煤矿地质知识
煤矿地质学基本常识
煤矿地质学绪论一、煤矿地质学概述地质学地质学主要是研究地壳的科学。
具体地讲，它是研究地壳的构造、物质组成、发展变化、以及矿产的形成和分布规律等内容的科学。
现今地质学又分为许多有着一定联系、而又具有各自不同特点的学科，归纳起来可分为：静力地质学主要研究地壳的物质组成，包括结晶学、矿物学、岩石学。
动力地质学主要是研究改变地壳地貌、地壳组成和构造变动的因素，包括构造地质学、大地构造学、新构造运动学、地貌学和地质力学等。
历史地质学主要研究地壳发展和生物演化的历史及其演变规律，包括古生物学、地史学等。
矿产地质学主要研究矿产的形成及其分布规律，它包括矿床学、水文地质学、矿山地质学、石油地质学、煤田地质学。
此外还有地质学与其它学科相结合而产生的新学科，如地球化学、地球物理、数学地质和遥感地质。
煤矿地质煤矿地质就是利用地质基础知识，研究煤的生成、煤的赋存状态、确定煤的资源储量及煤的用途，研究分析和解决影响矿井建设与采煤的地质因素，达到指导采掘工程的正常进行而发展起来的一门生产实践性较强的学科。
二、煤矿地质学的特点及研究方法煤矿地质学是运用地质理论，解决煤矿地质问题的应用地质学，它与煤矿建设、开拓、开采紧密结合，是具有实践性很强的学科。
研究方法遵循“实践—认识—实践”的认识过程来进行研究。
一方面要进行大量的直接观察和实验，获得详尽的实际资料；另一方面将获得的大量资料不断加以“归纳、分析研究、判断、推理”，将感性知识上升到理性知识，然后再将得到的理性知识去指导实践，并在实践中加以验证、补充与修改，使之更加符合客观实际。
因此，地质工作者需要采取观察、实验、归纳、总结、去粗取精，去伪存真、由表及里的建立一套完整的地质工作方法。
三、煤矿地质与煤矿建井、地下开采、露天开采及煤矿测量的关系煤矿地质资料是煤矿建井、地下采煤、露天采煤的设计依据。
煤矿地质工作不仅是新井建设，矿井持续生产、老矿挖潜、以及解决水、火、瓦斯、冒顶等矿井灾害问题的重要手段，同时又是指导煤矿安全正常生产不可缺少的重要依据。
煤矿开采基本知识
正断层 逆断层
平移（推）断层
压性断层 根据受力性质分张 剪性 性断 (扭层性)断层
复合型断层
3、裂隙
裂隙又称为节理，指沿断裂面两侧没有发生 明显位移的断裂。
原生裂隙
根据成因次生裂隙构造裂隙张剪裂裂隙隙
非构造裂隙
三、陷落柱
岩溶陷落柱是煤系地层下部可溶性岩石在地 下水和重力作用下所产生的塌陷现象。
一、木棚子
二、金属支架
三、锚杆支护
锚杆的种类较多：
金属锚杆
木锚杆
竹锚杆
树脂锚杆
钢筋或钢丝绳砂浆锚杆
第五节 巷道掘进的辅助工序
一、通风工作 二、排水 三、辅轨 四、测量工作
局部通风机通风
第五章 采煤方法
采煤方法主要分为： 露天开采 井工开采 水力采煤 其它（煤炭汽化、液化等）
大型矿井：生产能力为 120万T/a、150万T/a、 180万T/a、240万T/a、300万T/a、400万T/a、 500万T/a及以上的矿井，300万T/a及其以上的矿 井又称特大型矿井。
中型矿井：生产能力为45万T/a、60万T/a、90万 T/a
小型矿井：生产能力为9万T/a、15万T/a、21万 T/a、30万T/a。
我国国有煤矿多为大、中型矿井；地方煤矿多为中 小型矿井；乡镇煤矿多是小煤窑，年产量在多小于 3万T/a。
第三节 矿井生产系统
（一）开拓巷道
1、井筒和平峒 2、井底车场 3、回风井 4、石门 5、运输大巷 6、回风大巷
（二）准备巷道
1、采区车场 2、采区煤仓 3、采区上山 4、采区下山
煤矿地质知识
1、煤的形成和分类1、煤的形成我国的主要成煤时期为石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪。
煤是由古代植物的遗体变化而成的，需要经过漫长的极其复杂的生物化学、物理化学作用。
植物分为低等植物和高等植物。
由低等植物形成的煤称为腐泥煤，在我国俗称“石煤”（因其灰分即矿物质含量高，外观似黑色岩石而得名）；由高等植物形成的煤称为腐植煤，因其含有大量的腐植酸而得名。
在自然界，腐植煤占绝大多数，目前开采的也主要是腐植煤。
从植物遗体堆积到转变为煤的一系列演变过程称为成煤作用，大致分为三个阶段，即泥炭化阶段、煤化阶段和变质阶段，如图3-1所示。
在泥炭化阶段，低等植物及浮游生物遗体经腐泥化作用形成腐泥，高等植物遗体经泥炭化作用形成泥炭；在煤化阶段，腐泥转变为腐泥煤，泥炭经煤成岩作用转变为褐煤，褐煤经煤变质作用转变为烟煤和无烟煤等。
褐煤、烟煤、无烟煤均属腐植煤类。
（2）煤的分类衡量煤炭质量的指标主要是煤中的水分、灰分、挥发分、固定碳、胶质厚度、发热童及含岩率等。
我国煤炭主要分类方法根据不同标准有不同分法，以煤的挥发分、黏结性指数、胶质层厚度为依据，把煤分为14个大类29个小类。
1）无烟煤，是煤化程度最高的一类煤。
挥发分低，含碳量最高、光泽强、硬度高、密度大、燃点高、无黏结性、燃烧时无烟。
这类煤还按其挥发分产率及用途分为3个小类别：挥发分产率在3. 5%以下的无烟煤一号，作碳素材料等高碳材料较好;挥发分产率为3.5%〜6.5%的无烟煤二号，是生产合成煤气的主要原料；挥发分产率大于6.5%的无烟煤三号，可作为高炉喷嘴燃料。
这三类无烟煤都是较好的民用燃料。
2）贫煤，是烟煤中煤化程度较高、挥发分最低而接近无烟煤的一类煤，国外也称之为半无烟煤。
这种煤燃烧时火焰短，但热值较高，无黏结性，加热后不产生胶质体，不结焦，多作动力或民用燃烧使用。
3）贫瘦煤，在烟煤中煤化程度较高、挥发分较低的煤，受热后只产生少量胶质体，黏结性较差，其性质介于贫煤和瘦煤间，大部分作为动力或民用燃料，少量用于制造煤气燃料。
第一节 煤矿地质基本知识
三、煤的形成
古代植物
泥炭化阶段
成煤阶段
高温、高压
浸泡、厌氧细菌
（三）矿图知识
有了正确的矿图，才能进行新的采掘工程设计， 才能进行通风、排水、运输、供电等系统的规划 设计，才可以指导持续的安全生产。 矿图主要有下几种: １、矿山测量图 矿山测量图是反映矿区地形地物情况、采煤巷 道位置和煤层的采掘情况的重要图纸。 （１）矿区地形图：地形图是矿山勘探、设计、 施工与开采必不可少的图纸。通过野外测得的地 形原图或经过编绘得到的编绘原图。
（二）、煤层的厚度
薄煤层
中厚煤层 厚煤层
＜1.3m
1.3～3.5m 3.5m以上
（三）、煤层的产状要素
走向：煤层层面与水平 线相交的线叫走向线， 走向线延伸的方向叫煤 层的走向。 倾向：煤层层面上与走 向垂直的线叫倾斜线， 倾斜线由高水平指向低 水平的投影方向。 倾角：煤层层面与水平 面的夹角
一、煤的埋藏特征
断层对煤矿生产的影响： （１）断层破碎带是径流的良好通道，地表水和地下水 往往沿通道流入井下，使涌水量增加，在水文地质复杂 的矿井还可能引起突水事故。 （２）瓦斯矿井中，在断层破碎带附近，容易聚集大量 瓦斯，可能会造成瓦斯突出事故，给生产带来危险。 （３）断层及其附近，由于岩石破碎，降低了岩石强度， 容易发生垮落冒顶，因此，在施工中必须注意安全。
-30 A B
-10
-20 -30
-10
-20
-30 下盘交线 N M
-10
-20
-30
上盘交线
a
正断层
b 逆断层
一、煤的埋藏特征
３、其它矿图
（１）通风系统图：表示矿井通风系统的线路、 通风设备和通过井下巷道及工作面的风量、风速 等情况的总图。(演示)(演示) （２）运输系统图：表示从工作面开始到主井井 底为止的整个井下运输系统、运输方法、运输设 备和各级运输量的综合图纸。 （３）排水系统图：表示井下各个水平、各个地 段涌水排出井外的排水路线、排水设备和排水量 的综合图纸。
煤矿地质
第一节
地质作用等
一、地球的圈层结构
大气圈 外圈层（根据物质性 质和状态的不同） 地球（以地表 为界） 内圈层（根据地震波 提供的信息） 水 圈
生物圈 地 地 地 壳 幔 核 硅铝层 硅镁层 上地幔 下地幔 外 核
内
核
第一节
地质作用等
一、地球的圈层结构
第一节
地质作用等
二、地质作用
(一) 地质作用的概念
变化程度。按照矿区(或井田)的煤层变化程度
(即稳定程度)划分为四类。
① 稳定煤层； ② 较稳定煤层
③ 不稳定煤层；④ 极不稳定煤层
第四节
煤层的埋藏特征
第四节 一、煤层赋存状态
煤层的埋藏特征
3. 按煤层的结构
根据煤层中有无较稳定的夹石层，煤层可分为： 1) 简单结构 2) 复杂结构
第四节
煤层的埋藏特征
第一节 地质作用等
三、地壳物质组成
(一) 矿物
矿物的形态可以分为两类：单体的形态与集合体形态。 1.矿物单体的形态
第一节 地质作用等
三、地壳物质组成
(一) 矿物
2.矿物集合体的形态
第一节 地质作用等
三、地壳物质组成
(二) 岩石 岩石是构成地壳和上地幔固态部分的基本 物质，它是天然产出的一种或多种矿物在
2.按作用的性质和方式，内力地质作用分为 地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用。
第一节
地质作用等
二、地质作用
(四) 外力地质作用的概念和分类
1.外力地质作用
外力地质作用是指以地球外部的太阳能以及日月引力能 为能源，并通过大气、水、生物因素所引起的风、雨、
冰雪、冰川、河流、海浪等营力产生各种地质作用。 2.外力地质作用分类 外力地质作用包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、
煤矿地质基本知识
、煤层埋藏特征我们开米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、生产才能顺莉进行。
1・煤层的顶、底板•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•通常用煤系地层地质柱状图来表示煤层的顶鹿板。
•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02 —1 a厉示。
•根据岩层的相对位置及开釆过程中岩层变形、垮落的难易程度，顶板可分为伪顶、老顶和基本顶3部分。
・（1）伪顶一一直接与煤层接触，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）直接顶一一比伪顶不易垮落，但将煤采出后, 一般自行垮落；它是顶板维沪和管理的对象，一般厚厦可达几米，岩性常为籟砂岩、泥岩。
・（3）老 -一一般在长时间内不易自行垮塌，往往只変生缓慢下沉。
一般厚应裱大，岩性多头砂岩、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宸接触的是老顶，为河相砂岩。
2）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 —1 b所示。
• a—煤层顶板；b—煤层底板・1—中粒砂岩；2—砂质页岩；3 —炭质页哮；4—煤；5—粘主岩；6 —粉砂岩一・(1)直接底----- 以富含炭质的粘土岩最为常见, 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。
煤矿地质基本知识
走向地层还表现为地层重复或缺失。
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
2）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， 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。
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。未错开前的某点，错动后分裂为两点， 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。
煤矿地质基础知识
煤矿地质构造对安全生产的影响
1.单斜构造 在一定范围内，一套岩层大致向同一个方向倾斜并 且倾角变化不大的煤岩层的空间位置和形态叫单斜构造。 在较大的区域范围内，单斜构造往往是其它构造的一部分， 如褶曲的一翼或断层的一盘。描述单斜构造空间位置和形 态最常用的方法是煤岩层的产状要素。 2.褶皱构造 岩层受地壳运动的作用，被挤压的弯弯曲曲，但仍 保持着连续完整性，岩层的这种构造形态叫褶皱构造。褶 皱构造是岩层柔性变形的结果。褶皱构造的基本单位是褶 曲，褶曲是褶皱构造的一个弯曲，褶曲有两种基本类型， 即背斜和向斜，背斜和向斜往往是相间存在的。
煤矿地质构造对安全生产的影响
节理对煤矿安全与生产影响主要表现在以下几个方面：
①影响爆破效果和劳动生产率。由于节理的存在，在爆破时，会使大量的
爆生气体漏掉，影响爆破效果。在打眼时，如果用一字花钻头，很容易出现卡 钎子的现象，影响劳动生产率。为减小节理对煤矿生产的影响，可改用十字花 钻头，并使打眼的方向与主要的节理面尽可能地形成最大夹角。 ②使顶板破碎，容易引发冒顶事故。由于节理对顶板岩层的切割破坏，使 顶板岩层的整体性变差，强度降低，易于发生冒落，不利于顶板管理。因此， 当顶板节理发育时，应考虑适当缩小控顶面积和防顶步距。 ③使工作面淋水增大，恶化生产条件。由于节理的发育，使工作面的淋水 明显增大，恶化生产条件。同时，由于淋水可减小岩层断裂面间的摩擦力，容 易引起片帮和冒顶。此外，节理还是地下水的良好通道，有时可引起水灾。 ④影响工作面的布置。当节理面与工作面平行时，工作面很容易发生片帮事 故。若顶板岩层主要节理面与工作面平行或节理发育时，容易发生冒顶事故， 给顶板管理造成困难。因此应严禁空顶作业。 ⑤容易引发瓦斯事故。节理发育地段是瓦斯涌出的良好通道和积聚的良好场 所。
煤矿基本知识
煤矿生产技术 .............................................................................................................................................. １第一节煤矿地质基本知识................................................................................................................... １第二节矿井开拓......................................................................................................................... ５第二章工作面炮眼布置 .................................................................................................................. １０第三章钻眼爆破安全 ........................................................................................................................ １３钻眼操作安全 .................................................................................................................................. １３第二节凿岩作业常见事故的预防和处理............................................................................... １５第三节爆破安全 .......................................................................................................................... １６第四章巷道掘进与顶板管理........................................................................................................... ３０第一节巷道掘进方法............................................................................................................... ３０第二节巷道矿压........................................................................................................... ４４第三节巷道支护................................................................................................................... ４８（二）拱形支架 ...................................................................................................................... ５０第四节巷道顶板事故及防治................................................................................................... ６１煤矿生产技术第一节煤矿地质基本知识一、煤层埋藏特征⒈煤层顶、底板煤层顶板和底板是指煤系中位于煤层上、下一定距离的岩层。
第一章 煤矿地质知识
第一章煤矿地质知识1.常见的沉积岩主要有哪几种？角砾岩、砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩及页岩、石灰岩2.什么叫地史？地层和地史的区别是什么？地壳的发展历史简称地史。
地层是在地史的发展阶段形成的沉积岩层。
3.简述煤的形成过程。
第一阶段——泥炭化阶段。
在古代成煤时期，地球上气候温暖而潮湿，植物生长茂盛，特别是湖泊沼泽地带密布着茂密的森林或水土植物。
死去的植物遗体堆积在湖泊沼泽底部，随着地壳缓慢下沉逐渐被水覆盖与空气隔绝，在细菌参与的生物化学作用下，植物遗体开始腐烂分解，有的变成气体跑掉，有的变成液体流失，被保留下来的部分变成泥炭层。
植物遗体演变成为泥炭的过程称为泥炭化阶段。
第二阶段——煤化阶段。
随着时间推移，地壳继续缓慢下沉，泥岩层被水携带来的泥砂等物质覆盖，并且覆盖层逐渐加厚，在压力和温度的作用下，泥炭层逐渐脱水、压紧，碳的含量也逐渐增加，这时泥炭就变成了褐煤。
如果地壳继续下沉，覆盖岩层不断加厚，褐煤在高温、高压的作用下，引起内部分子结构物理性质的变化，含碳物质进一步富集，氧和水分含量进一步减小，密度增大，颜色变深，硬度增加，逐渐地变成了烟煤，煤的这种变质过程称为煤化阶段。
4.煤的物理性质和化学性质主要包括几种？常用的煤质指标和工业分类指标各有哪些？煤的物理性质包括光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、密度和容量、导电性等。
煤的物理性质与煤中所含杂质有关，成分相同的煤的物理性质是随变质程度而改变的。
煤的化学组成主要是有机质和无机质两大类。
有机质是煤的主要组成部分，它包括碳、氢、氧、氮和有机硫，还有少量磷等；无机质包括矿物质和水分，绝大多数是煤中的有害成分，对加工利用不利。
常用的煤质指标：水分Ｗ、水分Ａ、挥发分Ｖ、发热量Ｑ、胶质层厚度Ｙ、含矸率工业分类指标：可燃基挥发分Ｖdaf(%)和胶质层的最大厚度5.反映煤岩层产关要素是什么？走向：煤层或岩层面与水平面相交的线称为走向线。
倾向：煤层层面上与走向线垂直向下的倾斜线的水平投影所指的方向。
《煤矿地质知识》课件
伴生矿产
煤层中常常伴生有其他的 矿产，如硫铁矿、油页岩 等，这些矿产具有一定的 经济价值。
煤的分类与特点
烟煤
褐煤
烟煤是煤的一种主要类型，其特点是 具有明显的烟熏味，含碳量较高，发 热量较大。
褐煤是一种较为年轻的煤，其特点是 含水量较高，颜色多为褐色或深褐色 ，发热量较低。
产损失。
排水费用
矿井排水是煤矿生产的重要环节， 水文地质条件直接影响排水费用和 生产效率。
采掘工程影响
矿井水文地质条件对采掘工程的布 置和设计有重要影响，需要考虑防 水、排水等措施。
矿井水文地质的防治与利用
防水措施
针对矿井突水灾害，应采取防水 、排水、截流等措施，降低灾害
风险。
排水系统设计
根据矿井水文地质条件，合理设 计排水系统，确保排水能力满足
数值模拟
综合研究
利用计算机技术，建立煤矿地质模型，进 行数值模拟和分析，预测煤矿开发过程中 的各种地质现象和灾害。
将上述方法综合运用，结合实际生产情况 ，开展煤矿地质研究，为煤炭工业的发展 提供科学依据和技术支持。
02 煤的形成与分布
煤的形成过程
01
02
03
煤的形成
煤是古代植物遗体在地下 经过长时间的高温高压作 用形成的，主要成分为碳 、氢、氧、氮等元素。
应用
将资源储量管理与生产计划、采掘方案、安全管理等相结合 ，实现资源的合理配置和高效利用，促进矿山可持续发展。
06 煤矿地质灾害与 环境保护
煤矿地质灾害的类型与特点
总结词
类型多样、特点各异
地面塌陷
由于地下采空导致地面塌陷，影响范围广，破 坏性强。
矿井地质基础知识
矿井地质基础知识一、地壳与地质作用㈠地壳及岩石从古到今，人类的活动，都在地壳的表层进行。
煤正是埋藏在地壳的表层。
组成地壳的是岩石，岩石是由一些矿物颗粒组成。
矿物是一种或多种元素在地质作用下自然形成的产物，每一种矿物均有一定的化学成分和物理性质。
因此，岩石的化学成分和物理性质是不均匀的，同一种岩石的化学成分和物理性质可以有很大的差别。
按生成的方式，岩石可以分三大类：1. 岩浆岩岩浆岩又称为火成岩，它是由岩浆冷凝而成。
地壳深处压力和温度都很高，各种物质熔化成岩浆。
当这种高温高压的岩浆沿着地壳裂缝移动到表层或喷出地面时，便冷凝成岩浆岩。
如花岗岩、玄武岩等，都是最常见的岩浆岩。
2. 沉积岩地表原有岩石经风化、剥蚀成碎屑，并经流水的搬运，在湖泊、沼泽地带沉积下来，这些沉积物经过压紧、胶结等作用形成沉积岩。
常见的沉积岩有砂岩、页岩和石灰岩等。
3. 变质岩变质岩是已经形成的各种岩石，在地下深处受到重力、地壳运动或岩浆侵入的高温作用，产生物理化学变化，改变了原来的成分和性质而变成的岩石。
如石灰岩变质成大理岩。
煤属沉积岩类。
在煤矿中遇到的主要是沉积岩，有些煤矿有岩浆岩侵入现象。
㈡地质作用与地壳运动组成地壳的物质，处于不断的运动和变化中。
促使地壳发生运动和变化的自然作用，称为地质作用。
有些地质作用进行得很激烈、明显，例如地震和火山爆发；而更多的地质作用则进行得很缓慢，需经历若干万年、亿年才显现出变化的结果根据引起地质作用的动力来源不同，可将地质作用分为两大类：动力主要来自地球本身内部的内力地质作用，动力主要来自于太阳的外力地质作用，两者之间相互影响。
1. 外力地质作用它主要由于太阳辐射能引起。
地表岩石经过长期风吹雨打、日晒和温度变化、生物活动等，逐渐被破坏剥离或分解，通称为风化剥蚀；风化剥蚀的产物，随风流或水流搬运，当到低洼开阔的地方风流或水流减缓、搬运作用减弱时，剥蚀产物则沉积下来，即所谓的沉积作用。
沉积物在低洼地带一层层的堆积，越来越厚，下面的沉积物被上面的压紧，进而胶结成一个整体岩层，就是沉积岩。
煤矿地质基础知识
• 老顶（基本顶）———老顶指位于直接顶之上 的岩层。大都由坚硬的砂岩、石灰岩、砾岩等 岩石组成。难以垮落，一般只发生缓慢下沉或 弯曲变形。
2、断层构造 • 煤岩层在受到地质作用力破坏以后失去了原来
的连续性，出现了明显的位移叫做断层构造。 如图所示。根据断层的形状可将断层分为正断 层、逆断层和平推断层。 • 正断层：上盘下降、下盘上升。 • 逆断层：上盘上升、下盘下降。 • 平推断层：煤层只是在层面内发生水平位移没 有垂直落差。
断层构造 a正断层； b逆断层；
复习思考题
1.煤层顶板是怎样划分的？ 2.煤层按厚度是如何划分的？ 3.煤层按倾角是如何划分的？ 3.煤矿地质构造有哪些？ 4.煤层产状三要素？ 5.什么是断层？断层可划分为那几种？ 6.什么是背斜、向斜？ 7.断层对煤矿安全生产的影响有哪些？
(六)岩浆侵入
由于地质作用，使岩浆侵入煤层（俗称火 成岩侵入），使煤层全部或部分遭到破坏。在 矿井中常见的有岩墙和岩床等小型侵入岩体。 岩浆侵入破坏了煤层的连续性、完整性，从而 降低了回采率，使煤质变差，同时也给生产带 来困难。
小结：
本节主要介绍了煤层的埋藏特征和煤矿 常见地质构造及对安全生产的影响两部分内 容。重点应了解和掌握煤层顶板的划分、煤 层按厚度和倾角不同的划分；煤矿地质三大 构造；煤层产状三要素；断层和断层的分类； 背斜和向斜以及断裂（断层）构造对煤矿安 全生产的影响。
• 采掘工作面遇到陷落柱以后，一般都难以通过，不得 不采取工作面搬家从而绕过陷落柱的办法。导致了巷 道的报废，采掘失调。严重影响矿井的正常生产。
煤矿地质重点知识
煤矿地质重点知识概述煤矿地质是煤矿工程中非常重要的一部分，它主要研究和掌握煤矿地质构造、煤层赋存和煤层运动规律等知识。
煤矿地质的研究对于煤矿的资源储量评估、矿井安全和采矿工艺设计都起着至关重要的作用。
本文将介绍煤矿地质的一些重点知识，以帮助读者更好地理解和应用煤矿地质学。
煤矿地质构造煤矿地质构造是指地球内部构造对煤矿地质分布和形成的影响。
主要包括断裂、褶皱、背斜等构造特征。
了解煤矿地质构造对于判断煤矿地质条件的好坏十分重要。
断裂断裂是指岩石在作用力的作用下发生破裂的现象。
对于煤矿来说，断裂会导致煤层的破碎和滑动，增加矿井的围岩稳定性风险。
煤矿地质工作者需要通过对断裂的研究，预测断裂的位置和走向，以便合理布置工作面。
褶皱褶皱是指岩石在受到外力影响下，发生弯曲和变形的现象。
褶皱会导致煤层变形和偏移，影响矿井的开采工艺和煤矿资源的开采效益。
地质工作者需要通过对褶皱的研究，确定煤层的走向和倾角，以便确定开采方案。
背斜背斜是指地层或矿层由于地壳运动形成的凹陷结构。
背斜会使煤层产生压力，导致煤层下陷，对矿井的稳定性产生不利影响。
煤矿地质工作者需要通过对背斜的研究，预测背斜的位置和规模，以便制定出合理的采矿方案。
煤层赋存煤层赋存是指煤炭分布在地层中的方式和规律。
了解煤层赋存对于评估煤矿资源量、确定矿井的储量和采矿方案都十分重要。
煤层的赋存形式常见的煤层赋存形式有床状煤、阶状煤、矿脉状煤等。
不同的煤层赋存形式对矿井开采的难度和工艺要求不同。
煤层的变异性煤层的变异性是指煤层性质在地质空间上的变化规律。
煤矿地质工作者需要通过对煤层的变异性的研究，了解煤层的性质变化情况，以便制定出合理的采矿方案。
煤层陷落是指煤层在开采过程中发生的下沉和变形。
煤层陷落不仅影响矿井开采效率，还会导致地表沉陷和地面建筑物的破坏。
煤矿地质工作者需要通过对煤层陷落的研究，预测煤层陷落的位置和规模，以便制定出合理的安全支护和采矿方案。
煤层运动规律煤层运动规律是指煤层在开采过程中的移动和失稳情况。
煤矿地质知识
一、煤矿地质知识1、地质作用的概念。
由于自然动力引起地壳物质组成、内部构造和地表形态变化与发展的作用。
2、内力地质作用、外力地质作用的不同类型。
（一）内力地质作用1). 地壳运动:地壳运动、升降运动、水平运动2)岩浆活动:岩浆活动、火山作用、岩浆侵入活动3)变质作用4)地震作用（二）外力地质作用按其作用方式可分为：风化和剥蚀、搬运和沉积、固结成岩。
3、岩石的类型。
岩浆岩：如：花岗岩、闪长岩、玄武岩沉积岩：如：由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩。
变质岩：如：角砾岩、砂岩、泥岩等。
4、煤层生成的影响因素。
煤层的形成受古植物、古气候、古地理及古构造等条件的控制。
5、成煤作用的概念及不同阶段。
古植物从死亡、堆积到转化为煤的演化过程，称为成煤作用。
成煤作用分为泥炭化阶段和煤化阶段。
6、常用的煤质指标。
评价煤质的主要指标包括：水分W、灰分A、挥发分V、胶质层厚度Y、发热量Q、硫S 和磷P 的含量以及含矸率等。
7、煤的工业分类。
按照工业用途，煤可分为动力煤、化工用煤、炼焦用煤等几种。
8、煤层按厚度分类的类型。
薄煤层煤层厚度0.5~1.3m中厚煤层煤层厚度1.3~3.5m厚煤层煤层厚度3.5m 以上9、煤层按倾角分类的类型。
缓斜煤层8°～25°倾斜煤层25°～45°急斜煤层45°～90°通常又把 8°以下的煤层称为近水平煤层10、褶皱、断层概念及类型。
褶皱：岩层受水平力的作用被挤压成弯弯曲曲，但保持了岩层的连续性和完整性的构造形态称为褶皱。
岩层褶皱构造中的每一个弯曲称为褶曲。
岩层层面凸起的褶曲叫背斜；凹下的为向斜。
断层：断裂面两侧的岩层产生了明显位移的断裂构造为断层。
根据断层两盘相对运动的方向，断层分为：正断层、逆断层、平推断层二、煤矿地质图1、高程概念及类型。
地面任一点至水准面的垂直距离称为该点的高程，也称为该点的第三坐标。
分为绝对高程和相对高程2、等高线的概念及特点。
个人整理的煤矿地质资料知识
个人整理的煤矿地质资料知识从传统时期至今，煤矿开采一直是我国重要的能源来源之一。
尽管随着社会经济的发展，可持续发展呼声越来越高，但作为目前主要的燃料之一，煤炭仍然占据着重要的地位。
然而，考虑到开采能源的安全和可持续性，个人整理煤矿地质资料知识是很有必要的。
1.煤的基本知识煤是一种化石燃料，一般形成于地下一千米左右的白垩纪或第三纪大陆演化过程中。
它是由植物残渣在一定的温度、压力和时间作用下形成，主要成分为碳、氢、氧、氮、硫和水。
煤的分类与组成根据固定碳和热值的含量可分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥炭四类，从“软煤”到“硬煤”的级别较之有差异。
在煤的质量检测中，固定碳含量的多少是衡量煤品质标准的一个重要因素。
2.形成地质背景在理解煤炭的开采，必须了解煤的形成地质背景，因为它有助于我们了解煤的含量、品质、结构、分布以及在采矿过程中可能出现的问题。
煤床是经过数百万年的生物体残留物在地质过程、压力、温度、氧化或还原等作用下形成的。
在地质过程中，不仅矿床形成要素的物质发生了有序的利用，而且还有时空相互的互动，如地壳运动、地质构造、岩浆侵入、断裂等。
在不同的地质环境下，煤的组成、分布、矿床类型均可能呈现出区别于其他煤矿的特点。
3.地质条件对采煤的影响在采煤过程中，地质条件是对矿井安全、生产效率以及环境保护等方面的一个重要影响因素。
地质条件方面如下：(1)煤层厚度，是影响开采效率和资源利用率的关键条件。
不同厚度的煤层需要采取不同的开采方式和设备。
(2)煤的性质，是关键的技术参数和安全生产方面的考虑。
煤的可燃性、膨胀性、水分含量、自燃性等特性会对采矿安全和煤炭利用带来潜在的危险。
(3)周围岩性，高岭土含量以及裂缝发育的岩层都可能会影响采煤方式的选择、煤的接触面积和矿井稳定性的评估。
(4)地质构造、断层以及地温和地应力，是影响矿井运行的重要因素。
在不同的构造和地质环境中，需要采取不同的支护措施，以确保采煤安全。
4.开采技术煤矿开采技术的进步对于提高煤炭生产效率和保障煤炭质量，双重起着重要作用。
煤矿生产技术基础知识
大井与小井、新井与老井的关系。浅部建小井。 三、井田划分方法 1、垂直划分-煤层倾角较小或近水平煤层划分。
2、水平划分-煤层倾角较大或及倾斜煤层划分。
+652
1矿 2矿 + 452
3矿
+400
第二节 矿井储量、生产能力和服务年限
矿 井 储 量
一、矿井储量
远景储量 工业储量-矿井建设，设计的重要依据。 可采储量-工业储量减去固定煤柱损失的部分。
第一节 煤田的划分
一、煤田划分的步骤 煤田-划分为若干个井田-矿井-合并归一 个行政机构管理为矿区。 二、划分的原则 1、合理的技术开采条件-每个井田有合 理的边界和尺寸，有足够的储量。 2、充分利用自然条件-井下构造，地面 建筑设施。
3、统筹兼顾全面规划-要考虑井田深部与浅部、
上下山车场 采区石门 区段平巷 开切眼
准备巷道-为整个采区服务的巷道
采煤巷道-为工作面采煤服务的巷道
第三章 矿井开拓方式
主要以井筒的形式为依据分为斜井、立 井、平硐。 建井的原则 有条件建平硐先建平硐，无条件建平硐 建斜井，无条件建斜井建立井。
第一节 斜井开拓
斜井单水平分区式 斜 井 开 拓 方 式 斜井单水平分带式 斜井多水平分区式
生产系统 运输系统 通风系统
1 5 12 11
4
20
风门 密闭 调节风门 新风 乏风
三、斜井形式选择 1、井筒倾角来决定选择提升设备 串车提升a≤25度；箕斗提升、20度＜a＜35度；无级 绳提升a≤10度；带式运输机提升a≤17度。 2、斜井由空间位置和煤层赋存条件决定 （1）煤层斜井-见效快，井筒保护困难。 （2）底板斜井-井筒易维护，不需要保护煤柱。 （3）穿层斜井-减少水平石门工程量。
1煤矿地质知识
– 2）煤和岩层的含瓦斯性 • 瓦斯的涌出和积聚不但给矿井生产带来许多困难，还可能造成
严重的灾害。因此，在开采含瓦斯较大的煤层时，应当在技术 上采取特殊措施。
– 3）矿井的充水程度 • 矿井开采时，由于巷道开掘和采空区塌陷，必然波及煤层上下
的含水层以及地表下的水源，而造成矿井充水。严重时还可能 威胁矿井安全。
• 二、煤系的概念
– 煤系是指含有煤层的沉积岩系，它们彼此间大致连续 沉积，并在成因上有密切联系。
2019/9/23
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第三节 煤的性质及工业分类
• 1．煤的物理性质
– 光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电 性等。
• 2．煤的化学组成：有机质和无机质，主要元素有：碳、
氢、氧、氮、硫、磷。
变质程度
褐煤
长焰煤
气煤
烟煤
肥煤 焦煤
瘦煤
光泽
无光泽暗淡沥青光 泽
沥青光泽
强沥青光泽 弱玻璃光泽
玻璃光泽
颜色
褐色 黑褐色
褐黑色
强玻璃光泽
2.6
硬度 2.0～2.5
2.8 2.6 2.5
脆度
脆度较小有 一定韧性
容重 1.05～1.2
导电性
最大
1.2～1.4
不良导体， 导电性随变 质程度增高 而增加
无烟煤
金刚光泽 似金属光泽
3
第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念
• 三、地史的概念
– 地壳的发展历史简称地史。在45亿年以前形成的地球， 在漫长的岁月里，其地壳在不停地运动，地球上的生 物也在不断地发展演化。研究表明，地球上的任何一 种矿物、岩石，任何地貌和构造形态以及任何一种动 植物，都是地壳发展演化的产物。
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– 2．煤的工业分类 • 我国现行的工业分类，是以炼焦煤为主的分类方案，
分类指标主要用挥发分和胶质层的最大厚度y(mm) 为指标划分煤的种类，从无烟煤到褐煤分为十大煤 种，即无烟煤、烟煤（贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、 气煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤）、褐煤 。
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第四节 煤层的埋藏特征
• 一、煤层赋存状态
– 矿井储量分为：矿井地质资源量 、矿井工业储 量 、矿井设计储量 、矿井设计可采储量 。
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思考题
• 1．什么叫地质作用？内、外力地质作用有哪几种作用形式？ • 2．常见的沉积岩主要有哪几种？ • 3．简述煤的形成过程？ • 4．煤的物理和化学性质主要包括几种？常用的煤质指标和工业
分类指标各有哪些？
• 5．煤层按厚度可分为哪几类？ • 6．反映煤层赋存状态的指标主要有几种？煤层按厚度和倾角如
何分类？
• 7．反映煤岩层产状要素是什么？ • 8.断层的要素有哪几部分？什么叫正断层、逆断层、平推断层？ • 9.煤田地质勘探的任务是什么？煤田地质勘探划分为哪几个阶
段？煤田地质勘探有哪几种方法？
– 古植物从死亡、堆积到转化为煤的演化过程，称为成 煤作用。分为泥炭化阶段 和煤化阶段 。
• 二、煤系的概念
– 煤系是指含有煤层的沉积岩系，它们彼此间大致连续 沉积，并在成因上有密切联系。
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第三节 煤的性质及工业分类
• 1．煤的物理性质
– 光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电 性等。
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第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念
埋藏在地下的煤和其他矿产资源，都是地壳物质运动和 各种地质作用的产物。
一、地质作用
• 1.内力地质作用
– 由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地 表形态发生变化的地质作用，它包括地壳运动、岩浆 活动、变质作用和地震作用等。
• 2.外力地质作用
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第四节 煤层的埋藏特征
• 二、煤层顶底板岩石
– 煤层顶底板岩石是指煤系中位于煤层上下一定距离内 的岩层。按照沉积的次序，在正常情况下，先于煤生 成的岩石是煤层的底板，较煤后生成的岩层叫做顶板。
• 三、地质构造对煤层的影响
– 地质构造的形态多种多样，概括起来可分为单斜构造、 褶曲构造和断裂构造。
• 2．煤的化学组成：有机质和无机质，主要元素有：碳、
氢、氧、氮、硫、磷。
变质程度
褐煤
长焰煤
气煤
烟煤
肥煤 焦煤
瘦煤
光泽
无光泽暗淡沥青光 泽
沥青光泽
强沥青光泽 弱玻璃光泽
玻璃光泽
颜色
褐色 黑褐色
褐黑色
强玻璃光泽
2.6
硬度 2.0～2.5
2.8 2.6 2.5
脆度
脆度较小有 一定韧性
容重 1.05～1.2
– 通常根据地壳运动及古生物的发展，将地壳发展历史 的主要阶段及其顺序，从古到今划分为太古代、元古 代、古生代、中生代和新生代五个大的时期。
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第二节 煤的形成及煤系
• 一、煤的形成
– 煤层的形成受古植物、古气候、古地理及古构造等条 件的控制。
– 我国最主要的三个聚煤时期为：石炭二迭纪、侏罗纪 和第三纪。
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河南理工大学
《采煤概论》精品课程
第一篇 煤矿地质
第1章 煤矿地质知识
本章主要内容
第一章 煤矿地质知识
– 第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史 的概念
– 第二节 煤的形成及煤系 – 第三节 煤的性质及工业分类 – 第四节 煤层的埋藏特征 – 第五节 煤田地质勘探及矿井资源/储量
松软，煤层愈厚或氧化愈快，其自燃危险就愈大。
– 2）煤和岩层的含瓦斯性 • 瓦斯的涌出和积聚不但给矿井生产带来许多困难，还可能造成
严重的灾害。因此，在开采含瓦斯较大的煤层时，应当在技术 上采取特殊措施。
– 3）矿井的充水程度 • 矿井开采时，由于巷道开掘和采空区塌陷，必然波及煤层上下
的含水层以及地表下的水源，而造成矿井充水。严重时还可能 威胁矿井安全。
– 1）煤层的厚度 • 薄煤层 • 中厚煤层 • 厚煤层
煤层厚度从最小可采厚度至1.3m 煤层厚度1.3m至3.5m 煤层厚度3.5m以上
– 2）煤层的稳定性
• 稳定煤层、较稳定煤层、不稳定的煤层、极不稳定煤层 。
– 3）煤层的倾角 • 缓斜煤层 0°～25° • 倾斜煤层 25°～45° • 急斜煤层 45°～90° • 通常又把8°以下的煤层称为近水平煤层。
– 沉积岩分布最广，地表约75%的面积都覆盖有 沉积岩，有许多重要的矿产如煤、油页岩、岩 盐等本身就是沉积岩。
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第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念
• 三、地史的概念
– 地壳的发展历史简称地史。在45亿年以前形成的地球， 在漫长的岁月里，其地壳在不停地运动，地球上的生 物也在不断地发展演化。研究表明，地球上的任何一 种矿物、岩石，任何地貌和构造形态以及任何一种动 植物，都是地壳发展演化的产物。
– 岩层的空间位置及特征通常用产状要素来描述。产状 要素有走向、倾向和倾角。
– 根据断层两盘相对运动的方向，断层分为：正断层、 逆断层、平推断层。
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第四节 煤层的埋藏特征
• 四、影响开采工作的其他因素
– 1）煤的自燃倾向性 • 煤的自燃性决定于煤的疏松程度及氧化过程的剧烈程度。煤愈
– 它作用在地壳表层，主要是由地球以外的太阳辐射能、 日月引力能等引起。按其作用方式可分为：风化和剥 蚀、搬运和沉积 、固结成岩 。
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第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念
• 二、地壳的物质组成
– 组成地壳的岩石种类繁多，按照生成原因，可 以将岩石划为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类 别。
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第五节 煤田地质勘探及矿井储量
• 一、煤田地质勘探的任务
– 了解矿井资源/储量、井田地质条件、煤层赋存 条件、水文地质条件、开采技术条件、煤种煤 质等矿井的资源条件。
• 二、煤田地质勘探工作的阶段划分
– 煤田地质勘探工作划分为煤田普查、矿区详查 和井田精查三个阶段依次进行。
• 三、矿井储量
导电性
最大
1.2～1.4
不良导体， 导电性随变 质程度增高 而增加
无烟煤
金刚光泽 似金属光泽
灰黑色 钢灰色
黑色 黑灰色
3.5～4.0
最小
1.35～1.8
良好
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第三节 煤的性质及工业分类
• 二、煤的工业分类
– 1．常用的煤质指标 • 评价煤质的主要指标包：水分W、灰分A、挥发分
V、胶质层厚度Y、发热量Q、硫S和磷P的含量以及 含矸率等。