Элементы залегания угольного пласта

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ЛЕКЦИЯ № 3

Элементы залегания угольного пласта

Простирание - направление горизонтальной линии, лежащей в плоскости пласта.

Линия простирания - линия пересечения плоскости пласта с горизонтальной плоскостью.

Азимут простирания - угол между линией простирания пласта и меридианом (отсчитывается от направления на север по часовой стрелке).

Падение - наклон пласта к горизонтальной плоскости.

Линия падения- линия, лежащая в плоскости пласта перпендикулярно линии простирания называется линией падения.

Угол падения пласта ?- угол между плоскостью пласта и горизонтальной плоскостью.

Восстание - направление противоположное падению пласта.

Линия вкрест простирания - линия, лежащая в горизонтальной плоскости и перпендикулярная линии падения.

Мощность угольного пласта- расстояние между плоскостями, ограничивающими пласт со стороны кровли и со стороны почвы пласта.

Классификация угольных пластов по углу падения

При подземных горных работах

Пологие - до 180 ;

Наклонные - 19 - 350;

Крутонаклонные - 36 - 550;

Крутые - более 560

При открытых горных работах

Горизонтальные - 00 ;

Пологие - до 100

Наклонные - 10 - 300;

Крутые - более 300.

Классификация угольных пластов по мощности

Подземный способ разработки

До 0,7 м - весьма тонкие

0,71 - 1,2 м - тонкие

1,21 - 3,5 м - средней мощности

3,51 и более - мощные

Открытый способ разработки при горизонтальном залегании пластов

До 3-5 м - весьма малая мощность.

6 - 10-20м - малая мощность

20 - 30-40м - средняя мощность

более 40м - мощные

Открытый способ разработки для наклонного и крутого залегания пластов

До 15 - 25 м - весьма малая мощность.

25 - 50-75м - малая мощность

75 - 100м - средняя мощность

более 100м - большая мощность

Горизонтальная мощность mг - расстояние между кровлей и почвой пласта по горизонтали.

Нормальная мощность mн - расстояние между кровлей и почвой пласта по нормали к плоскости пласта.

Вертикальная мощность mв - расстояние между кровлей и почвой пласта по горизонтали (по отвесу).

Средняя мощность - отношение объема пласта к его площади.

Структурная колонка

Полезная мощность - мощность угольных пачек mn=mI +mII +mIII

Полезная мощность - мощность всех угольных пачек и прослойков.

Вынимаемая мощность - суммарная мощность пачек и прослойков, извлекаемых при добыче угля.

Производительность пласта - количество угля в тоннах, получаемое при извлечении 1 м2 пласта.

Изменение мощности пласта

Защемление пласта угля

Расщепление пласта угля

Размыв пласта угля

Вздутие пласта угля

Пережим пласта угля

Классификация пород кровли и почвы

Ложная кровля - слой пород кровли мощностью до 0,6м, залегающий над пластом угля обрушающийся в процессе выемки угля или через минимальное время после выемки.

Непосредственная кровля - слой пород кровли, обрушающийся при небольших обнажениях на некотором расстоянии от забоя.

Основная кровля - слой пород кровли, залегающих над непосредственной кровлей и способных сохранять устойчивость при значительных обнажениях.

Ложная почва - слой слабых пород мощностью до 0,4 м, залегающий непосредственно под пластом.

Непосредственная почва - слой пород, залегающий непосредственно под пластом. И подверженный смещениям в ходе горных работ.

Основная почва - слой пород, залегающий непосредственно под непосредственной почвой.

Первоначально угленосные отложения накапливались горизонтально или близко к горизонтальному положению. Однако в результате движения земной коры первичное залегание было нарушено и образовались вторичные формы залегания угольных пластов.

Дислокации - движение земной коры в результате которых изменяются первичное залегание пород и полезных ископаемых.

По характеру перемещения выделяют:

Радиальные - направленные по радиусу земли.

Тангенциальные - направленные по касательной к поверхности земли.

По отношению к сохранению сплошности выделяют:

Пликативные - дислокации с сохранением сплошности пород.

Дизъюктивные - с разрывом сплошности пород.

В результате тангенциальных пликативных дислокаций образуются складки, тангенциальных и дизъюктивных - надвиги.

При радиальных дислокациях образуются сбросы и взбросы.

Пликативные нарушения - волнообразное изгибание слоев горных пород.

Моноклиналь - пласты горных пород, направленных в одну сторону под одинаковым углом

Флексура - коленообразный изгиб горизонтальных или наклонных слоистых толщ

Складка - волнообразный изгиб слоистых толщ

Угол складки - угол, образованный плоскостями крыльев, мысленно продленными до их

Синклинальная складка - складка, обращенная выпуклостью вниз.

Антиклинальная складка - складка, обращенная выпуклостью вверх.

Разрывное нарушение

Сместитель - это плоскость (поверхность) по которой происходит разрыв сплошности горных пород.

Крылья - блоки горных пород, примыкающие к сместителю.

Висячее крыло - крыло, располагающееся над поверхностью сместителя.

Лежачее крыло - крыло, располагающееся под поверхностью сместителя.

Взброс - нарушение, в котором висячее крыло залегает выше лежачего.

Надвиг - взброс с углом наклона сместителя менее 600.

Сброс - нарушение, в котором висячее крыло залегает ниже лежачего.

Сдвиг - нарушение, в котором перемещение блоков происходит по преимущественно горизонтальным направлениям.

Амплитуда нарушения - это величина смещения блоков пород измеренная по нормали плоскости залегания этих блоков.

Свойства Горных Пород

1. Плотностные свойства горных пород

Удельный вес - вес единицы объема твердой фазы породы

Где GТ - вес твердой фазы,

VТ - объем твердой фазы породы.

Единицы измерения Н/м3 , т/м3

Объемный вес - отношение веса основных агрегатных фаз породы к объему, занимаемому этими фазами.

Где G - вес агрегатных фаз породы;

V - объем занимаемый этими фазами.

Объемный вес всегда меньше удельного веса и лишь в случае особо твердых пород приближается к нему.

Удельная масса - отношение массы твердой фазы породы к объему твердой фазы.

Р0 = m т / Vт,

Где m т - масса твердой фазы.

Плотность (объемная масса) горной породы - масса единицы объема основных агрегатных фаз (твердой, жидкой, газообразной).

Р0 = m / V,

Где m - масса основных агрегатных фаз.

Пористость - отношение объема пор к полному объему породы в процентах

Где Vп - суммарный объем пор.

Поры по размеру разделяются на три класса :

Сверхкапиллярные более 0,1 мм;

Капиллярные от 0,0002 до 0,1 мм.

Субкапиллярные менее 0,0002.

Пористость горных пород изменяется от долей % до 90 %.

2. Механические свойства горных пород :

прочностные;

упругие ;

акустические;

реологические.

Прочностные свойства - способность пород сопротивляться разрушению под действием приложенных механических напряжений.

Для сравнения прочности различных пород проф. М.М.Протодьяконовым разработана классификация пород по крепости, получившая широкое распространение в нашей стране.

В основе классификации лежит коэффициент крепости

f = cж / 100.

Достоинства классификации :

Простота и доступность.

Широкий диапазон охватываемых пород.

Связь f с некоторыми физико-механическими константами горных пород.

Недостатки :

Зависимость f от формы и размеров образцов, направление сжимающей силы и др. параметров в процессе испытания.

Неприемлемость f при нормировании некоторых технологических процессов (буровые работы).

Категория крепости породы	Степень крепости	Коэффициент крепости породы
I	В высшей степени крепкие	Кварциты, базальты
II	Очень крепкие	Кремнистый сланец
III	Крепкие	Граниты, очень крепкие песчаники
IIIа	Крепкие	Известняки
IV	Довольно крепкие	6 песчаник, железные руды
Ivа	Довольно крепкие	5 плотный мергель
V	Средние	4 глинистый сланец, крепк песчаник
Vа	Средние	3 сланцы, мергель
VI	Довольно мягкие	2 мягкий сланец, мел. соль, антрацит
Viа	Довольно мягкие	1,5 крепкий каменный уголь
VII	Мягкие	1 каменный уголь, плотная глина
VIIа	Мягкие	0,8 песчаный гравий, мягкий уголь
VIII	Землистые	0,6 земля, торф, сырой песок
IX	Сыпучие	0,5 песок, осыпи, добытый уголь
X	Плывучие	0,3 плывуны

3. Упругие свойства горных пород

Характеризует соотношения между напряжениями и деформациями образца

Акустические свойства горных пород - определяют условия распространения в горных породах упругих колебаний.

Акустические свойства характеризуются :

скоростью распространения упругих волн, 3,5 - 8 км/с,

акустическое сопротивление,

коэффициент поглощения.

4. Реологические свойства горных пород

Ползучесть - свойства, характеризующие изменение деформации породы при постоянном напряжении.

Релаксация - свойство, характеризующее изменение напряжений в образце при постоянной деформации.

Предел упругости - напряжения, при кратковременном воздействии которого не образуются остаточные деформации.

Коэффициент пластичности

Кпп = Wр / W и.у

где Wр - работа, затрачиваемая на разрушение реального объема данной породы;

W и.у - работа необходимая для разрушения такого же объема породы исходя из условия, что порода является идеально упругой средой.

5. Технологические свойства горных пород

Слоистость - неоднородность осадка в разрезе.

Классификация горных пород по слоистости :

Весьма тонкослоистые менее 0,2 мм;

Тонкослоистые 0,2 - 1,0 мм;

Среднеслоистые 1,0 - 3,0 мм;

Крупнослоистые 3,0 - 10 мм;

Весьма крупнослоистые более 10 мм.

Трещиноватость - сумма систем трещин в массиве горных пород

Классификация горных пород по трещиноватости:

нетрещиноватые;

слаботрещиноватые - 1 система трещин при расстоянии между ними более 1 м;

среднетрещиноватые - 2 системы взаимопересекающихся трещин при расстоянии между трещинами более 1 м;

сильнотрещиноватые - с несколькими системами взаимопересекающихся трещин при средней частоте расположения трещин до 0,5 м;

весьма сильно трещиноватые - с несколькими системами трещин, расположенных на расстоянии менее 0,2 м одна от другой.

Угол естественного откоса - угол наклона свободной поверхности откоса к горизонтальной плоскости.

Порода	Угол естественного откоса, градус
	Сухой	Влажный	Мокрый
Песок	30	35	25
Гравий	35 - 40	35	30
Разрушенная скальная	32 - 45	35 - 48	30 - 40
Уголь (разрыхленный)	30	40	50

Угол естественного откоса зависит от :

Крупности частиц материала.

Влажность материала.

Удельный вес материала.

Формы частиц материала.

Разрыхленность - способность горных пород занимать в разрыхленном состоянии больший объем, чем в массиве до разпыхления.

Коэффициент разрыхления Кр = Vр / Vм

Vр - объем породы в разрыхленном состоянии;

Vм - объем породы в массиве.

Влагоемкость - способность горных пород удерживать воду в порах и трещинах; определяется по количеству оставшейся воды после стекания ее избытка с образца, который был погружен в воду. Влагоемкость определяется в % к объему или массе образца.

Водопроницаемость - способность горных пород пропускать воду.

Коэффициент фильтрации - скорость фильтрации воды при напорном градиенте = 1.

Коэффициент фильтрации некоторых пород

Порода	Коэффициент фильтрации, М3 / сутки
Тяжелый суглинок	Менее 0,005
Песок среднезернистый	От 5 до 20
Гравий	От 50 до 100
Галечник	От 100 до 500

угольный пласт порода газоносность

Газоносность горной породы - количество газов, содержащихся в весовой или объемной единице горной породы в свободном или сорбированном состоянии.

Газоносность измеряется в м3 / т, или м3 / м3.

Газообильность угля - выделение метана из угольного пласта :

Абсолютная - в единицу времени м3/ мин;

Относительная - количество на тонну добытого угля, м3 / т.

Размещено на Allbest.ru

...