煤层厚度

用手机看条目

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

目录

什么是煤层厚度[1]

  煤层厚度是指煤层顶底板岩石之间的垂直距离。

煤层厚度的测量[2]

  生产矿井煤层厚度探测,一般按工作面情况来布置任务。

  1.掘进煤层巷道

  不管是还是半煤岩巷还是岩巷,已经掘进的煤层巷道中煤层基本出露,在测量其厚度时可以直接用皮尺或钢卷尺垂直煤层顶、底板的层面直接测量煤层的真厚度。如果掘进煤层巷道为煤巷或有煤层分又时,可以用钻探或巷探来探测煤层的全部厚度。

  2.回采工作面

  同采工作面煤层厚度探测工作中,要注意工作面煤层探测点之间的距离,其沿走向的间距一般为5 m~10 m,具体情况可以视煤层厚度变化而定;煤层厚度前后探测2次。在工作面探测煤层厚度时.回采第一分层要尽量能控制全部厚度,一次性探测到煤层的底板;同采一个分层时,可以探测下一分层的厚度,依次按顺序进行。

  由于煤层测量要求真厚度,且井下地质情况复杂,在煤层探测过程中一定要注意以下几点:一是探煤钎子应垂直煤层顶、底板层面钻进;二是用煤电钻向下探煤时,要经常提拉钎杆,清除煤粉,查看返出的顶、底板岩粉,防止卡钻;三是探复杂结构煤层时,要根据夹石层与顶底板的岩石硬度不同,岩石性质差异来判别它们的位置及煤与矸石的厚度;四是测量下探煤厚的深度时,每钻进1 m钎杆,要扣去10 cm;工作面探煤厚的时间,应安排在铺设分层假顶和放顶之前。

煤层厚度变化的控制因素[2]

  煤层厚度计算时,常用的有几种厚度概念:一是煤层顶、底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和,即总厚度;二是指在现代经济技条件下适于开采的煤层厚度,即可采厚度;三是指煤层顶、底板之间各煤分层厚度的总和,即有益厚度;四是按照国家目前有关技术政策,依据煤种、产状开采方式和不同地区的资源条件规定的可采厚度的下限标准,即最低可采厚度。按照有关规定,煤层又分极薄、薄、中厚、厚、特厚5类,一般而言,极溥煤层<0.8 m,薄煤层≤1.3 m,1.3 m<中厚煤层≤3.5m,厚煤层>3.5m,特厚煤层>6m。

  引起煤厚变化的地质因素比较复杂,主要包括原生变化和后生变化。原生变化指在煤层顶板岩层的沉积物形成之前由于泥炭层受各种地质作用影响而引起的煤层形态和厚度的变化,其影响因素有沉积环境、古地形(沼泽基底不平)、聚煤拗陷基底不均衡沉降、河流、海水的同生冲蚀作用等;后生变化指泥炭层被顶板沉积物覆盖以后煤层和顶板一起经受各种地质作用而引起的变化,其影响因素有河流的后生剥蚀、褶皱和断裂构造、岩浆侵入和冰川活动、岩溶作用形成的陷落柱等。

影响煤层厚度变化的成因[3]

  1.褶皱构造对煤层厚度的影响

  在地壳运动影响下,岩层受水平方向挤压力的长期作用发生塑性变形,而形成波状弯曲,这种构造形态称为褶皱构造。煤层本身比较松软,在构造应力的影响下,容易发生塑性流动和变形,导致煤层产生局部加厚、变薄及尖灭等,褶皱构造变动对煤层厚度的影响较明显。

  在垂直压力作用下,褶曲轴部压力大于两翼,此时背斜轴部煤层厚度变薄,而两翼煤层增厚;在水平挤压力作用下,煤层形成褶皱的同时,由于褶曲两翼受力大于轴部,煤由压力大的地方向压力小的地方发生塑性流动,造成背、向斜轴部煤层增厚,两翼煤层变薄,有时可形成串珠状或藕节状煤层。煤厚构造变化往往发生在剧烈褶皱的煤田中,而且主要与不对称、不协调和挤压紧密的褶皱,大型褶皱中的次级波状小褶皱,以及挠曲转折端有关。在纵弯褶皱作用下.向斜核部和背斜顶部每层厚度增大,但褶皱翼部变薄;在横弯褶皱作用下,向斜槽部增厚,背斜顶部变薄,褶皱翼部介于两者之间。在滑褶穿刺体的前端, 由于强烈的挤压而使煤层发生塑性流变,使该点的煤厚明显增大,可能会接近正常煤厚的几倍。由于滑褶穿刺体位于煤层内部,其上、下依旧残余有煤,以致于在掘进过程中误认为两个煤层。滑褶造成的对煤层穿刺应属于层间滑动构造作用伴生的构造类型,当包括煤层顶底板在内的岩层遭受层间剪切作用时,由于岩体质量不均一性或早期裂隙面的存在等因素在局部产生不协调褶皱。又因煤层较其它岩层软弱而易成为褶皱穿刺层位,随着层间剪切作用的加强,小褶皱轴面倾角度变小而使顶(底)板岩层不断进入煤层。尤其是在顶尤其是在顶f底)板岩层薄而脆弱的条件下,沿褶皱轴面更易裙断而有利于穿刺作用的发展。受褶皱等后期构造的影响,煤层发生朔性流动,出现揉皱、搓碎和镜面滑动,造成煤层增厚或变薄,不但在剖面上而且在平面上呈现“S”型形态,出现不可采段或不可采点,在走向上呈不规则变化,倾向上往深部变薄,在构造轴部增厚,而在翼部,煤层变薄甚至尖灭,并常沿褶皱倾伏方向形成构造压薄带,给煤层的开采造成困难。由于受到褶皱的破坏,井田内的煤层块煤率低,往往可见光滑的挤压面,褶皱的反常翼,甚至达不到可采的厚度。

  2.断裂构造对煤层厚度的影响

  断裂构造对煤层厚度的影响较褶皱构造而言稍微较弱一点,表现在断层的性质、产状、分布密度等不同程度地影响煤层的空间分布和厚度及深度变化。

  断层引起的煤厚变化直接破坏了煤层的连续性,增加了开采的难度。在断层附近,煤层厚度都会出现不同程度的加厚带和变薄带现象,一些逆断层两侧可能出现煤层的逆掩重叠或挤压聚集,形成厚煤带;而一些正断层由于引张拖拽作用,可导致断层附近上、下盘煤层厚度变薄。

  对煤层影响较大的断层一般均为褶曲伴生的断层,即主构造为褶曲,伴生构造为断层。该项因素分褶曲为背斜和向斜两种情况进行分析。主构造为背斜,煤层顶板受拉应力破坏,断层层面为张性裂隙,充填物比较发育,断层裂隙含水量较大,断层破碎带较宽,煤层顶板极其破碎;主构造为向斜,则顶板受压应力破坏,断层层面为闭合裂隙,胶结性好,一般无裂隙水,断层破碎带无或非常狭小,对煤层顶板影响较小。

  (1)逆断层构造对煤厚变化的影响

  在有些发育的逆断层中,有一种“z”字或反“z”字形断层,为逆断层,它将煤层顶板折断或底板折断,构造力沿煤层薄弱面运移、消失,造成煤层在受力区变薄或尖灭。

  (2)层间滑动构造对煤层厚度变化特征

  层间滑动引起的煤层厚度变化煤系地层受侧向挤压后,柔性的软岩层如煤层等便产生柔性流动或层间滑动形成类似鸡窝状的煤层。其煤层变化特征一般表现为:原生结构破坏层内滑动镜面发育,煤层灰分增加。

  滑动构造总体位于煤层相邻的岩层内或煤层中,滑面或位于煤层内、或位于顶板或底板岩层内。位于煤层顶底板相邻岩层内的层间滑动往往对煤产生剪切挤压,造成煤厚变薄。滑面的起伏变化对煤层常造成构造侵蚀。有时,层间滑动还可伴生滑褶构造,使煤层顶板或底板穿刺到煤层内,造成煤层严重挤压、揉皱变形等。在含煤岩系中,煤具有岩性软、强度低、空隙多、密度小、易发生变形变质的特点,特别是位于顶、底板较为强硬岩层之间的煤.更容易发生结构、形态和体积的变化。根据矿层间滑动构造的分布特征和对煤体破坏方式不同,可将由层间措动构造伴生的煤厚变化划分为滑动切蚀、剪切压薄和滑褶穿刺3种类型。

  ①滑动切蚀型。当发育于煤层夹角较小的低角度断层或顺层的层间滑动构造面有较小的角度变化时,常对煤层造成切蚀变薄。受这类构造作用影响的煤层一般都有较明显的错动面。煤层可以受错动、揉皱而出现薄层构造煤。有时这一错动面并非明显。一般易将一些分布在顶、底板的不明显滑动面造成的煤厚变薄认为沉积变薄。

  ②剪切压薄型。位于剪切带的煤层受顶、底板滑动的剪切作用时,产生一组斜交于滑面的剪裂面,在剪裂面两侧的煤体发生不同程度的错落滑移,使煤体结构和煤层厚度发生变化。这种类型煤层的顶、底板基本平行,煤层内仅仅是一组斜交于层面(滑面)的剪裂面。因此,煤层的厚度虽变薄,但原生构造如层理仍断续分布。

  ③滑褶穿刺型。由煤层及相邻岩层的滑褶作用造成顶底板对煤层的穿刺挤压,使煤层的形态极不规则,厚薄突变,并有局部的分叉合并现象,或煤层内出现外来岩石透镜体。煤层的原生结构基本不保存,煤体结构呈碎裂状、鳞片状。

  3.岩浆侵入对煤层厚度的影响

  岩浆岩发育地段附近中小断层也较为发育,我国有近三分之一的煤矿在含煤地层中发现有岩浆侵入现象。岩浆侵入、穿插或接近煤层,一方面导致岩浆溶蚀交代煤层,从而破坏煤层的连续完整性,减少煤田的可开采储量;另一方面导致煤的接触变质,煤的灰分增高,粘性降低,甚至变成天然焦炭,从而降低煤的工业价值。总之,岩浆侵入煤层致使煤层破坏和煤质变劣,给煤矿生产建设带来不利影响。因此对于岩浆侵入强烈的矿区,岩浆侵入煤层就成为影响煤矿生产的最主要的地质条件。但是也有少数矿区,由于受到岩浆热变质作用的影响,只是品种增多,使部分低变质程度的煤变为价值较高的炼焦煤。

  岩浆侵入 堞层,使煤层形态和厚度发生很大变化,煤层原始结构和煤质遭到破坏,甚至大片煤层被吞食或变成天然焦,给矿井采掘生产带来严重困难。岩浆侵入对煤层的破坏程度受很多因素影响,总的说来,岩浆侵入的规模、岩性和产状对煤层破坏的影响最为重要。岩浆以岩床状侵入煤系地层后,将煤层分为两层或多层,侵入部位也各不相同,具体可将其分为四种类型。

  (1)顶板侵入型,岩浆沿煤层顶部侵入,在岩床之下保存有层状或似层状可采煤层。

  (2)中间侵入型,岩浆沿煤层中间侵人,由于岩浆的流动性和波动性,煤层分叉成两层或多层,各分层可采性受原始沉积厚度的控制。

  (3)底板侵入型,岩浆沿煤层底部侵入,在岩床之上保存有层状或似层状煤层,岩床之下为煤线或灰质页岩。

  (4)顶底板侵入型,岩浆沿煤层顶底板同时侵入,受岩浆高温性和推挤性影响,上下岩床之间保存有藕节状、串珠状或鸡窝状大小不等的煤体。

  岩脉一般沿断层裂隙带侵入,岩床则顺煤层侵入,并吞蚀煤层,致使煤厚变薄,其程度随侵入的大小、形态及部位而异,并使煤层结构复杂化,常呈似层状或无规则,同时夹矸增多。煤层与岩浆岩的接触带常出现焦化,煤层坚硬致密,光泽暗淡,断口粗齿状,俗称“犬齿煤”;岩墙直接侵入煤层的地方全部吞蚀了煤层,但其附近的吞蚀程度则不同,当岩墙以小规模岩床形式侵入煤层下部时,常使煤层底板厚度受到很大的破坏,使煤层底板凹凸不平;当侵入煤层中部时,对煤层影响较大,使煤层的厚度受到了较大的破坏;当侵入煤层上部时,则影响较小,常出现5~l0cm厚的岩浆岩与煤层顶板直接贴在一起的现象。总之,不管是侵入煤层的上、中、下位置,均可使煤层厚度变薄,变质程度加深。

  4.沉积环境对煤层厚度的影响

  (1)同沉积断裂活动对煤层厚度的影响

  由于煤层在沉积过程中,存在着不断活动的断裂构造,以致断裂带两侧出现不同幅度的沉降,引起煤厚的相应变化,一般断层上盘的煤厚大于下盘的煤厚,煤层变化影响范围一般不大。表现为在煤层中有时常出现断层两侧的煤、岩层厚度有显著差别,断层两侧的煤层的不同厚度呈条带状,沿断裂线方向展布,厚煤层常出现在下降盘,上盘煤层厚度相对较薄,顶板全部断开时,断层上下盘的岩性差异更大,在断裂带附近的煤层中,常出现分又现象。

  (2)地壳不均匀沉降对煤层厚度的影响

  由于构造条件的不同,煤层在形成过程中,出现沼基底的差异性运动,导致煤层形态和厚度的区域性变化,煤层中常出现多层的分又、变薄、尘灭,夹石层数及其厚度向地壳沉降幅度与速度大的方向有规律性的增加,该种煤层变化影响范围一般较大。

  (3)沉积环境和古地形对煤层厚度的影响

  由于泥炭沼泽发育的古地形起伏不平,使泥炭层的堆积存在一个“填平补齐”的过程,因此煤层厚度随着基底地形的高低而有所变化,该种成因的煤厚变化一般影响规模较大。煤层的产状发生明显的变化,煤层的下部出现藉节状和例丘状等现象,煤层底板凹凸不平而顶板正常平整。

  (4)河流冲蚀作用对煤层厚度的影响

  由于泥炭层堆积过程中,遭受沼泽边缘发育的溪流冲蚀,使煤层中间夹河流沉积物,造成厚度变化。经常遇到煤层中的岩体与煤层镶嵌咬合,且局部夹石层数增多,结构复杂,岩石性质为砂岩或砂质泥岩,夹矸外形为串珠状或透镜状,煤层厚度相对变薄,在平面表现为宽度不大的弯曲变形带。

参考文献

  1. 彭苏萍,孟召平著.第一章 煤厚变化及其预测技术.矿井工程地质理论与实践[M].北京:地质出版社,2002
  2. 2.0 2.1 王克勤.煤层厚度预测方法探讨[J].科技情报开发与经济,2010(25)
  3. 李建松,刘冲,韩建光.煤层厚度变化的地质地质成因分析[J].煤矿现代化,2009(2)
本条目对我有帮助2
MBA智库APP

扫一扫,下载MBA智库APP

分享到:
  如果您认为本条目还有待完善,需要补充新内容或修改错误内容,请编辑条目

本条目由以下用户参与贡献

y桑.

评论(共0条)

提示:评论内容为网友针对条目"煤层厚度"展开的讨论,与本站观点立场无关。

发表评论请文明上网,理性发言并遵守有关规定。

打开APP

以上内容根据网友推荐自动排序生成

闽公网安备 35020302032707号