矿井地质-3-常见问题(6.地温).pptVIP

第三章 常见的矿井地质问题 第一节 矿井构造与煤厚 第二节 井巷工程地质 第三节 岩浆岩侵入 第四节 岩溶陷落柱 第五节 瓦斯地质 第六节 地温 2004年，大中型煤矿平均开采深度456米。平均采深华东约620米，东北约530米，西南约430米，中南约420米，华北约360米，西北约280米。 采深超过1000米的煤矿有8处，超过800米的有15处。采深大于600米的矿井产量占28.47%。小煤矿平均采深196米，其中采深超过300米的小井产量占14.51%。 煤矿的井下气温已超过《煤矿安全规程》所规定的26°C的许可范围，成为不同程度遭受热害的高温矿井。如河南平顶山八矿，—430m水平的地温已达35°C，经过通风之后，掘进工作面的平均气温仍为30°C左右，预计—800m水平的地温将达45°C。 井下高温、高湿的劳动环境，严重危害矿工的身体健康，致使劳动生产率明显下降，甚至影响煤矿生产建设的进行。因此，矿山热害成为极待解决的煤矿环境地质问题。 地热是矿井空气增温的主要热源。它既是矿井热害的根源，同时又是廉价、干净和丰富的能源。 地热异常区的热水或热气可用于发电、灌溉、医疗和生活取暖等方面。因此，可以把防治地热之害和利用地热之利结合起来。 第六节 地温 一、矿区地温基础知识 1、地温场 地温场又称地热场。它是指地壳内各层带某一瞬间的温度分布状况。地壳内部任一点的温度是该点坐标和时间的函数。 地热场内各点温度随时间变化而变化的，称为非稳定地热场。 地热场内各点温度不随时间变化而变化的，称为稳定地热场。 地热场有三维、二维和一维之分。地形和构造复杂的地区属于三维或二维地热场；地形平坦、岩层水平的地区属于一维地热场。 一维稳定地热场的形式最简单，场内任一点的温度是该点深度的函数。 地温场可用等温面和等温线来表示。 2、大地热流 以热传导的方式，由地球内部传递到地面的热量称为大地热流，简称热流。它是在地壳表层唯一能够直接测量到的反映地壳深部热状况的一个物理量。其物理意义是单位时间内通过岩石单位截面的热量，即 全球热流平均值为 61.53 mW/m2 ， 古老的构造相对稳定的地区热流值低；年青的构造活动较强烈的地区热流值高。 大地热流值是表征一个矿区地热状况的最重要参数之一。可用来确定深部岩石的地温梯度，并进一步预测深部岩温。 3、地球内部热源 目前，国内外几乎一致认为，放射性元素衰变所释放的热量，是地球内部最主要的热源。放射性元素主要为铀、钍和钾。 放射性元素衰变热的总量可提供的全球热流值约为59.44mW/m2，这与全球平均热流量61.53mW/m2基本接近。 此外，其它热源还有重力分异热、潮汐摩擦热、化学反应热等，但均不占主导地位。 4、地壳浅部的地温分带 由于地壳表层的吸热与散热平衡关系，因而地壳浅部地温场发生分带现象，由上而下分为变温带、恒温带和增温带（图5-6）。 （1）变温带 变温带是指地壳最上部，主要受太阳辐射热影响，温度发生周期性变化的层带。可分为日变温带和年变温带。其中，日变温带深度仅1—2m；年变温带深度可达15—20m。 从图5-7可以看出，变温带内任一点的温度变化大体与正弦曲线相符；其温度变化辐度比同周期地表温度变化幅度小很多，而且随着深度的增加温度变化辐度迅速衰减； 同时，变温带内温度的变化与地表温度变化不是同步的，而要滞后一个时间，滞后时间的长短与该点的深度和温变周期的长短有关。 （2）恒温带 恒温带是指在变温带之下，太阳辐射热与地球内热相互作用达到平衡，温度常年不变的层带。 恒温带一般很薄，可视为变温带与增温带的界面，钻孔中可看作一个点。 恒温带的深度和温度在一定程度上反映一个地区的热状况和热历史，对于评定深部地温，进行地热资源的普查与勘探都是不可缺少的重要参数。 恒温带的深度，我国一些矿区多在地下20～30m的深度上。恒温带的温度接近当地年平均地面温度，比当地年平均气温高0.8～2℃。 我国部分矿区恒温带的深度和温度数据见表5-3。 （3）增温带 增温带是指恒温带之下，主要受地球内热控制，温度随深度增加而增高的层带。但是，增温带内某一点的温度是常年不变的。 增温带中温度随深度的变化率是用地温梯度或地温级来表征。 地温梯度是指向地心方向，单位距离内温度增加的数值。 以深度每增加100m地温增高的度数(℃/100m)或深度每增加lkm地温增高的度数(℃/km)来表示。 地温级与地温梯度互为倒数。地温级是以地温增高1°C深度增加的米数(m/℃)来表示。 地温梯度受多种因素的影响，因此不同地区、同一地区不同深度的地温梯度均有变化。一般情况下，向地壳深部地温梯度有逐渐减小的总趋势。 我国部分地区的地温梯度数值列于表5-4中。 二、影响矿区地温场的主要因素