厚度变化规律（精选7篇）
厚度变化规律 篇1
1 概况
青东井田位于安徽省淮北市濉溪县李小庙至大刘家一带, 行政区划属濉溪县。井田东以大刘家断层为界, 西止F9断层, 南以石炭系太原组顶界灰岩露头线为界, 北至F19断层和3-2煤层-1 200 m水平投影线。含煤地层为二叠系上石盒子组、下石盒子组和山西组, 自上而下共含10个煤组, 平均总厚15.54 m。其中全区可采和大部可采煤层有3-2、7、8-1、8-2、10煤层5层, 7、8-1和8-2煤为主要可采煤层。
井田区内构造发育, 主体表现为一走向北西～近东西, 局部略有转折, 向北、北东倾斜的单斜。地层倾角一般10°～20°, 沿走向方向出现较小规模的地层起伏或次级褶曲, 共查出断层59条 (含边界断层) , 皆为正断层, 以北东向和近东西向为主, 发育少量北西向断层。多处钻孔揭露区北部及西部的浅部有岩浆岩, 受其影响, 部分块段可采煤层被吞蚀。
2 8-2煤层赋存状况及厚度统计
青东矿8-2煤位于下石盒子组下部, 顶、底板均以泥岩为主, 次为砂质泥岩或粉砂岩, 个别顶板见有细砂岩, 为主要可采煤层。煤层结构简单～较简单, 部分煤层含1层夹矸, 个别点含2～3层夹矸, 夹矸多为泥岩或炭质泥岩。
根据83个点钻孔煤层厚度资料分析, 8-2煤层厚度在0.77～13.47 m之间, 平均4.61 m, 其中, 1.3 m以上的煤厚点占90.36%, 以中厚煤和厚煤为主。
8-2煤厚分布频率直方图如图1所示。
3 8-2煤层展布规律及稳定性评价
为了探讨煤层厚度变化规律, 结合底板埋深资料, 采用最小曲率法制作了8-2煤层厚度等值线示意图, 如图2所示。除钻孔揭露煤层受岩浆岩入侵对煤层厚度有小部分影响外, 分析图1及图2发现该区煤层厚度展布具有沿走向由东向西增厚的趋势。
3.1 变化规律
由图2可以清楚地看出, 8-2煤层厚度由东南向西北北方向逐渐变厚, 西部比东部厚, 区内以中厚煤层和厚煤层为主。以勘探线K11为分界线将煤田分为东区和西区两个部分, 东区主要为中厚煤层区, 局部薄煤区;西区主要为厚煤带和巨厚煤带分布区, 在平面上呈不规则的小波状和小山峰状分布, 煤层厚度值变化幅度相对较大, 且不同厚度煤区之间距离很近, 变化梯度大。
3.2 指标评价
为了对区内煤层稳定性进行详细的评价, 为以后的开采工作做好准备, 现将东区和西区根据《矿井地质规程》分别利用变异系数和可采率指标法对煤层厚度稳定性进行分析。
3.2.1 变异系数计算
变异系数是反映井田内煤层厚度变化偏离平均厚度程度的参数。
变异系数的计算式为:
式中, γ为变异系数;S为均方差值;Mi为每个见煤点的实测厚度;为区内平均煤厚;n为参与评价的见煤点数。
3.2.2 可采率指数计算
可采率指数为井田内可采煤后点数所占比例数[1]。
可采率指数计算式为:
式中, Km为可采率指数;n′为煤层厚度值大于最低可采厚度的钻孔数;n为总的钻孔点数。
根据钻孔资料, 8-2煤层东区有评价点数10个, 可采点数8个, 煤层厚度1.22～2.96 m, 平均1.90 m, 计算得可采性指数Km=0.80, 变异系数γ=31%;西区评价点数较多, 钻孔参评数为67个, 可采点数50个, 煤层厚度0.77～11.91 m, 平均4.39 m, 计算的可采性指数Km=0.82, 变异系数γ=62%。鉴于8-2煤层虽有部分钻孔为厚和特厚煤层, 但整体东区偏向薄煤层, 西区偏向厚煤层, 根据评价煤层稳定性的主、辅指标可知:8-2煤层东区为较稳定煤层, 西区为不稳定煤层。
3.3 原因分析
引起煤层厚度变化的地质因素有原生变化和后生构造变动两类, 前者比如聚煤拗陷基底不均衡沉降、沉积环境及古地理等的影响, 后者主要包括构造变动、岩浆侵入等引起的煤层加厚和变薄。
研究区内构造表现为一走向北西～近东西, 局部略有转折, 向北、北东倾斜的单斜, 由煤等值线及煤层埋深等值线可以看出, 8-2煤层厚度和埋深大体上有一种关系, 自东向西埋深增加, 煤层厚度增大。由此可见, 8-2煤层形成过程中沉积环境对煤层厚度有一定影响, 自东南向西北沿走向随着深度增加煤层有变厚的趋势。
构造变动, 主要表现为褶皱和断层构造, 可改变煤层的原始产状, 也可引起煤层形态和厚度的变化。这是因为煤与其他共生的岩石类型相比, 煤层本身比较松软, 具有流变性特征, 在构造应力驱动下易于破碎和产生塑性流动, 以致使煤层局部增厚或减薄。如:9东1、9西3等钻孔所见8-2煤层仅厚1 m左右, 比附近煤厚小6～13倍, 可能由层间滑动造成, 如图3所示;8东勘探线F14断层, 上盘包括8-2煤层在内的大多数煤层断失, 下盘靠近断层处煤层变薄, 在8东2孔10.18 m, 而在远离断层处的8东1孔为11.91 m, 两者相差1.73 m, 也与断层有关, 如图4所示。
4 埋深对煤层稳定性的影响
现有资料表明, 在较低围压下表现为脆性的岩石可以在高围压下转化为延性, 浅部表现为普通坚硬的岩石, 在深部可能表现出软岩特征[1]。顶底板岩层的力学性质由刚性向柔性转变。同时, 煤层在深部由于受到的压力增加, 煤层向更加致密发展, 以至于其力学性质由柔性向刚性发展。结果造成煤与顶底板岩层的力学性质差异变小, 当发生弯曲时煤层的层间流动缩小, 煤层厚度受地质构造的改造减弱, 主要保持原生沉积厚度, 煤厚的稳定性增强[2]。
井田内, 8-2煤煤层埋深为西南部浅、东北部深;部分埋藏深度达到1 000 m, 为深埋区。深部煤炭资源处于高地应力、高温、高渗透压环境下, 相对于浅部开采有明显的不同特点, 其物理性质如力学性质, 孔隙性质及密度等与浅部存在差异, 所以有必要在此对深部煤层的稳定性进行评价。为了与深度建立联系, 把部分钻孔数据按深度分段, 统计每一深度段的煤厚变异系数, 如表1所示。并做出煤厚变异系数与深度的相关性曲线, 如图5所示。
根据图5可以明显看出, 煤厚变异系数与深度的相关性很高, 相关系数为0.75。数据显示, 随着深度的增加, 煤层厚度变异系数变小, 说明深部煤层的稳定性比浅部要好。
5 结论
综合煤层厚度展布特征和煤厚变化特征分析结果, 对青东矿8-2煤层变化作出的一般性评价为: (1) 青东井田煤层厚度大, 以中厚煤及厚煤层为主。井田东区煤层厚度变化小, 变异系数31%, 可采指数0.80, 为较稳定煤层;西区煤层变化相对较大, 变异系数62%, 可采指数0.82, 为不稳定煤层。 (2) 受沉积和后期构造的影响, 井田中的单斜构造导致煤层由西南向东北变厚的趋势;图中不规则的小波状和小山峰状的煤厚变化则是受到后期构造的影响在井田东部分布。 (3) 沿倾向煤层随煤层埋深的增加有厚度变薄和稳定性增加的趋势。排除沉积和岩浆侵入的影响, 产生这一现象原因主要是煤岩层力学性质在深部与浅部存在差异, 深部煤层在受挤压时的层间流动减少造成的。
参考文献
[1]何满潮, 谢和平, 彭苏萍, 等.深部开采岩体力学研究[J].岩石力学与工程学报, 2005, 24 (16) :2804-2813
[2]陆春辉, 陈萍, 梁红侠.煤层稳定性随埋藏深度的变化及其研究意义[J].煤炭技术, 2010, 29 (10) :1-3
厚度变化规律 篇2
期,1992年之前为下降期,1992年以来有显著上升趋势.
作 者：许潇锋 牛生杰 邱金桓 达布希拉图 XU Xiao-feng NIU Sheng-jie QIU Jin-huan Dabuxilatu 作者单位：许潇锋,牛生杰,XU Xiao-feng,NIU Sheng-jie(南京信息工程大学,气象灾害省部共建教育部重点实验室,江苏,南京,210044)
邱金桓,QIU Jin-huan(中国科学院,大气物理研究所,北京,100029)
达布希拉图,Dabuxilatu(内蒙古气象科学研究所,内蒙古,呼和浩特,010051)
厚度变化规律 篇3
东胜煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市与陕西省北部榆林地区交界处, 研究区井田位于东胜煤田北部, 距离东胜区政府所在地 (东胜区) 西北方向约13 km。井田面积约36.62 km2, 拟定建设为500万t/a的大型矿井。该井田含煤地层为侏罗系中下统延安组, 而延安组作为鄂尔多斯盆地中生代重要的含煤地层[1], 其组内含2、3、4、5、6号共五组煤, 计划一期开采2煤组, 其中2-2煤为主要可采煤层。因此, 对2-2煤层厚度变化情况与聚煤规律的研究具有紧迫而重要的实际意义。
1 区域地质概况
1.1 区域地层
对于本地区乃至整个鄂尔多斯盆地, 无论是从盆地成因还是盆地现存状态来说, 三叠系上统延长组 (T3y) 是侏罗纪聚煤盆地和含煤地层的沉积基底。本次研究区域位于东胜煤田的北部, 新生代地质应力的作用表现较为强烈, 上部地层遭受剥蚀并被枝状沟谷切割破坏。区内地层由老至新发育有:三叠系下统二马营组 (T2er) 、三叠系上统延长组 (T3y) 、侏罗系中下统延安组 (J1-2y) 、侏罗系中统 (J2) 、白垩系下统志丹群 (K1zh) 、新近系上新统 (N2) 和第四系 (Q) 。其中含煤地层延安组 (J1-2y) 为一套灰色、深灰色的砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层的组合。2-2煤层位于延安组顶部, 煤层顶板岩性主要为粉砂岩和细砂岩, 底板岩性主要为砂质泥岩及粉砂岩。
1.2 区域构造
研究区井田大地构造属于华北地台鄂尔多斯台向斜东胜隆起区中东部, 如图1所示。华北地台经历了基底形成阶段和盖层稳定发展阶段之后, 在晚三叠世末期开始进入地台活动阶段。在华北地台西部开始出现了继承性大型内陆坳陷型盆地-鄂尔多斯盆地[2], 其构造形式总体为一宽缓的大向斜构造 (台向斜) , 核部偏西, 中部、东部广大地区基本为水平岩层。研究地区基本构造形态为一向南西倾斜的单斜构造, 岩层倾角多在5°以下, 褶皱、断层发育程度低[3]。
2 煤层厚度变化规律
2.1 煤层赋存情况
2-2煤位于延安组顶部, 大部分可采煤层较稳定。该煤层呈黑色, 条痕为褐黑色, 沥青光泽, 参差状、棱角状断口, 内生裂隙较发育, 常为黄铁矿及方解石薄膜充填, 煤层中见黄铁矿结核。宏观煤岩组分以暗煤、亮煤为主, 见丝炭, 属半暗型煤[4]。煤层顶板岩性主要为粉砂岩和细砂岩, 底板岩性主要为砂质泥岩及粉砂岩。
在井田内的79个勘探孔中有63个见煤点, 16个尖灭点, 见可采煤层43个点, 点数可采系数68%, 面积可采系数72%, 如表1所示。
2.2 煤层厚度变化情况
根据钻孔资料统计, 煤层自然厚度0～5.19 m, 平均2.32 m。可采厚度0.98～5.19 m, 平均3.18 m。该煤层结构简单, 含0～2层夹矸, 一般多含1层夹矸。煤层层位较稳定, 厚度在井田内变化较大, 在井田的东南部较厚, 而西北部较薄, 直至出现不可采区和无煤区[5]。在井田内东北部的3111钻孔附近, 存在一定范围的煤层剥蚀区, 如图2所示。
3 煤层聚煤规律
研究区井田位于鄂尔多斯盆地东北部, 鄂尔多斯盆地侏罗纪含煤岩系从沉积演化特点看具有明显的三分性, 自下向上可分为3个体系域, 即初始充填体系域、超覆充填体系域和退覆充填体系域[1]。由于体系域的转换面、小层序组的转换面等都是聚煤作用的有利层位, 因而煤层在层序地层划分、重建地区古地理环境中起着重要的标志性作用。研究表明, 2-2煤层沉积于退覆充填体系域的冲积体系中。
3.1 含煤地层岩石学特征
2-2煤沉积于延安组第三段岩石顶部, 该段岩性以灰白色细～粗砂岩为主, 夹灰色、深灰色砂质泥岩和泥岩, 发育有平行层理和水平纹理。砂岩成份以石英为主、长石次之, 含岩屑及大量植物化石碎片。
3.2 含煤地层聚煤规律
2-2煤地层沉积时期整个鄂尔多斯盆地处于退覆充填体系域中, 盆地进入了萎缩时期, 以湖退、河流沉积充填盆地为特征[6]。冲积体系范围扩大并基本由上游支流河道控制, 形成如图3所示的古地理形态。
2503号钻孔岩性沉积相图如图4所示。据图4分析, 2-2煤层发育于河床滞留沉积之上, 河床沉积以粗砂岩、含砾中砂岩、中砂岩及细砂岩组成, 泛滥平原以泥质岩、砂质泥岩夹薄层细砂岩、泥岩为主, 顶部沉积2-2煤层[7]。该煤层厚度大, 但煤层厚度变化大, 煤层连续性差。研究表明这一时期反映出河流作用重新活跃、煤层都是在每期河道废弃时的泛滥平原上沉积的, 为辫状河流沉积体系。
4 结论
通过对井田内2-2煤层厚度变化及聚煤规律的研究, 认为该井田沉积环境属于河流沉积体系类型。该煤层沉积时整个鄂尔多斯盆地处于退覆充填体系域中, 盆地东部湖泊退去, 河流作用重新活跃, 在井田区域发育多期河道砂岩沉积, 2-2煤便形成于河流废弃时的泛滥平原之上。由于河流冲刷作用的影响, 井田东南部煤层较厚, 西北部较薄, 甚至出现无煤区, 推测2-2煤层沉积后期河流改道, 主河道在井田西北部位置, 流向东南。
摘要：通过对东胜煤田某矿2-2煤层厚度变化的分析研究, 探讨了2-2煤厚变化规律, 并初步分析了聚煤规律。研究表明:该井田内2-2煤层厚度变化较大, 其沉积环境属于河流沉积体系。而地壳的不均衡振荡运动和古地理环境的不断变迁, 使煤层出现了不同部位的变薄和缺失。
关键词：煤层厚度,聚煤规律,东胜煤田,沉积环境
参考文献
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厚度变化规律 篇4
近年来,随着煤炭资源消耗量的增加,矿井的开采深度也持续增加,部分矿井的采深甚至达到1 000 m以上,由此引发的煤与瓦斯突出(以下简称突出)灾害也越发严重。突出防治的重点是对突出危险的预测,尤其是研究非接触式的连续动态监测的突出预报技术已是一种很迫切的需求[1,2,3]。大量理论研究和实践表明,煤矿采掘工作面的瓦斯涌出量和突出有很大的关联性,瓦斯涌出量变大或大小起伏变化都是工作面煤体有突出危险的前兆信息。基于此,国内外广泛应用瓦斯涌出特征指标进行突出危险性预测,如综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法、瓦斯涌出初速度法、R值指标法、钻屑量指标法等,并取得了一定的效果。但是以上接触式预测方法没有实现对突出前各指标动态特征变化规律的连续考察,并且存在工作量大、可靠性低、时效性差、操作复杂且有危险、临界值难以准确确定等局限[4]。
软煤也叫构造煤,具有高空隙率、低透气性的特点。大量实践与研究表明,软煤与突出事件的发生有密切关系。郝吉生等[5]发现一定厚度的构造煤是突出的必要条件;软煤厚度越大,发生突出的危险性愈大;软煤的强度愈低,越容易发生突出,软煤厚度变化剧烈区域也是突出危险增大区域。刘明举等[6]把软煤指标和以瓦斯为主的综合指标结合起来,作为预测突出的瓦斯地质指标。
电磁辐射是煤岩体变形破坏过程中释放出来的一种能量,其大小与煤岩体的变形破坏方式及破坏过程密切相关[7]。电磁辐射技术是一种真正的非接触式预测煤岩动力灾害的方法,近年来得到了广泛应用,王恩元等[7,8]的研究结果表明,煤体变形破裂时电磁辐射信号基本随着煤岩变形破裂强度的增大而增强;通过现场试验表明,采用电磁辐射技术能够进行突出的区域预测和日常预测。李忠辉等[9]用电磁辐射监测仪实现了对突出的实时、非接触、准确可靠和连续检测预报。本文采用电磁辐射技术,研究掘进工作面不同软煤厚度的煤岩电磁辐射特征,分析软煤厚度与电磁辐射信号的变化规律及其与突出危险的相关性,以期提高突出预测的准确率。
1 软煤厚度与突出危险性分析
根据煤矿掘进过程中软煤厚度d、钻屑瓦斯解吸指标Δh2、钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q等指标的统计结果,如图1所示(横坐标l为通尺),突出危险前Δh2持续增大或连续几次校检接近临界值(测试结果为180 Pa,Δh2临界值为200 Pa),q值变化剧烈或达到3 L/min时,突出危险也往往增大;S值变化不明显;软煤厚度在突出危险前常出现突增(变化率在10%以上)或一段时间内保持较大的厚度(厚度持续在0.8 m及以上),如图2所示。
软煤是在成煤的地质历史时期经过滑移、揉搓、扭转等地质构造形成的,其空隙率较高,尤其是中微孔的面积较大,因而可以保存大量的瓦斯。由于煤质较软,软煤的透气性很低,使得大量瓦斯被封存在软分层内,不易逸散,这也造成了软煤处的瓦斯压力较大,具备了突出的动力。同时,一定厚度的软煤分层由于含有大量瓦斯而形成了瓦斯分隔层,分隔层中吸附态的瓦斯在煤体破碎时解吸出来有一定的助力作用,有利于煤体的破裂移动,在突出发生时促进了突出过程的快速持续进行。软煤的特殊成因使得它的强度低,对外力的抵抗力大大降低,所以在同等受力条件下软煤发生形变的幅度差异比硬煤大,也就是说在同等受压条件下软煤的压缩形变量更大,反之在巷道开挖、煤体受到扰动卸压时,其发生伸张变形的幅度也较硬煤大,有时甚至会产生新的裂隙,这就造成了瓦斯的快速流动和迅速解吸。
可见,一定厚度的软煤是突出发生的必要条件[5]。为了更加准确地预测突出危险性,提高突出预测的准确率,本文结合电磁辐射技术探讨软煤厚度与电磁辐射的响应规律。
2 电磁辐射与突出危险性分析
地下含瓦斯煤体未受采动影响时,基本处于动态应力平衡状态,掘进和回采的影响使煤体所受应力失去动态平衡。受力非稳定状态下,煤壁中的煤体必然发生变形破裂,向新的应力平衡过渡。该过程伴随着弹性势能、塑性势能、表面能、各种辐射能和动能等多种能量形式的释放,电磁辐射即为煤岩破裂时释放的一种能量[10]。煤岩体的变形破裂实际上是煤体中微裂纹的形成与扩展导致的宏观破坏,在微裂纹形成与扩展的同时,由于压电效应、摩擦起电、场致电子发射、热致电子发射、位错等原因,破裂面上会产生电荷分离,从而导致了电磁辐射的产生。此外煤岩破裂时,煤体中封存的瓦斯也失去了动态平衡,形成瓦斯压力梯度,在瓦斯压力的作用下,沿煤体中的裂隙向采掘空间涌出,产生动电效应,在此过程中也会产生电磁辐射;另一方面,瓦斯气体解吸涌出煤体时,产生的拉动应力使煤体更加破碎,也增强了电磁辐射信号[11,12]。即使在工作面处于基本稳定状态时,由于受到上覆岩层的动态应力作用,也会产生电磁辐射。
电磁辐射信号和煤体所受应力大小及瓦斯状态有关,煤体所处应力越高,裂隙发展速度越快,电磁辐射信号越强;瓦斯压力越大,煤体破裂越快,产生的流动电荷也越多,电磁辐射强度越强,电磁辐射频率越高;地应力和瓦斯压力越高,则突出危险性越大。电磁辐射综合反映了煤体前方应力集中程度和瓦斯压力的大小,因此,电磁辐射技术可以进行非接触式突出预测[7]。
3 软煤厚度与电磁辐射关系研究
3.1 矿井概况
某矿主采二1煤层是突出煤层,煤层直接顶以泥岩、砂质泥岩为主,老顶为厚层状砂岩,底板多为砂质泥岩和粉砂岩。顶板厚度大且透气性差,原始生成的瓦斯极易保存,造成煤层瓦斯含量高,瓦斯压力大。实测煤层最大瓦斯含量为33.19 m3/t,最大瓦斯压力为2.08 MPa。该矿突出事故多数发生在掘进巷道,随着采掘深度逐渐加大,煤层突出危险性愈加显著,因此,对各项指标的监测监控也更加重要。
3.2 电磁辐射监测方法
采用便携式KBD5型电磁辐射监测仪对工作面煤体进行电磁辐射监测,监测方式为非接触式定向测试,天线朝向掘进工作面前方,垂直于被测煤岩体的外表面。采用宽频带监测方式, 接收频率上限为500 kHz, 有效监测距离为7～22 m。
3.3 监测结果及分析
监测结果如图3所示,可见在同一测点处,软煤和硬煤的电磁辐射信号存在很大差异。无突出危险时,硬煤电磁辐射强度均值为22.9 mV,软煤电磁辐射强度均值为27.6 mV;有突出危险时,硬煤电磁辐射强度均值为26.8 mV,软煤电磁辐射强度均值为34.7 mV。软煤和硬煤的电磁辐射脉冲也有很大不同,硬煤电磁辐射脉冲相对平稳,波动不大;软煤电磁辐射脉冲则变化很大,波动剧烈,有数次达到满值,有突出危险时软煤的电磁脉冲也较硬煤的大。分析认为,软煤相对硬煤而言结构破碎,原生裂隙丰富,层理紊乱且煤质松软,在承受同等地应力的情况下其变形破裂更加剧烈,释放的能量比硬煤多,由此造成电磁辐射信号增强;另外,软煤空隙率很高,透气性较差,往往更易存储大量的瓦斯,瓦斯压力大,且煤体中瓦斯压力越大,电磁辐射反应越强[7],因而软煤电磁辐射强度要高于硬煤。
软煤厚度变化剧烈或持续高值处,往往是突出危险增加区,而此时电磁辐射信号也相应增强。软煤厚度变化与电磁幅射信号响应曲线如图4所示,软煤厚度突增或持续较大(≥0.8 m)时,电磁辐射的强度也相应增强或持续高值,软煤厚度和电磁辐射指标呈很好的正相关性,相关系数为0.824,呈高度相关。由于软煤厚度增加,煤体承压能力降低,在压力作用下煤体变形破裂加剧,由此造成电磁辐射信号增强;与此同时煤体中软煤厚度增加,吸附态瓦斯含量增多,伴随着煤体破裂软煤中封存的大量吸附态瓦斯游离出来,释放能量,电磁辐射能增高;游离瓦斯的增多使得原始应力区与卸压区形成较大的瓦斯压力梯度,从而使瓦斯流动,产生电磁辐射;瓦斯的流动运移又加剧了煤体的变形破裂,电磁辐射信号也随之升高。
4 结语
从地质构造、煤体的微观结构、瓦斯的赋存及煤岩受力状态等方面分析了软煤厚度与突出危险的关系,得出结论:软煤厚度突增(变化率≥10%)或一段时间内厚度持续在0.8 m以上时突出危险性增大。现场试验结果表明,软煤电磁辐射信号比硬煤高,软煤厚度增大或持续高值(≥0.8 m)时,电磁辐射水平也高;电磁辐射信号与软煤厚度呈很好的正相关性,相关系数为0.824。本文研究成果有利于提高突出预测的准确率。
参考文献
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剖析煤层厚度变化的地质成因 篇5
1 沉积环境对煤层厚度变化的影响
沉积环境是影响煤层厚度变化的一个重要因素, 具体来说, 它主要通过以下几个方面来影响煤层厚度变化的。第一, 同沉积断裂活动因素。在煤层的沉积过程中伴随着一定的断裂构造, 这样, 在断裂带的两侧就形成了不同大小幅度的沉降, 同时也就引起了煤层厚度不同程度的变化。这时, 断层两侧煤层的不同厚度就呈现出条状带, 并且沿着断裂线的方向伸展开来, 而煤层厚度的变化规律, 一般来说, 上升盘煤的厚度比较薄, 下降盘煤的厚度比较厚。第二, 地壳不均匀沉降因素。在煤层在形成过程中, 地壳的不均匀沉降也会使煤层的厚度发生一定的变化, 主要表现是煤层中出现了多层的尘灰和交叉等, 煤层的厚度也随着地壳沉降速度和幅度大的方向而进行有规律地增加。第三, 古地形因素。由于古地形在最初的发育过程中起伏不平, 这样一来, 煤层的厚度也就随着基地地形的变化而变化, 其主要表现是煤层的产状变化很大, 煤层的顶板比较平整但是地板却凸凹不平, 煤层的下部也容易出现倒丘状或者藉节状等。第四, 河流腐蚀因素。由于受到河流冲蚀作用的影响, 煤层中就可能夹带有河流沉淀物, 从而引起煤层厚度的变化。比如, 在一些煤矿开采中, 我们发现一些煤层中间有岩体, 并且局部的夹石层数增加, 使煤层结构变得更加复杂, 煤层的厚度也比较薄, 这就是受到河流冲蚀作用影响的结果。
2 断裂构造对煤层厚度变化的影响
在地质因素中, 断裂构造是影响煤层厚度的另外一个因素, 其中, 断层的产状、密度以及性质等都会对煤层厚度的变化产生影响, 由于断裂破坏了煤层的连续性, 也在一定程度上增加了煤矿开采的难度。具体来讲, 断裂对煤层厚度变化的影响主要表现在逆断层和层间滑动两种情况。第一, 逆断层因素。在一些断裂构造中, 那种“Z”字形状或者反“Z”字形状的断层就是属于逆断层。逆断层的出现会导致煤层的地板或者顶板断裂, 使构造力向着煤层的薄弱环节移动, 最后在受力区煤层厚度变薄。第二, 层间滑动。在层间滑动的影响下, 煤层的厚度变化主要表现为煤层的原生结构遭到破坏, 煤层内部会有滑动镜面发育等。一般来说, 滑动构造处于煤层中, 而滑面有的处于顶板岩层, 有的处于顶板岩层, 还有的处于煤层内部, 而那些位于煤层顶板或者底板的滑面会对煤进行挤压, 导致煤层的厚度变薄。
3 褶皱对煤层厚度变化的影响
在地壳运动中, 一些岩层由于长期受到水平方向挤压作用的影响便会发生一定的变形, 就形成了褶皱构造, 而煤层相对松软, 在受到一定的挤压时, 也会发生褶皱, 并使煤层的厚度产生变化。在现实中, 褶皱这种地质构造对煤层厚度变化的影响也是非常大的。在水平挤压力的作用下, 煤层由于两边受力大于中轴受力, 煤便会从压力相对大的地方流向压力较小的地方, 这样一来, 煤层两边变得较薄, 中轴变得较厚。同理, 在垂直压力的作用下, 煤层中轴受力较大, 两边受力较小, 于是中间煤层厚度变薄, 两边煤层厚度增加。就实际情况来说, 一般煤层厚度变化都发生在剧烈褶皱的煤田之中, 并且主要与不对称褶皱以及大型褶皱中的挠曲转折端等有着密切关系。比如, 在横弯褶皱作用的影响下, 煤层的背顶部厚度变薄, 斜槽部位的厚度增大, 而褶皱翼部的厚度变化介于两者之间。与之类似可知, 在纵弯褶皱作用的影响下, 褶皱翼部每层的厚度变得薄弱, 而背斜顶部和向斜核部的煤层厚度则增加。由于受到褶皱地质构造因素的影响, 很多矿井的煤层的块煤率比较低, 有时甚至出现不可开采的状况。
4 岩浆侵入对煤层厚度变化的影响
有关调查数据表明, 我国有三分之一的煤矿中有岩浆侵入的情况, 由此可见, 岩浆侵入也是影响煤层厚度变化的一个重要地质因素。岩浆在侵入煤层后, 不仅大大破坏了煤层的原有结构, 有时甚至使煤层变成天然焦, 而且还给煤矿的开采带来很大的麻烦, 其影响非常恶劣。比如, 一方面它破坏了煤层的连续性, 大大减少了煤矿中可开采的煤储量;另一方面, 它可以造成煤变质, 降低煤的粉黏性, 也就在一定程度上降低了煤的工业价值。由此可见, 岩浆的侵入对煤层的危害有多么严重。至于对煤层的破坏程度, 一般要依据岩浆侵入的岩性、侵入规模等来判定。从岩浆侵入煤层的部位来说, 可以将其大致分为以下几种。首先, 顶板部侵入, 由于它是从煤层顶部侵入进去的, 所以, 在岩床之下还会有一些层状的可采煤层。其次, 中间侵入, 这种岩浆侵入方式由于受到岩浆波动性的影响, 煤层会被分为两层甚至多层, 而每个煤层的可采率取决于原始沉积厚度。接着, 底板侵入, 与顶板侵入相反, 这种岩浆侵入方式使岩床之下的煤层变成煤线或者灰质页岩, 而在岩床之上存在一些层状的煤层可供开采。最后, 还有一种顶底板侵入方式, 这种岩浆侵入方式由于从顶板和底板分别侵入, 所以, 只会在上下岩床之间存在一定的串珠状或者藕节状的煤可以开采。
5 结束语
煤层厚度变化是影响煤矿开采的一个重要因素, 不仅影响煤层的开采储量, 而且影响了矿井的开采效率, 在很大程度上增加了企业成本。因此, 为了对煤层开采进行合理的布局, 选择正确的开采方法以及提高对煤炭储量计算的精确度, 我们必须加强对那些影响煤层厚度变化地质因素的分析, 从而便于我们对煤炭开采做出准确预测, 确保煤炭资源的合理开发利用, 使它更好地在我国经济发展中发挥作用。
参考文献
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厚度变化规律 篇6
河南省偃龙煤田李村勘探区含煤地层为石炭系上统本溪组、太原组, 二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组, 总厚613.42 m, 除本溪组外, 共划分为8个煤段, 含煤27层, 总厚5.11 m, 含煤系数0.83%。主要可采煤层为山西组下部的二1煤层, 煤厚0~23.92 m, 平均厚3.01 m, 可采含煤系数为0.49。
1 二1煤层厚度变化特征
二1煤层赋存二叠系山西组下部, 距二1煤层底板砂岩0.70 m, 为潮坪相砂坪亚相的深灰、灰色中厚层状砂岩、泥岩, 局部过渡为混合坪、泥坪相的粉砂岩、砂质泥岩。直接顶板为泥岩、砂质泥岩, 伪顶为三角洲分流决口扇沉积的大占砂岩。二1煤层结构较简单, 偶含夹矸1~2层。
根据附近浅部生产矿井 (常村煤矿) 探煤钻孔资料, 浅部常村煤矿区可采孔率81%, 煤真厚0.24~14.60 m, 平均真厚3.46 m。其中二1煤层煤厚1.2~10 m, 平均5.5 m。煤层稳定程度属较稳定。
依据本区穿过二1煤层层位点数统计, 31个点中煤厚小于最低可采厚度 (0.80 m) 的10个点 (包含5个零点) , 占32%;煤厚在0.80~1.30 m的1个点, 占3%;煤厚在1.31~3.50 m的10个点, 占32%;煤厚3.51~8.00 m的9个点, 占30%;煤厚大于8.00 m的1个点, 占3%。具体二1煤层煤厚分级情况如图1所示。
由图1可知, 本区二1煤层煤厚在1.30~8.00 m的19个点, 占62%, 应属大部可采的中厚-厚煤层。
2 二1煤层厚度及稳定性评价
二1煤层是偃龙煤田最主要的可采煤层, 其层位稳定, 结构较简单, 厚度较大, 分布范围广, 在本煤田普遍发育, 是本区石炭二叠纪含煤地层中最有经济价值的煤层。本区经钻探揭露, 二1煤层的厚度变化有如下的特点: (1) 二1煤层厚度0~23.92 m, 平均厚3.01 m; (2) 中厚煤带与厚煤带相间分布, 大致沿NEE向分布, 薄煤带、特厚煤带零星分布其中; (3) 不可采带多分布于详查区中部断层附近和东部边界处。二1煤层厚度变化如图2所示。
本次利用区内30个钻孔31个点位 (51003孔因逆断层见2个点位) 评价二1煤层稳定性。煤层厚度变化范围为0~23.10 m, 煤厚分级为:煤厚<0.80 m的10个点 (含0点5个) , 煤厚0.80~1.30 m的1个点, 1.31~3.50 m的10个点, 煤厚>3.50 m的10个点。煤厚变化规律为中部较厚、两翼相对较薄, 变化规律明显。从二1煤层底板等高线上可以看出, 在煤层可采范围内, 除孔1点煤厚为23.10 m外, 其余各点煤厚虽有一定变化, 但变化不大。全区可采面积46.66 km2, 占总面积的88.7%, 二1煤层属大部可采的中厚-厚煤层。参与评价的30个孔31个点中, 26个钻孔见煤, 含夹矸的钻孔有12个, 占参评钻孔数的39%, 煤层结构属较简单类。
3 二1煤层厚度变化因素分析
通过对本区及周围勘查所获煤厚资料的收集与整理, 浅部矿井开采资料及以往煤厚变化的研究成果, 分析本区二1煤层厚度变化原因。
3.1 沉积环境的影响
该煤田位于华北聚煤坳馅区南部[1], 古沉积环境是决定二1煤层厚度变化的前提条件和基本因素。首先区域海陆分布, 决定了煤层变化的总趋势。二1煤形成于海退过程中, 即从开阔的陆表过渡到海湾环境, 由多种因素造成山西组底部三角洲沉积, 其上稳定发育一套海湾潮坪沉积、泥炭沼泽 (二1煤) 是在此潮坪的基础上发展起来的, 并随着海退由西向东迁移。由于聚煤时期盆地稳定而缓慢下沉, 形成平坦而广阔的潮上带聚煤环境, 温暖潮湿的古气候以及晚古生代华夏植物群的繁盛, 形成沼泽成煤环境, 泥炭堆积持续的时间较长, 致使形成了比较稳定、厚度大的二1煤层。再者, 二1煤层泥炭堆积的基底, 尽管经过了砂坪、混合坪、泥坪的夷平作用, 但由于陆源碎屑供给速度的不均衡性, 致使受潮水影响的古地貌局部有幅度不大的起伏, 基底的凸凹不平导致泥炭堆积的厚薄不均。又因当时古地理环境的控制使潮坪亚环境存在着差异, 使二1煤层原生厚度发生变化。
3.2 沉积基底沉降速度差异对二1煤层的影响
区内山西组地层厚度40.79~116.10 m, 平均79.47 m。从统计资料分析, 一般山西组地层厚度越大, 二1煤层相应较厚, 如图3所示。
这一现象说明, 在二1煤泥炭堆积的过程中及其以后较长的地质历史时期内, 区内沉积基底沉降速度有差异, 并且直接影响了二1煤层的原生厚度。
3.3 片流冲刷作用
二1煤层顶板砂岩在区内主要表现为三角洲分流河口扇沉积、决口沉积注入水盆地对下伏未固结沉积物进行削顶现象即称片流冲刷作用。这种冲刷作用在区内造成了二1煤层直接顶板的黑色泥岩呈不连续分布以及二1煤层的变薄, 甚至缺失。但这种片流冲刷作用是局部的。
3.4 后期构造因素的影响
后期构造作用改变了二1煤层原始沉积厚度, 导致构造煤厚异常点的零星出现。
区内构造主要表现为EW向的走向断层、NW和NE向断层以及后期由重力滑动所形成的龙门滑体。多表现为高角度正断层, 均属张扭性质。然而断层两侧的一系列派生构造表明上述张扭性断层产生以后, 结构面性质发生了变化, 显示压扭性质。由于NW向挤压应力作用, 导致二1煤层薄、厚煤带大致沿NEE向展布。
由于二1煤层夹在两套相对较硬的岩石中, 即在大占砂岩与二1煤层底板砂岩及L7灰岩之间, 且二1煤层厚度较大, 煤岩具有较大的塑性, 故在后期的构造运动中发生了强烈的流变, 煤层原生结构遭到了破坏, 呈粉状、粒状及磷片状。二1煤层不仅发生了形变, 而且形成了具一定方向的煤层增厚带和变薄带。
喜山期的滑动构造对二1煤层的影响取决于主滑面距二1煤层顶界的距离。区内的龙门滑体整个滑体形态呈“船”形, 两侧上翘, 中间低[2], 主滑面位于二1煤层之上或二1煤层附近。滑动方向由SEE向NWW。在SE方向上, 主滑面相对较高, 对二1煤层影响不大, 随着滑动面向NW方向逐渐切割加深, 对二1煤层的影响逐渐增大, 使煤层顶板破碎, 煤层原生结构遭到了破坏, 呈粉状、粒状等。
4 结论
偃龙煤田李村勘探区二1煤层厚度变化是多种地质因素作用的结果。区内二1煤层沉积前和沉积时, 环境相对稳定, 原始沉积厚度曾有变化, 但不大。二1煤层沉积后, 大占期三角洲分流决口扇的冲刷是造成区内东部无煤带和相邻的薄煤带的主要原因。后期的构造运动破坏了煤层的原生结构, 使二1煤层产生了塑性流变, 剧烈地改变了二1煤层的原始沉积厚度, 这是区内二1煤层厚度变化的主要原因。
总之, 区内二1煤层厚度控制因素主要受后期构造运动的制约;聚煤环境直接影响煤层的原生厚度;而片流冲刷作用及沉积基底沉降速度的差异也是影响二1煤层聚煤不可忽视的因素。
参考文献
[1]河南省煤田地质公司.河南省晚古生代聚煤规律[R].武汉:中国地质大学, 1991.
厚度变化规律 篇7
1 资料与方法
1.1 一般资料
将2009年4月至2012年4月, 本院门诊以“停经史, 尿妊娠试验阳性。”为就诊原因, 超声检查宫内未见妊娠囊的52例患者纳入本研究。年龄19~44岁, 平均年龄29.6岁。停经32~45d, 平均停经38.7d。伴或不伴有少量阴道流血, 无明显腹痛。于首次检查后一周内复查阴道超声, 并检测血β-HCG。
1.2 方法
按常规对52例患者进行阴道超声检查, 记录子宫内膜厚度。于超声检查次日 (需空腹) 上午、间隔48h分别查血B-HCG, 于初次超声检查的第4、7天复查阴道超声, 检测子宫内膜变化, 统计妊娠结局, 询问出现的相关症状。52例中, 发生宫内孕23例, 宫外孕20例, 流产9例。
1.3 统计学处理
统计数据用均数±标准差 (χ—±s) 表示, 采用两样本均数t检验, P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 初次超声子宫内膜厚度对比
A组23例, 子宫内膜厚度为 (17.45±4.54) mm, B组20例, 子宫内膜厚度为 (9.47±2.59) mm;C组9例, 子宫内膜厚度为 (9.21±1.62) mm。A组子宫内膜厚度比B组增厚, 差异有显著统计学意义 (t0.05=2.021, t0.01=2.704, t0.001=3.551, 结果判断t=7.1192, P<0.001) 。B组和C组子宫内膜厚度差异无统计学意义 (t0.05=2.047, t0.01=2.756, t0.001=3.659, 结果判断t=0.06482, P>0.05) 。
2.2 初次血β-HCG值
A组 (5793.81±3182.52) U/L, B组 (1192.15±348.42) U/L, C组 (776.80±278.46) U/L。A组与B组比较差异有统计学意义 (t=6.4243, P<0.001) ;B组与C组比较差异有统计学意义 (t=3.2739, P<0.01) 。三组血β-HCG观察, A组病例呈倍增, B组病例非倍增或增加缓慢, C组下降明显。
3 随诊检查
3.1 超声检查
于超声检查的第4、7天复查阴道超声, 询问出现的相关症状。见表1和表2。
表1中有2例于第9天宫内探及妊娠囊。
超声探及宫内妊娠囊的时间最短4天, 最长9天, 与子宫内膜厚度呈反比。超声诊断宫外孕的时间最短4天, 最长7天, 与出现临床症状和血β-HCG增加呈反比。
3.2 临床症状与诊断
有生育要求迫切希望保胎者, 知情同意后给予孕酮支持。随诊过程中超声探及宫内妊娠囊回声为确诊宫内孕;超声宫内未见孕囊回声, 出现阴道流血, 血β-HCG显著降低者诊断为流产。20例宫外孕的诊断标准见表3。
程中出现急腹症手术治疗, 组1和组3均经手术后病理确诊。
3讨论
本文比较分析宫内未形成孕囊的早早孕22例及宫外孕20例子宫内膜厚度及变化, 来提高宫内早孕和宫外孕的诊断率。宫内未形成孕囊的早早孕子宫内膜厚度比宫外孕增厚, 子宫内膜厚度>14.0mm的宫内孕18例, 无宫外孕发生;12.0~13.9mm的宫内孕2例, 宫外孕2例, 流产1例;10.0~11.9mm的宫内孕3例, 宫外2孕例, 流产5例;7.0~9.9mm的宫外孕16例, 流产3例;分析可能与宫内孕时, 在HCG刺激下, 妊娠黄体分泌大量孕激素, 加之滋养细胞的植入使内膜充血水肿, 利于胚胎发育, 以及滋养层细胞增生均可使子宫内膜明显增厚, 使得超声表现为子宫内膜肥厚[2]。而宫外孕时, 孕卵着床于输卵管, 输卵管内膜壁薄, 血运不足, 孕卵发育不良, 激素水平较低, 则子宫内膜增厚相对不明显。宫内早孕病例的子宫内膜厚度变化与时间延长成正比, 于5~9d出现妊娠囊;而异位妊娠病例子宫内膜厚度增加不显著或成反比。这是两组的主要区别。在9例流产病例中, 子宫内膜厚度与宫外孕病例比较差异不显著, 有8例发生在子宫内膜厚度<12mm的病例, 血β-HCG下降显著, 分析子宫内膜发育不良可能是早期流产的原因之一。
根据上述数据分析:子宫内膜厚度对预测妊娠部位具有实际操作意义, 但在临床工作中, 测量内膜厚度对预测妊娠部位和结局具有重要参考价值而非唯一指标, 如能动态检测子宫内膜厚度变化及血清β-h CG检测, 结合临床, 可极大地提高临床诊断的准确性[3]。作为临床医生可将子宫内膜厚度变化作为鉴别诊断的特异性指标, 根据本组研究我们认为:如超声提示子宫内膜厚度≥14mm, 宫腔内未见孕囊, 附件未见明显包块, 患者无腹痛, 可大胆观察, 于7~9d后复查超声[4]。子宫内膜厚度10.0~13.9mm的患者, 要动态检测子宫内膜厚度及血清β-h CG, 根据内膜厚度及β-h CG升降情况判断妊娠部位。一旦发现内膜较薄<10mm, 检查时要注意仔细探查双侧附件区的情况, 及早发现附件区的异位妊娠包块, 特别是那些较小的包块, 使异位妊娠做到早期确诊, 让患者得到及时治疗。
摘要：目的 探讨子宫内膜厚度变化、血β-HCG与妊娠结局的关系。方法 回顾性分析2009年2012年我院门诊就诊有“停经史, 尿妊娠试验阳性”, 初次超声宫内未见孕囊的52例患者, 动态检测子宫内膜厚度及血β-HCG, 根据妊娠结局分为宫内孕组 (A组) 、宫外孕组 (B组) 和流产组 (C组) 。统计3组子宫内膜厚度及变化并进行比较分析。结果 A组子宫内膜厚度比B组增厚, 差异有统计学意义。血β-HCG检测A组呈倍增, B组非倍增或增加缓慢。B组、C组子宫内膜厚度差异无显著性, C组血β-HCG检测呈显著下降。结论 根据阴道超声子宫内膜厚度检测结合血β-HCG可作为鉴别正常宫内孕、宫外孕及流产的临床诊断标准。
关键词：子宫内膜厚度,血β-HCG,宫内孕宫外孕,早期流产
参考文献
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