影响煤矿开采的因素

减小字体 增大字体 作者:刘成波 卞学英  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2009-10-04 11:56:21

  前言
  煤矿开采技术条件是影响煤矿建设、生产与安全的各种因素, 随着煤矿机械化程度的不断提高,对煤矿开采技术条件及其研究程度的要求也越来越高,因此,加强开采技术条件方面的勘探和研究意义重大。
  1 煤层厚度、结构及其稳定性
  通常根据开采技术特点,可将煤层厚度分为3级,即:薄煤层( ≤1.3m)、中厚煤层(1.31~3.50m)和厚煤层(>3.50m)。根据煤层中有无夹石层情况,把煤层分为简单结构和复杂结构。根据煤层厚度和结构在井田范围内的变化大小,通常将煤层划分为稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层和极不稳定煤层。 不同的采煤机械适用于不同硬度的煤层。
  2 煤层的产状
  煤层的产状、褶皱和断层的发育程度,以及岩浆岩的影响程度等是构造复杂程度的主要方面,以此把构造复杂程度划分为简单、中等、复杂、极复杂四类。按煤层倾角大小,将煤层分为缓倾斜煤层(倾角<25°)、倾斜煤层(倾角为25~45°)、急倾斜煤层(倾角>45°)。习惯上常将倾角<5°的煤层称为近水平煤层;将倾角>60°的煤层称为立槽煤。
  3 煤层顶、底板及其稳定性
  煤层顶、底板的构成
  根据岩层与煤层的位置和其垮落性能的差异,煤层顶底板可划分为老顶、直接顶、伪顶、伪底、直接底及老底等6部分。对于某一个具体煤层来说,这6个组成部分不一定发育俱全。
  (1)老顶。 通常由砂岩、砾岩、石灰岩等组成,它在采空区能维持很大临控面而不随直接顶垮落。
  (2)直接顶。 通常是由砂质页岩、泥岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层组成,厚度可达几米,采动后随回柱而自行垮落,有时则需人工放顶。
  (3) 伪顶。 一般是由强度低、易垮落的炭质泥岩组成,厚度在0.3~0.5m左右,与煤体采出同时脱落。
  (4)伪底。位于煤层之下的薄层软弱岩层,通常多为炭质泥岩和泥岩构成。
  (5)直接底。 通常由泥岩、粘土岩组成。当直接底为坚硬岩石时,可作为支架的良好底座;当为松软岩石时,则易造成底鼓和支柱陷入底板等显现,或遇水常易滑动。
  (6)老底。 一般由比较坚硬稳定的砂岩、石灰岩组成。
  3.2 顶板分类
  煤层顶板的稳定性系指煤层采空后顶板岩层变形破坏的难易程度,主要涉及对矿山压力的控制。根据我国煤矿常见顶板岩石特征和来压情况不同,直接决定回采工作面的支护方式和采空区的处理方法,所以顶板的稳定性最为重要。
  顶板的稳定性主要是由不同岩性和其破碎程度(特别是紧靠煤层之上2m左右的直接顶岩层),以及有无伪顶而决定的。根据煤层顶板岩层分层厚度、裂隙的发育程度和岩石单向抗压强度等指标、分为不稳定顶板、中等稳定顶板、稳定顶板、坚硬顶板四类。
  (1)不稳定顶板。分层厚度<2m的炭质泥岩、粘土岩、页岩和裂隙发育的砂质页岩。岩石单向抗压强度<29.42MPa;一般裂隙在3组以上,平均间距在0.3m以下。
  (2)中等稳定顶板分层厚度为2~5m的页岩、砂质页岩和裂隙发育的砂岩。为29.42~49.03MPa;裂隙中等发育,裂隙为2~3组。平均间距0.3~1m以上。
  (3) 稳定顶板。分层厚度为5~7m的砂质页岩和砂岩。为49.03~78.45MPa;裂隙不发育,一般1~2组,平均间距1m以上。
  (4) 坚硬顶板。基本上无直接顶,老顶为厚层状砂岩、砾岩。
  4 水文地质条件
  在煤田普查与勘探时,应做好水文地质条件的调查和研究工作,分析矿床的充水因素,预测矿井(露天)涌水量,为矿井设计提供必要的水文地质资料,对地下水的防治和综合利用,以及矿区可能产生的环境水文地质、工程地质提出建议。
  矿井涌水量大小可用绝对涌水量Q来表示,它系指单位时间内流入矿井的总水量,单位是m3/h,矿井按绝对涌水量分类。此外,矿井涌水量的大小还可用相对涌水量(也可用矿井含水系数K*表示)来表示,它系指矿井中排出的水量与同一时期煤炭开采量比值。
  5瓦斯
  瓦斯是在成煤过程中生成,目前主要系指煤体和围岩中涌出的气体。瓦斯主要成分是沼气(甲烷),它是无毒且使人窒息而死的气体,当空气中甲烷达到一定体积分数时,遇火容易引起爆炸,所以它对人和煤矿安全生产都会带来极大的危害。
  在资源勘探时无法测定矿井瓦斯相对涌出量,只能评价煤层瓦斯含量,并对未来矿井的瓦斯分别进行估计与预测,以便在矿井设计任务书中确定矿井沼气等级。
  6 煤尘
  煤尘是指矿井生产过程中所产生的煤的微粒。煤尘的危害性主要表现为煤尘燃烧与爆炸;此外,煤尘还污染空气,严重影响人体健康。我国煤矿有80%左右有煤层爆炸危险性。
  影响煤尘爆炸的主要因素是煤的挥发分含量。煤的挥发分越高,煤尘爆炸性越大。因此可利用挥发分含量作为初步评价煤尘爆炸性的指标,即:Vdaf<10,%为不爆炸煤层;Vdaf为10℅~15%,为爆炸性弱的煤层;Vdaf>15%,为爆炸性开始迅速增加的煤层。此外,评价煤尘爆炸性的其它指标有灰分、水分,煤的粒度和肉眼煤岩类型。
  7地温地质

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