一、煤层埋藏特征
(一)煤层的顶、底板
在煤的形成过程中,煤层上下同时形成许多岩层。这些夹有煤层的岩层是在同一成煤时期形成的,通常称为某一地质年代的煤系地层。煤层的形成条件不同,使得煤层的结构及其赋存状态、顶底板岩性、受地质构造影响程度等方面都有明显的差异。这些煤层地质条件与煤矿开采工作息息相关。
赋存在煤层之上的邻近岩层称为顶板,赋存在煤层之下的邻近岩层称为底板。由于沉积物质和沉积环境的差异,顶底板岩层的性质、厚度、强度及吸水性等各不相同,在开采过程中破碎、冒落的情况也就不同。了解分析这些岩层的基本情况,对顶板管理和巷道支护等工作具有十分重要的意义。
根据顶底板岩层相对于煤层的位置和垮落性能、强度等特征的不同,可将顶板岩层分为伪顶、直接顶和基本顶(又称老顶)3种类型。底板可分为伪底、直接底和老底3种。
(1)伪顶:直接位于煤层以上,容易随采随落的极不稳定岩层。其厚度一般在0.5m以下,多由页岩、碳质页岩组成,不易支护。
(2)直接顶:直接位于煤层或伪顶之上,具有一定的稳定性,移架或回柱后能自行垮落的岩层,厚度一般为1~2m,多由页岩、泥岩、粉砂岩及少量的石灰岩组成,但某些砂岩、石灰岩直接顶还需人工强制放顶。
(3)基本顶:位于直接顶或煤层之上厚而坚硬的岩层。由于厚度大,岩石强度较大,比较稳定,难以垮落,一般只发生缓慢下沉,在采空区上方悬露一段时间,达到相当面积之后才垮落一次。岩性多为砂岩和石灰岩。
(4)直接底:位于煤层之下硬度较低的岩层。厚度一般几十厘米至1米左右,通常为泥岩、页岩或粘土若.如果直接底的岩性是遇水后膨胀的粘土岩,可造成巷道底鼓与支架插底,轻者影响巷道运输与工作面支护,重者可使巷道遭受严重破坏。
(5)老底:位于直接底或煤层之下较硬岩，常为厚层砂岩、石灰岩等。
需要指出的是,煤层顶底板的发育程度,受煤系沉积过程中环境变化的影响及后期地质活动的影响,不同地区的煤层顶底板发育程度不尽相同,有的煤层顶底板发育完好,几种类型的顶、底板全有;有的煤层缺少某种类型的顶、底板。如某矿区煤层就出现过只有基本顶,而没有伪顶和直接顶的情况。
(二)煤层的形态与煤层产状
煤层的形态是指煤层赋存的空间几何形态。同其他沉积岩样,煤在地下通常是呈层状埋藏的,但也有似层状和非层状的煤层状煤层指煤层具有显著的连续性,层位稳定,厚度变化有一定的规律性,似层状煤层的层位比较稳定,有一定的连续性,厚度变化较大,如藕节状、串珠状或瓜藤状等。非层状煤层的层位极不稳定,连续性很差,常有尖灭与分又现象。煤厚变化无规律如鸡窝状、扁豆状或透镜状等,常常是局部可采煤层的产状是指煤层在空间的位置及特征。煤层产状要素有走向、倾向和倾角(图2-1所示)。
1,走向
煤层走向线是指煤层层面与水平面相交的线。走向线两端所指的方向称为走向。走向代表煤层在水平面中的延伸方向。
2.倾向
煤层层面上与走向垂直的线叫倾斜线。倾斜线由高向低在水平面投影所指的方向称为倾向。
3.倾角
煤层层面与水平面所夹的最大锐角称为倾角。
根据矿井开采技术的特点,煤层按倾角大致可分为以下4类:
近水平煤层 倾角8°以下的煤层
缓倾斜煤层 倾角8~25的煤层
倾斜煤层 倾角25°~45的煤层
急倾斜煤层 倾角在45以上的煤层
我国已探明的煤炭储量,以缓倾斜煤层最多,从缓倾斜煤层中采出的煤也最多
(三)煤层的厚度
煤层厚度是指煤层顶底板岩层间的垂直距离,也叫真厚度。
煤层厚度不仅影响到矿井开拓的部署,而且是选择采煤方法的主要影响因素。开采薄或厚度较大的煤层,在技术上都比较复杂、困难较多,经济效益差距也很大。
煤层由薄到厚差别很大,薄者仅几厘米(一般称为煤线),属于失去开采价值的不可采煤层;厚者可达200多m。根据矿井开采的技术特点,煤层厚度可大致分为以下三类:
薄煤层 煤层厚度1.3m以下的煤层
中厚煤层 厚度1.3~3.5m的煤层
厚煤层 厚度35m以上煤层
在实际工作中,习惯上也把厚度大于6m的煤层称为特厚煤层。我国已探明的煤田储量中,厚煤层和中厚煤层所占的比重较大,以产量论,厚煤层和中厚煤层分别可占40%以上,薄煤层仅占不足20%。
在复杂结构的煤层中,煤层厚度可分为总厚度和有益厚度。总厚度是包括夹矸在内的全厚;有益厚度是除去夹矸的纯煤厚度。煤层厚度变化很大,不仅给果面支护和顶板管理带来困难,而且还可能使原开掘的巷道报废,引起瓦斯积聚或煤的自燃,给安全生产埋下隐患。