【精品】煤矿地质基本知识A

第二章煤矿地质基本知识

一、煤矿地质基本概念

1、岩石及其分类

构成地球外层硬壳的物质叫岩石，它是由一种矿物或数种矿物组成的。

岩石按其成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。

2、岩浆岩或火成岩

地壳下部(地幔或更深一些）的高温高压岩浆（岩浆温度通常为700～1300℃）沿着地壳薄弱部位或缝隙向上入侵到地壳乃至喷出地表,经冷凝结晶后而形成的岩石称为岩浆岩(又称火成岩）。

淮北煤田常见岩浆岩有辉绿岩、闪长岩或闪长玢岩等；其硬度较大,锤击易帽火星。

3、沉积岩

沉积岩:由地质作用形成的岩石碎屑(泥、砂、砾石）、各种有机物以及溶解在水中的物质，在低洼的海洋、湖泊、沼泽等水盆地中沉淀下来，逐层堆积，经过压实、脱水、胶结而形成的坚硬岩石称为沉积岩。

根据沉积岩的成因、成分及结构等特征分为碎屑岩、粘土岩和化学及生物化学岩等类别。

煤矿井下常见的沉积岩有角砾岩、砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩和页岩、石灰岩、煤等。

沉积岩主要的特征是有层理和化石的存在。

4、变质岩

由于地壳运动和岩浆活动的影响，使已经形成的岩浆岩、沉积岩或先期变质岩,在地下深处受到高温和高压的作用，改变了原来的成分和性质，变成新的岩石——变质岩。

变质岩的常见类型：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、糜棱岩、石英岩、大理岩、矽卡岩（常见的矿产有铁、铜、铅、锌、钨等）

5、成煤的条件

成煤的必要条件：煤的形成是许多地质因素综合作用的结果。在地史中并不是每个地质时代，各个地区都能成煤。因为煤的形成是有条件的。成煤的必要条件包括：植物条件、气候条件、地理环境条件和地壳运动条件等。

如果地壳升降交替出现，则可形成多个煤层。

淮北矿区含煤地层的沉积环境为滨海平原的海陆交互沉积;成煤时代为石炭、二叠纪。

6、煤层及其厚度

在聚煤时期，连续或大致连续沉积的一套含有煤层的沉积岩系，称为煤系或含煤岩系、含煤地层（或叫煤系地层)

也和其它沉积岩一样，在地下呈层状埋藏，所以把沉积岩系中赋存的层状煤体叫煤层。

煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。

7、煤（岩）层的走向、倾向与倾角

为了说明煤（岩）层层位的形态，就需要用煤(岩）层产状要素来表示。产状要素有煤（岩）层走向、倾向及倾角（简称煤(岩）层产状三要素).

煤（岩)层层面与水平面相交的线叫走向线，走向线是一条水平线。走向线两端的延伸方向叫煤(岩）层的走向。走向线上各点的高程都相等,它表示倾斜煤（岩）层在水平面上的延展方向。

煤（岩)层层面上与走向线垂直，并沿层成向下所引的直线叫倾斜线或真倾斜线，它在水平面上的投影所指的方向称为倾向或真倾向。倾斜线只有一条，倾向也只有一个，并与走向相差90°，反映了煤（岩）层的倾斜方向。真倾角也只有一个。

煤（岩）层层面的真倾斜线与其在水平面上投影线的夹角叫煤（岩）层的倾角或真倾角.倾角的大小表示煤层的倾斜程度。

煤（岩）层层面上不与走向线垂直的向下直线称视倾斜线或伪倾斜线，它所指的方向称为视倾向或伪倾向、伪倾斜，它与水平面上投影线的夹角称为视倾角或伪倾角。视倾斜线或伪倾斜线有数条，视倾角或伪倾角也有数个.

2-1煤(岩）层产状要素

8、煤层厚度划分

很薄或特别厚的煤层，其开采技术都比较困难和复杂。根据开采技术的特点,煤层按厚度划分为三类：

薄煤层—-1.3m以下；

中厚煤层——1.3～3.5m；

厚煤层——3.5m以上（大于8m的又叫特厚煤层）。

9、煤层倾角划分

倾角的变化在0°～90°之间，煤层倾角越大,开采难度就越大。根据采煤技术的特点，按煤层倾角的大小不同，可分为三类:

近水平煤层――倾角小于5°；

缓倾斜煤层——倾角小于5°～25°；

倾斜煤层—-倾角25°~45°；

急倾斜煤层——倾角大于45°。

10、煤层的顶板与底板

赋存在煤层之上的临近岩层叫煤层的顶板。赋存在煤层之下的临近岩层叫煤层的底板。

11、煤层顶、底板分类

1）煤层顶板按其部位与垮落情况分成三种:

（1)伪顶：位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层，其厚度一般在0.5m以下。伪顶通常由炭质页岩、泥岩等强度较低的岩层构成，一般情况下随着采煤工作面的落煤而同时垮落。

(2)直接顶：位于煤层或伪顶之上具有一定的稳定性，移架或回柱后能自行垮落的岩层.直接顶多数由、泥岩、粉砂岩、砂岩等岩层构成。

（3）老顶：位于直接顶之上，通常是厚度及岩石强度较大，难于垮落的岩层。老顶由较坚硬的砂岩、粉砂岩、岩浆岩等岩层构成。

2)煤层底板按其部位可分成两种：

（1）直接底：位于煤层之下厚度较薄的岩层，常由泥岩、粉砂岩、砂岩等组成。如果直接底的岩性是遇水后膨胀的粘土岩，可造成巷道底鼓与支架插底，轻者影响巷道运输与工作面支护，重者可使巷道遭受严重破坏。

(2）老底:位于直接底之下，一般由砂岩、粉砂岩或等坚固岩层所组成.

12、围岩和原岩

岩体中因采掘而受到影响的部分,一般为井巷最大直线尺寸的3～5倍。习惯上将此范围内的岩体称为围岩，而将该范围以外的岩体称为原岩。

13、围岩分类

为了区分在各种岩石中支护的难易程度，用围岩稳定性将各类岩石分为五类；

第Ⅰ类：稳定岩层.

第Ⅱ类：稳定性较好岩层.

第Ⅲ类：中等稳定岩层。

第Ⅳ类：稳定性较差岩层。

第Ⅴ类：不稳定岩层.

根据围岩的稳定性程度分类,选择不同用途、服务年限和断面巷道的支护类型和参数，以及在巷道掘进中制定加强顶板管理的措施.

14、煤层结构

煤层结构是指煤层中有无夹石层。不含夹石层的煤层叫简单结构煤层。含有夹石层的煤层则称复杂结构煤层。

复杂结构煤层中的夹石层俗称“矸石”或“夹矸层”。

煤层中夹矸的岩性可以是多种多样的。最常见的是炭质泥岩、黏土岩及粉砂岩，也有油页岩、石灰岩及细砂岩等。

15、含煤岩系

含煤岩系是指一套含有煤层，并具有成因联系的沉积岩系,简称煤系。

煤系指含有煤层的沉积岩系，它们彼此大致连续沉积,并在成因上有密切联系。

16、单斜构造

在一定范围内，一系列岩层大致向同一方向倾斜,这种构造形态称为单斜构造.在较大的区域内，单斜构造往往是某种构造形态的一部分，如褶曲的一翼，或断层的一盘。

17、褶皱构造、褶曲

当煤岩层受外力作用后，被挤成弯弯曲曲，但仍保持连续完整的形态叫褶皱构造。

褶皱构造的基本单位叫褶曲,它是褶皱中的一个弯曲部分。褶曲的基本形态有背斜和向斜,背斜的煤层凸起向上弯曲,向斜的煤层凹陷向下弯曲。在地层中，背斜和向斜往往是彼此相连的。

a、背斜

b、向斜

背斜、向斜立体示意图

18、断裂构造、断层与节理

当煤（岩）层受地壳变化或造山运动的影响，发生断裂失去连续性的现象叫断裂构造。根据岩层破裂面两侧岩块有无明显位移，可将断裂构造分为断层和节理两种。

断层：煤（岩)层被切断并破坏其连续性，而且两侧的煤(岩）层发生明显的位移叫断层。为了描述断层的性质和空间的形态，分别给予断层的各个部位以一定的名称,这些断层的基本组成部分称为断层的要素。其中包括：