成倾出的基本能源为重力位能。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第29页/共50页 按突出的强度分类 突出强度是指1次突出的煤(岩)量或瓦斯量，用以衡量突出规模的大小。由丁瓦斯量计算较难，故以煤(岩)量作为划分突出强度的主要依据

24、。突出强度分为小型突出，煤岩突出量50t/次；中型突出，煤(岩)突出量5099t次；大型突出，煤(岩)突出量100999t/次；特大型突出，煤(岩)突出量大于1 000t/次。按突出危险程度分类 （1）无突出危险的煤层或区域 （2）疑突出危险煤层或区域 （3）一般突出危险煤层或区域 （4）严重突出危险煤层或区域2、影响煤（岩）与瓦斯突出的因素煤层瓦斯含量和瓦斯压力的影响 地应力的影响煤体结构破坏程度的影响影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第30页/共50页3 3、煤与瓦斯突出的一般规律、煤与瓦斯突出的一般规律(1)(1)突出与深度有关 (2)(2)突出与煤层厚度有关(3)突出与地质构造有

25、关(4)突出与瓦斯量、瓦斯压力有关(5)突出与围岩厚度、性质有关(6)突出与煤层性质有关(7)突出与煤层倾角有关(8)突出与采掘形成的集中应力有关(9)突出绝大多数发生在落煤时，尤其是爆破震动煤体，常为诱发突出的动力因素。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第31页/共50页（四）瓦斯涌出量与矿井瓦斯等级划分 1、矿井瓦斯涌出量 由受采动影响的煤层、岩层，以及由采落的煤、矸石向井下空间均匀地放出瓦斯的现象称瓦斯涌出。瓦斯涌出量的表示方法有2种。(1)相对瓦斯涌出量 平均每产一吨煤所涌出的瓦斯量，单位为m3t。(2)绝对瓦斯涌出量 单位时间涌出的瓦斯量，单位为m3d 或m3min。影响煤矿安

26、全地质条件影响煤矿安全地质条件第32页/共50页2、矿井瓦斯等级划分 一个矿井中只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。矿井瓦斯等级,是根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分。(1)低瓦斯矿井 矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10 m3t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3min。(2)高瓦斯矿井 矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3t且矿井绝对瓦斯涌出量大于40 m3min。(3)煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井 矿井在采掘过程中，只要发生过1次煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出(简称突出)，该矿井即为突出矿井。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第33页/共

27、50页3、瓦斯地质工作的内容 瓦斯地质工作内容包括：调查瓦斯赋存和突出的地质条件、选择煤层突出危险性判别指标（瓦斯、煤体结构、地应力等）、预测和预报突出危险性、收集和整理突出点的资料、编制瓦斯地质图件（突出点剖面图、突出点分布图、瓦斯含量预测图、煤与瓦斯突出预测图等）。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第34页/共50页二、煤尘（一）煤尘特征 煤尘指矿井生产过程中产生的细微颗粒的煤炭粉尘。煤尘具有以下特征。1、煤尘浓度 煤尘浓度（煤尘体积含量）指巷道空气中的含煤尘量。飞扬在巷道中的煤尘达到一定浓度，就可能发生煤尘爆炸。2、煤尘粒度 粉煤与氧的接触面大，有助于燃爆，但极微小的煤尘(直径小于

28、1 0m时)，易分裂成许多化学成分不同的粒子，很快氧化成灰烬，而不易燃爆。参与燃爆的煤尘，其直径大小可由几微米到1mm，其中最有爆炸危险的是通过80号筛孔(6400孔/cm2)的煤尘，煤尘中这种粒度的煤尘越多，爆炸的危险性越大。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第35页/共50页3、煤尘的挥发分 挥发分产率(V daf)是影响煤尘燃爆的最主要因素。挥发分含量越高，其爆炸性越强。因此，V daf值可视为煤尘爆炸指数。据此划分的煤尘爆炸性等级如下：当V daf 1 5时，为强爆炸性煤尘，且V daf值越大，爆炸性越强。由此不难推知，高变质煤(V daf 值很小，一般小于1 0)，特别是无烟煤

29、，一般不会引起煤尘爆炸；中、低变质煤(特别是低变质煤)煤尘易发生爆炸。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第36页/共50页4、煤中的水分和灰分 煤中水分的存在，可降低煤尘的爆炸性和爆炸强度。煤中的灰分能增加煤尘的密度，因而降低了其飞扬能力；它和水分一样，在煤尘引燃时，能吸收部分热量。因此，灰分的存在，也可降低煤尘的爆炸性。煤尘一般在7 00800(有时可达1100)时可以引燃或爆炸。在遇火源时，由于迅速的连锁反应，短时间即可达燃爆温度。综上所述，煤尘的引燃和引爆必须是煤尘特征和周围环境都达到一定的指标时才会发生，它受多种因素的综合控制。研究这些影响因素，有助于有目的地采取必要的安全措施。

30、影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第37页/共50页（二）煤尘地质研究的主要内容和任务（1）研究煤尘的产生原因和条件 煤尘的产生除生产因素外，与煤层结构、煤岩组分、煤的物理力学性质等有关，还与煤层的埋藏深度有关。资料表明，随着埋藏深度的增加，煤尘产率逐渐增加，其爆炸性逐渐加强；但到一定深度，增加幅度将会减弱，以至达到常值。（2）研究防治煤尘的地质条件 为使煤尘防治建立在科学的基础上，必须研究那些可利用的地质条件。例如，煤层顶、底板岩石性质和煤层及其顶、底板裂隙性质(发育程度，延展方向，存在部位等)的研究，可为向煤层注水防尘提供依据。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第38页/共50

31、页（3）研究影响煤尘燃爆的地质因素 如前面所说的煤的挥发分、水分和灰分以及煤尘浓度和煤尘粒度等等。（4）研究煤尘和瓦斯之间的各种关系 煤尘和瓦斯存在着内在联系，一些研究方法可以互相借鉴。煤和瓦斯突出将产生大量煤尘，煤尘燃爆又产生大量可燃气体瓦斯，两者关系十分密切。（5）研究适于做岩粉的材料 岩粉带和岩粉棚要用大量岩粉，岩粉选择不适当可减弱煤尘防治效果，甚至带来危害，因此对岩粉有如下基本要求：岩粉中可燃物质的质量分数不大于5%；游离的Si02含量不大于1 0；不含有毒有害物质；飞扬能力强，要在湿空气中1 0d后仍保持飞扬能力。通常可做岩粉的岩石有黏土泥岩、石灰岩或石膏等。（6）研究和确定煤尘爆炸

32、指数和煤尘爆炸等级。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第39页/共50页三、煤的自燃与地温（一）煤的自燃 暴露于空气中的煤炭自身氧化积热达到着火温度而自然燃烧的现象，称煤的自燃发火，又称煤炭自燃，是煤矿自燃灾害之一。1、煤的自燃条件 煤炭自燃必须同时具备有可燃的碎煤、有充分的氧气和适宜的蓄热升温的环境，这3个条件。2、煤自燃的诱发因素 影响煤炭自燃发火的因素，有内在因素和外在因素两个方面。内在因素主要有煤炭的化学成分和煤化程度、煤岩成分，煤的水分、孔隙率、碎度和脆度等；外在因素主要有煤层赋存状态和地质构造、采掘与通风条件等。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第40页/共50页3、煤

33、的自燃发火期 在一定条件下，煤炭从接触空气到自燃所需时间称煤层自燃发火期。有煤层巷道自燃发火期和采煤工作面自燃发火期之分。煤炭自然发火期，随煤的煤化程度，含有的可起催或阻化作用的矿物质的多寡，煤层所处的地质构造状态，煤层开采时期选用的开拓、采掘、通风技术，以及气象条件等的不同而不同，变化的幅度较大，在十几天到几年。统计确定煤层自燃发火期，对矿井开拓开采布置及生产管理都有重要意义。自然发火期短的矿井，一般不宜用煤巷开拓，所用的采煤方法要保证最大的回采速度和最高的采出率，采空区要及时封闭等。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第41页/共50页（二）地温1、地温与矿井热害 地温又称地球的温度，

34、指地表面和地面以下不同深度地方的温度。矿井热害指矿井中影响人体健康、降低劳动生产率和危及安全生产的热、湿作业环境。2、矿井热害源 矿井热害源指产生矿井高温热害的热量来源。它包括地热、空气的自然压缩热、机电设备生热、煤炭或硫化矿石氧化生热、入风气温高、人体散热、爆破生热等等，其中地热是最重要的热源之一。地热主要受地温增温率的影响。大多数地区地下增温率在25100 m之间，平均3100m。随着我国煤矿开采深度的增加，矿井地温会不断升高，井下空气湿度增大，由此造成的矿井热害问题越来越突出。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第42页/共50页3、矿井热害的防治 一般来说，若空气温度超过27，人体

35、散热就极为困难，并可能从空气中吸热而使人体热平衡破坏。因此，我国煤矿安全规程 (2006版)规定：进风井口以下的空气温度(干球温度)必须在2以上；生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26，机电设备硐室的空气温度不得超过30；当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇；采掘工作面的空气温度超过30、机电设备硐室的空气温度超过34，必须停止作业；新建、改扩建矿井设计时，必须进行矿井风温预测计算。生产矿井应采取积极的措施，降低作业场所的空气温度，如加强井下通风、采用喷水降温等，保护井下作业人员的身体健康，避免因温度过高而引发安全事故。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条

36、件第43页/共50页四、煤层顶、底板（一）煤层顶、底板层序 煤层顶板是赋存在煤层之上的邻近岩层。煤层底板是赋存在煤层之下的邻近岩层。1、顶板(1)伪顶 直接位于煤层之上极薄、松软的随采随落的极不稳定岩层，通常是由强度低、易垮落的炭质泥岩组成。其厚度一般在0、5 m以下。(2)直接顶 位于伪顶之上或直接覆盖于煤层之上的一层或几层岩层，通常由砂质页岩、泥岩、粉砂岩等比较易垮落的岩层组成。其在开采过程中常随回柱或移架而自行垮落，有时则需人工放顶。(3)基本顶 又称老顶。位于直接顶之上，或直接覆于煤层之上，通常由厚(大于2m)而坚硬的砂岩、砾岩、灰岩等组成。在采空区，基本顶能维持很大的悬露面积而不随直

37、接顶垮落。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第44页/共50页 2、底板 (1)直接底 直接位于煤层之下，强度较低的岩层，通常是由泥岩、炭质页岩、黏土岩组成，遇水常易滑动或吸水膨胀，支承力较弱。(2)基本底 又称老底。位于直接底扳之下，也有直接位于煤层之下的，通常是由比较坚强稳定的砂岩、石灰岩等组成，支承力较强。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第45页/共50页（二）煤层顶、底板对煤矿生产的影响1 1、影响回采工作面正常生产2 2、顶、底板的破坏可导致突水事故3 3、影响支护密度、支护形式及支护性能 影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第46页/共50页五、矿山压力与冲击地压

38、（一）矿山压力与顶板活动 1、矿山压力 矿体或采掘空间周围的岩体，称为围岩。存在于采掘空间围岩内的力，称矿山压力。天然存在于岩体中的应力，称为原岩应力；受采掘影响在岩体内重新分布后形成的应力，称为采动应力。在重新分布的应力作用下，井巷围岩将发生变形和破坏。由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力，称支承压力。2、影响围岩稳定性的主要因素 围岩的稳定性是指在一定时间内，在一定的工程载荷条件下，岩体不产生破坏性的压缩变形、剪切滑移和拉张开裂的性状。影响围岩稳定性的因素可分为自然因素和工程因素两大类。自然因素包括围岩性质、地质构造、地下水、岩体结构、地应力状态和时间因素等；工程因

39、素包括断面形状、施工方案等。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第47页/共50页3、采场的顶板活动(1)初次垮落与初次垮落距(2)初次来压与初次来压步距(3)周期来压与周期来压步距（二）冲击矿压 冲击矿压是矿井开拓开采过程中矿压活动的一种突发形式。井巷或工作面周围煤(岩)体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，称冲击矿压。冲击矿压的主要特征有：类似爆炸的巨声，巨大的冲击波，强烈弹性振动，煤体挤压移动(在顶板下层面上留有清晰擦痕)或粉碎(靠近顶底板处出现粉状煤)，顶板下沉、底板鼓裂。影响煤矿安全地质条件影响煤矿安全地质条件第48页/共50页谢谢大家，欢迎指正谢谢大家，欢迎指正第49页/共50页感谢您的观看！第50页/共50页