6.瓦斯爆炸的處理辦法
1.煤的結構與安全開采的關係
煤的形成階段
煤是由古生植物體沉積在沼澤環境後,在高溫、高壓條件下再經過一係列物理變化和化學變化而生成的。具體說來,煤的形成可分為兩個階段:
(1)泥炭化階段。由於古生植物遺體在地表較低的湖泊、沼澤和海灣環境中沉積。因被水淹沒、浸泡,大大地減少了與空氣中氧氣的接觸,在厭氧細菌的分解活動下逐漸形成泥炭。
泥炭一般為黃褐色或黑褐色,無光澤,質地疏鬆。泥炭形成的厚度越大,則成煤後煤層的厚度越大。泥炭形成後,如果地殼上升,泥炭暴露在地表就會風化,就不能形成煤。隻有在泥炭形成後,地殼下沉,在泥炭上部又沉積其他物質將泥炭覆蓋,再經高溫、高壓後才能形成煤炭。
(2)成煤階段。在泥炭形成以後,若地殼繼續發生沉降,泥炭層就會很快被其他沉積物所掩蓋。這樣,泥炭才能保存下來。隨著地殼的進一步沉降,泥炭層下降到地下較深的地方,它上麵覆蓋的沉積物就會愈來愈厚。在壓力和地溫的共同作用下,原來疏鬆、多水的泥炭受到緊壓、脫水、膠結、聚合,體積大大縮小,變成最初的煤——褐煤。褐煤形成後,如果地殼繼續沉降,則在溫度更高、壓力更大的條件下,褐煤內的成分將進一步變化,最終形成各種不同種類的煤。這些不同種類的煤依次是:褐煤——長焰煤——不粘煤——弱粘煤——氣煤——肥煤——焦煤——瘦煤——貧煤——無煙煤。
煤層的結構與安全開采的關係
在地下,煤的存在形態呈層狀。煤層是煤礦的開采對象,煤的埋藏情況包括煤層的結構、厚度、傾角、穩定性及空間形態等。
(1)結構。煤可分為兩類,即簡單結構煤層和複雜結構煤層,二者的主要區別是有無穩定的矸石夾層。簡單結構煤層中沒有呈層狀出現的穩定的矸石層,但仍然可能夾有較少的礦物質或結核。簡單結構煤層反映出當初形成時,沼澤中植物遺體的沉積基本上是連續性的。複雜結構煤層中常含有較穩定的夾石層,並且至少含有一層。複雜結構煤層反映出當時泥炭沉積曾為間歇性,即在泥炭沉積後又沉積了泥砂,再後來又沉積了泥炭,而沉積的泥砂則形成夾矸。煤層中夾矸的厚度不一,從幾厘米到幾十厘米。夾矸的層數多、厚度大,會影響采煤工作麵采煤機割煤,也會影響煤的質量。
(2)厚度。煤層厚度就是指煤層頂底板之間的垂直距離。對於複雜煤層,在計算煤層厚度時還要考慮夾矸的層數及總厚度。我國對不同的煤種規定的最小可采厚度是有所差異的。根據開采技術特點,煤層按厚度分為薄煤層、中厚煤層、厚煤層和特厚煤層。
(3)傾角。煤層的傾角即煤層相對水平麵的夾角。傾角對采煤方法和設備的選型有很大的影響。根據傾角大小將煤層分為以下四類:近水平煤層、緩傾斜煤層、傾斜煤層、急傾斜煤層。
(4)穩定性。煤層的厚度,不是固定不變的,有時厚有時薄,甚至尖滅。根據厚度變化的情況可將煤層分為以下四類:穩定煤層(這種煤層在整個礦井開采範圍內厚度均大於最小可采厚度,且厚度的變化有一定的規律性)、較穩定煤層(在礦井開采範圍內絕大多數煤層基本可采,隻有局部煤層不可采)、不穩定煤層(這樣的煤層厚度變化很大,有薄有厚,甚至尖滅,經常出現不可采區域)、極不穩定煤層(煤層常呈雞窩狀,斷斷續續分布,在井田範圍內僅局部可采)。
(5)空間形態。煤層初形成時,一般不是水平的就是近水平的,而且在一定的範圍內還是連續完整的。但在後來長期的地質曆史中,地殼發生了各種運動,使煤層的空間形態發生了變化。煤的空間形態有三種,即單斜、褶皺和斷裂。
2.煤田的開采區域和礦井的設立
煤田是指在地質曆史的發展過程中,由含炭物質的沉積而形成的大麵積含煤地帶。煤田的麵積非常大,可達幾百平方米,儲量達幾百億噸,所含的煤層也是非常多,可達幾十層。因此,在開采煤田的過程中,一般都要將煤田劃分為多個礦井開采,不可能將整個煤田用一個礦井來開采。
井田是指由一個礦井采的部分。它的範圍大小不一,儲煤量也有所不同。根據我國的國情和煤礦生產現狀,目前井田的走向長度一般為大型礦井、中型礦井、小型礦井。
而對於一個井田來說,其範圍仍比較大,在井田內為了開采煤炭還必須將井田再劃分為若幹較小的部分。因此,在井田範圍內,按照一定的標高,將井田劃分為若幹個長條形部分,每一個長條形部分叫一個階段。階段的走向長度就是井田的走向長度。階段的傾斜長度根據煤層的傾角和垂高不同,一般為500~1000米。
在井田劃分時,對於近水平煤層,往往將井田劃分為若幹個盤區進行開采。劃分時,在井田中沿煤層的主要延伸方向布置水平大巷;然後在大巷兩側劃分若幹個塊段開采,每一個塊段叫一個盤區。