在煤矿中,断层、褶皱、节理、小构造是大家经常提及的词汇,且很多人无法正确分别其含义 。
一、断层
指岩层或岩体顺破裂面发生明显位移的构造。断层是一个破裂面或破碎带,是一种面状构造。断层是因为地壳运动中产生强大的压力和张力 ,超过岩层本身的强度对岩石产生破坏作用而形成的。
断层面: 是指断层两侧的岩块发生相对位移的破裂面,它可以是一个平面,也可以是一个曲面。在一些大型煤矿开采现场,断层面清晰可见,其表面可能较为光滑,这是由于两侧岩石相互摩擦所致。
断层线: 是断层面与地面的交线,它的形态可以反映断层的走向。在地质图上,断层线是表示断层位置和延伸方向的重要标志。
在下图中,采煤机过断层火花四溅!!!
断层带: 是指断层两侧岩石破碎的区域,这个区域的宽度可以从几厘米到几十米不等。在煤矿开采过程中,断层带的岩石往往比较破碎,稳定性差,容易发生坍塌事故。
正断层: 上盘相对下降、下盘相对上升的断层。这种断层在煤矿中较为常见,它的形成通常与地壳的拉伸作用有关。
逆断层: 上盘相对上升、下盘相对下降的断层。逆断层的形成一般是由于地壳受到挤压作用。
平移断层: 两盘沿断层面走向相对移动的断层,其特点是断层面近于直立,两侧岩石沿水平方向相对滑动。
落差: 是指断层两盘相对位移的垂直距离,落差的大小对于煤矿开采有重要影响。如果落差较大,可能会导致煤层在断层两侧的位置和厚度发生较大变化。
二、褶皱
指岩层的层面、变质岩的片理面 、岩体的流面等,在应力作用下所发生连续弯曲变形现象。褶皱的规模有大有小,大者可大数公里乃至数十公里,小者在显微镜下才能观测到。按轴面和两翼岩层的产状分类可分为直立褶皱、倾斜褶皱、倒转褶皱、偃卧褶皱和翻卷褶皱。
背斜: 是岩层向上拱起的褶皱构造。在背斜的核部,岩层较老,两翼岩层较新。煤矿中,背斜顶部的岩层由于受到张力作用,可能会出现裂隙,有利于瓦斯等气体的逸散。
向斜: 岩层向下凹陷的褶皱构造。向斜核部的岩层较新,两翼岩层较老。向斜构造在煤矿开采中可能会出现积水的情况,因为它的形态有利于地下水的汇集。
褶皱轴: 是指褶皱的中心线,它大致反映了褶皱的延伸方向。褶皱轴的方向对于确定煤矿开采的走向和布局有一定的指导意义。
翼部: 褶皱两侧的部分称为翼部,翼部的岩层倾斜程度和方向对于分析褶皱的形态和形成机制非常重要。在煤矿开采过程中,翼部的煤层厚度和开采条件也会因褶皱作用而有所变化。
枢纽: 褶皱面上最大弯曲点的连线,它可以是水平的、倾斜的或直立的。枢纽的形态反映了褶皱在三维空间中的变化情况。
三、小构造
通常指的是规模较小的构造现象,如小断层、小褶皱、节理等。这些小构造虽然规模不大,但对煤矿的开采和安全生产具有重要影响。
节理:也称为裂隙,是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。节理是很常见的一种构造地质现象,就是我们在岩石露头上所见的裂缝,或称岩石的裂缝。
劈理: 是一种将岩石按一定方向劈开成平行薄片或薄板的构造。劈理的存在会改变岩石的物理性质,使岩石在某个方向上更容易分裂。
小型褶皱: 相对于大型褶皱而言,规模较小的褶皱构造。小型褶皱可能是在局部应力作用下形成的,它会使煤层的形态变得更加复杂,给煤矿开采带来困难。
层间错动: 是指在岩层之间发生的相对滑动现象。这种现象在多层结构的煤矿地层中较为常见,它会导致岩层的连续性被破坏,影响煤层的稳定性和开采安全。
今天谈谈与煤矿顶板与地板相关的知识。煤矿巷道 从顶部到底部依次为顶板岩层、煤层、底板岩层,此外还有人工顶板与再生顶板。顶底板的稳定性对于巷道的安全生产至关重要。
一、顶板
顶板是指位于煤层上方的岩层。它对煤层开采活动有着重要影响,在开采过程中需要控制顶板的垮落,以确保作业安全。
伪顶:伪顶是最靠近煤层顶部的薄层岩石,厚度很薄,一般不超过 0.5 米。它的岩性通常是炭质页岩等松软岩石,强度很低。在采煤过程中,由于其与煤层粘结性差,很容易随着采煤而自然脱落,往往在采煤机割煤时就会随之掉落,其存在时间较短,对采煤作业的直接阻碍相对较小,但如果管理不当,掉落的伪顶可能会混入煤炭,影响煤炭质量。
直接顶:直接顶位于伪顶之上或在没有伪顶时直接位于煤层之上。它的厚度一般在几米以内,是由一层或多层岩层组成。其岩性比伪顶要硬一些,常见的有页岩、砂质页岩等。直接顶在采煤后会在较短时间内垮落,通常是在支架移架后垮落,能够及时充填采空区,对顶板起到一定的支撑作用,防止上方基本顶的突然垮落。它的垮落特性与伪顶不同,是有一定的滞后性,且垮落面积相对较大,其稳定性对采煤工作面的安全和正常生产有直接影响。
基本顶:基本顶又称为老顶,位于直接顶之上。它的厚度较大,通常是坚硬的岩层,如砂岩、石灰岩等。基本顶不会像直接顶那样在采煤后短时间内垮落,它具有较强的整体性和较大的承载能力。只有当直接顶垮落一定面积,使得基本顶失去足够的支撑后,基本顶才会发生周期性的垮落。基本顶垮落时会产生较大的压力显现,这种压力会对采煤工作面和巷道产生较大范围的影响,可能导致支架损坏、巷道变形等情况。地理图文综合整理
二、底板
底板是煤层下方的岩层,它承载着煤层以及顶板传来的压力,其稳定性对于巷道和采煤工作面的维护同样重要。
直接底:直接底是煤层之下的第一层岩层,与煤层直接接触。它的岩性多样,常见的有泥岩、页岩等较软的岩石。由于其直接承受煤层和顶板传来的压力,在采煤过程中,容易出现底鼓现象。例如,在支架压力的作用下,软质的直接底可能会向巷道或采煤工作面内鼓起,影响巷道的正常使用和采煤设备的运行,对巷道支护的稳定性也有较大影响。
老底: 老底位于直接底之下,是比较坚硬的岩层,如砂岩等。它的承载能力相对较强,能够为煤层和直接底提供稳定的支撑。老底的岩性特点决定了它不容易发生变形,在整个煤层开采系统中起到基础性的支撑作用,能够在一定程度上限制直接底的变形和破坏程度。
三、人工顶板
人工顶板是人工构筑的顶板。用木板、金属网等材料,通过铺设、固定而成。能控制顶板垮落、隔离采空区, 主要适用于分层开采的煤层,尤其是当煤层顶板较为破碎或者需要回收煤炭资源的情况下。
四、再生顶板
再生顶板是指在煤矿开采过程中,由于采空区垮落的岩石经过一段时间的压实、胶结等作用,重新形成具有一定承载能力的顶板。煤矿开采需要考虑再生顶板的形成情况来确定合适的开采时机。如果开采过早,再生顶板尚未形成足够的强度,可能会在开采过程中再次垮落;如果开采过晚,可能会影响开采效率。在开采过程中要加强顶板的监测,因为再生顶板可能会出现局部的裂缝和离层现象。