煤矿地质基本知识

• （1）伪顶 ）伪顶――直接与煤层接触，极易垮塌的薄层 岩石，常随采随落，厚度一般仅几厘米到几十厘 米；岩性多为炭质页岩。 • （2）直接顶 ）直接顶――比伪顶不易垮落，但将煤采出后， 一般自行垮落；它是顶板维护和管理的对象，一 般厚度可达几米，岩性常为粉砂岩、泥岩。 • （3）老顶 ）老顶――一般在长时间内不易自行垮塌，往 往只发生缓慢下沉。一般厚度较大，岩性多为砂 岩、石灰岩。 • 值得注意的是并不是每一煤层顶板都可分为上述 三种。这取决于煤系沉积过程，比如山西大同等 地于煤层直接接触的是老顶，为河相砂岩。
图2－4 背斜和向斜
图2－5 倾伏褶曲 煤层等高线示意图
3、断裂构造
• • • • • 岩层受地质作用力后遭到破坏，失去了连续性和完整性的构造形态。断裂后， 两侧岩层若没有发生显著位移，称为裂隙；如发生了显著位移则称为断层。 （1）断层要素。 断层是岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构造。 断层的基本组成部分如图2－6所示。 ①断层面。岩层断裂后，两个断块发生相互错动的错动面。如果位移不是沿 着一个面，而是沿着一个破碎带发生时，这个带称为断层破碎带。②断层线。 断层面与地面的交线，即断层面在地面的出露线。它大致反映断层的延伸方 向。 ③交面线。断层面与煤层底板面的交线。 ④断盘。被断层面分开的两侧岩块。若断层面是倾斜面的，根据岩块与断层 面的相对关系，分为上盘和下盘。上盘位于断层面上方；下盘位于断层面下 方。 ⑤断距。断层两盘相对移动的距离 断层两盘相对移动的距离。未错开前的某点，错动后分裂为两点， 断层两盘相对移动的距离 分别在两个盘上，测得两点的实际距离称总断距。 ⑥落差。断层两盘上对应点的铅直断距，如图2－7所示。
2）煤层的底板。 煤层的底板。
• 煤层的底板岩石可分为直接底和老底两种， 如图2－1b所示。 • a－煤层顶板；b－煤层底板 • 1－中粒砂岩；2－砂质页岩；3－炭质页 岩；4－煤；5－粘土岩；6－粉砂岩
• （1）直接底――以富含炭质的粘土岩最为常见， ）直接底 厚度一般几十厘米。如果直接底的岩性是遇水后 膨胀粘土岩，则可造成巷道底板隆起（底鼓）现 象，轻者影响巷道运输于支护，重者使巷道遭受 破坏。 • （2）老底 ）老底――位于直接底之下，常为粉砂岩或砂 岩，在南方有些煤矿也可见到石灰岩老底。详细 了解煤层底板各层岩石岩性、厚度、强度、含水 性、遇水膨胀性等，对于合理布置岩巷（通常是 大巷）及支护巷道有主要意义。
煤矿地质基本知识
一、煤层埋藏特征
我们开采的煤层赋存在煤系岩层之中。煤系中的 煤层的层数、层间距、煤层的厚度、结构、倾角、 埋深等等，都是我们选择合理的开拓方案和采煤方 法的主要依据。采矿工作者只有对煤系中含煤情况 及煤系地层各段的岩性了解清楚，那么从设计方案 的确定到基建、生产才能顺利进行。
1. 煤层的顶、底板 煤层的顶、
（三）煤层的形态
• • • • • • • • • • • • • • • 原始沉积的煤层，应该是水平或近水平的并在一定范围内是连续的。由于后期地壳运动及外力地质作用的 影响，使煤层随煤系地层发生变形和变位，形成各种构造形态。 煤层的空间形态及展布方向用产状要素，即走向、倾向和倾角 走向、 走向 倾向和倾角来表示，被称为产状三要素，如图2－2所示。 走向：煤层层面与 面的交 图2－2煤层的产状要素 ab－走向线；cd－倾斜线； ce－倾斜线；a－煤层倾角 线称为走向线，它是水平一条水平线；走向线向两边延伸的方向称为走向，它代表了岩层层面在水平面上 延伸方向。 倾向：即煤层的倾向方向，它与走向垂直，并指向岩层面倾斜向下的一方，也就是倾斜线在水平面的投影 方向。 倾角：倾斜层面与水平面之间夹的锐角，也就是倾斜线之间的夹角。倾角的大小反映煤层倾斜的程度。煤 层倾角越大，开采难度也就越大。煤层倾角对开采技术和装备选择有较大的影响。 煤层的倾角在00~900之间的变化。根据目前开采技术，我国按倾角将煤层分为4类： 近水平煤层―――倾角小于80以下 缓倾斜煤层―――倾角在8°～25°； 倾斜煤层――――倾角在25°～45°； 急倾斜煤层―――倾角在45°～90°。 一般情况下，倾角小的煤层开采比较容易，倾角大的煤层如开采急倾斜煤层就比较困难，特别是实行机械 化开采更为困难。
煤层的空间形态及展布方向用产状要素
二、地质构造
• 原始沉积的煤（岩）层，由于后来地质变迁、地壳运动而造成岩层空 间形态个产状发生变化，形成新的结构称为地质构造。 • 地质构造可归纳为三种基本类型，即单斜构造、褶曲构造、断裂构造。 • 单斜构造 • 在一定范围内（通常一个井田）岩层向一个方向倾斜的构造形态叫单 斜构造。在较大区域内，单斜构造往往是其他构造形态的一部分，如 褶曲一翼，或是断层的一盘。 • 煤层的底板与不同高程水平面的交线在平面上的投影，称为煤层底板 等高线图。它反映煤层在空间的形态和构造特点，是矿井设计、生产、 储量计算的基础。如图2－3所示为单斜构造煤层底板等高线图。 • 单斜构造煤层底板等高线表现为间距大致相等的一组平行线。煤层走 向有变化则表现为煤层底板等高线发生弯曲。等高线的间距大小表示 煤层倾角的大小。
图2－3 煤层底板等高线图
2．褶曲构造
• • • • • • • • • • 煤层或岩层受到水平力的挤压而发生波状弯曲，但仍保持连续性和完整性的 构造形态称为褶皱构造。岩层褶皱构造中的每一个基本单位称褶曲。如图2－ 4所示。 图2－4 背斜和向斜 1－背斜；2－向斜 （1）褶皱构造中的每一弯曲为褶曲，褶曲分为向斜和背斜。 背斜：岩层在剖面上表现为层面凸起的弯曲。 向斜：岩层在剖面上表现为层面下凹的弯曲。 注意：①判断褶皱构造时，不能以地形高低为依据。②背斜和向斜不是孤立 存在的，往往彼此相邻，是连续发育的，背斜的一翼也是向斜的一翼，中间 无界限。 （2）褶曲构造的主要类型。 ①水平褶曲。褶曲水平延伸。煤层底板等高线为一组平行线，标高反映出背 斜和向斜的变化。 ②倾伏褶曲。褶曲沿一定方向倾伏。等高线凸向指向标高升高的方向，为倾 伏向斜，反之为倾伏背斜，如图2－5所示。
• 通常用煤系地层地质柱状图来表示煤层的 顶底板。 • 煤层的顶板。从采煤工作的角度，根据顶 板岩层变形和垮落特征以及与煤层的位置 关系，可将顶板分为伪顶、直接顶和老顶 三种，如图2－1a所示。 • 根据岩层的相对位置及开采过程中岩层变 垮落的难易程度，顶板可分为伪顶、 形、垮落的难易程度，顶板可分为伪顶、 老顶和基本顶3部分 部分。 老顶和基本顶 部分。
2．煤层的结构、厚度 煤层的结构、厚度
• 根据煤层中有无较稳定的夹矸层，可将煤层分为两类。 • （1）简单结构煤层。这类煤层中没有呈层状出现的较稳定的矸石夹层， 但可能含有透镜体或结核。 • （2）复杂结构煤层：这类煤层中含有较稳定的矸石夹层。通常厚度较 大的煤层往往是复杂结构的。 • 各个地区煤层厚度不一，由几厘米到几十厘米甚至上百米。在目前经济 技术条件下，可以开采的煤层厚度称为开采厚度。国家或地区规定的开 采厚度的最低标准称为最低开采厚度。根据煤层厚度对开采技术的影响， 煤层可分为3类： • 薄煤层―――小于1.3m的煤层； • 中厚煤层――厚度在1.3~3.5m的煤层； • 厚煤层―――厚度大于3.5m的煤层； • 在生产工作中，习惯上将厚度大于6m的煤层称为特厚煤层。 • 任何煤层的厚度，实际上或多或少总有些变化。根据煤层厚度变化情况 （稳定性），可将煤层分为四类，即稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤 层、极不稳定煤层。
• 煤系是含煤岩系的简称，它是指有成因联 系且含有煤层的一套连续沉积而形成的沉 积岩层。主要由各种粉沙岩、砂岩、页岩 以及泥岩等沉积岩组成。煤层的顶底版是 煤层的顶底版是 指煤系中位于煤层上下一定距离内的岩层。 指煤系中位于煤层上下一定距离内的岩层。 了解这些岩层的岩性特征、层厚、层理及 节理发育程度、强度，可塑性等，对确定 采煤方法、设备选择、顶板管理和巷道支 护方式、估计煤与瓦斯突出的危险性均有 重要意义。
图2－8 断层的基本类型
根据断层走向与岩层走向的关系 可分为走向断层、 倾向断层在煤层底板等高线 图上的表示
谢谢您！ 谢谢您！
• • • •
图2－6 断层要素示意图
图2－7
断距示意图
（2）断层的分类
• • • • • • • • • • • • • • • • ①根据断层上下两盘相对移动的方向分为 类，如图2－8所示。 分为3类 分为 图2－8 断层的基本类型 a－正断层；b－逆断层；c－平推断层 正断层。上盘相对下降，下盘相对上升； 逆断层。上盘相对上升，下盘相对下降； 平推断层。断层两盘沿水平方向相对移动。 ②根据断层走向与岩层走向的关系可分为走向断层、倾向断层和斜交断层，如图2－9所示。 走向断层―――断层走向与岩层走向平行； 倾向断层―――断层走向与岩层走向垂直； ―――断层走向与岩层走向斜交； 断层在各矿区分布很广，其形态、类型繁多，规模大小不一。一般将落差大于 层在各矿区分布很广， 层在各矿区分布很广 其形态、类型繁多，规模大小不一。一般将落差大于50m的称为 的称为 大型断层；落差在20~50m之间的称为中型断层；落差小于 之间的称为中型断层； 的称为小型断层。 大型断层；落差在 之间的称为中型断层 落差小于20m 的称为小型断层。 图2－9 根据断层走向与所在煤层走向关系分类 F1－走向断层；F2－倾斜断层； F3－斜交断层 （3）断层特征。①断层岩层两盘产状可能不同，地层不连续，有地层擦痕和地层牵引现象。 走向地层还表现为地层重复或缺失。 ②断层使煤层底板等高线产生不连续现象。正断层表现为煤层底板等高线中断缺失，中断 缺失部分为无煤区。逆断层使煤层底板等高线重叠，重叠部分为煤层上下重复区，如图2－ 10所示。