最新煤矿地质基础知识

煤矿地质基础知识

一、煤矿埋藏特征

1、煤层的厚度

由于成煤环境和条件的不同以及地质的影响，煤层厚度差异很大，有的煤层只有几厘米厚，有的可达几十米或百余米。

煤层的厚度，是确定开拓部署和选择采煤方法的主要因素之一。我国根据开采技术的特点，将煤层按厚度不同分成：

（1）薄煤层：小于1.3m的煤层；

（2）中厚煤层：厚度在1.3~3.5m的煤层；

（3）厚煤层：厚度大于3.5m的煤层。

在生产工作中，习惯将厚度大于6m的煤层称特厚煤层。

从我国已探明的煤炭储量和已开采的煤层看，近水平煤层及薄煤层较少，而中厚煤层和厚煤层较普遍。

2、煤层的顶、底板

煤层顶底板是指煤系地层中位于煤层上下一定距离内的岩层。按照沉积顺序，先于煤生成的岩石是煤层底板，后生成的是煤层顶板。在正常情况下，煤层顶板位于煤层之上，而煤层底板位于煤层之下。当地质构造破坏较剧烈时，有可能发生倒转。

根据顶板岩层相对于煤层的位置及开采过程中岩层变形、跨落的难易程度，顶板可分为伪顶、直接顶和基本顶3种类型。

（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，多为炭质页岩和泥质页岩等。

（2）直接顶：位于伪顶或直接位于煤层（无伪顶时）之上，具有一定的稳定性，移架或回柱后能自行跨落的岩层，多由砂质岩等组成。

（3）基本顶：位于直接顶或煤层之上，其厚度及岩石强度较大，是坚硬又难以跨落的岩层。通常由粗砂岩、砾岩、石灰石等组成。在采煤过程中，基本顶是顶板管理的主要对象。

煤层底板可分为直接底和基本底。直接底位于煤层之下，厚度数十厘米至数米，多为泥岩、页岩或黏土岩。有的直接底遇水膨胀，容易发生底鼓现象，致使巷道遭到破坏。基本底是位于直接底之下的较坚硬岩层，常为厚层状砂岩、砾岩或石灰岩。

3、煤层的形态与结构

煤层是沉积生成的，一般呈层状，但由于受地壳运动的影响，有的煤层形状发生变化。一般可分为3种类型：

（1）层状煤层，其层位有显著的连续性，厚度变化有一定的规律或厚度基本稳定；

（2）似层状煤层，其形状像藕节、串珠或瓜藤等，层位有一定的连续性，厚度变化较大；

（3）非层状煤层，形状像鸡窝或扁豆状，层位连续性差，常有大范围尖灭。我国西北、华北、东北等地区的主要矿区煤层多为层状煤层。江南各小型矿区和乡镇、个体所经营的小煤矿相当多的煤层是非层状煤层。层状煤层比较方便，而非层状煤层常给开采带来一定难度。

煤层除在形态上有所不同以外，在构造上也有很大差别，在有的煤层中，有时含有厚度较薄且很不稳定的岩层，这类含在煤层内的岩层称作夹石或夹石（矸）层。根据煤层中有无稳定的夹石层，可将煤层分为两类，即简单结构煤层和复杂结构煤层。简单结构煤层一般不含夹石层，复杂结构煤层含夹石层者1—2层，多者可达几层或十几层。由于夹石层的存在，不仅使煤的灰分增高，而且给开采带来一定的难度。

4、煤层的产状要素

煤层原始生成时呈水平状态，但由于地壳运动的影响，煤层及岩层由水平状态变成为倾斜或弯曲状态。描述煤层的储存状态和位置用产状要素来表示。煤层产状要素就是它的走向、倾向和倾角，如图4-1所示。这3个要素就能表示出煤层在空间的位置。

（1）走向。煤层层面与水平面的交线称为走向线，走向线两端所指的方向就是走向。

（2）倾向。在煤层层面上与走向线垂直向下延伸的直线叫做倾斜线，倾斜线的水平投影所指的方向称为倾向。

（3）倾角。煤层层面与水平面的夹角称为倾角。倾角的大小反映煤层的倾斜程度，倾角变化在0°--90°之间。煤层倾角越大，开采难度越大。根据采煤技术特点，煤层倾角分为4类：

近水平煤层 <8°

缓倾斜煤层 8°—25°

倾斜煤层 25°—45°

急倾斜煤层 >45°

5、煤矿地质构造及其安全生产的影响

岩（煤）形成初期，一般都是水平或近水平的，并在一定范围内是连续完整的，后来受到地壳运动的影响，使岩层的形态发生了变化，出现了倾斜、褶皱，有的还发生了断裂

或延断裂面产生了位移，使岩层失去了完整性。这种有地壳运动造成的岩石的空间形态（如褶曲、断层等）称为地质构造。

地质构造的形态多种多样，大致可分为单斜构造、褶皱构造和断裂构造。

1）单斜构造

岩（煤）层受地质作用力的影响，产生向一个方向倾斜的形态，这样的构造形态称为单斜构造。单斜构造往往是其他构造形态的一部分，或是褶曲的一翼，或是断层的一盘。

2）褶曲构造

岩（煤）层在地壳运动中受水平方向挤压力的作用，呈现波状弯曲，但依然保持其连续性和完整性，这种构造形态称为褶曲构造。岩（煤）层褶曲构造中的每一个弯曲为一个基本单位，称为褶曲，如图4-2所示。褶曲的基本形态有背斜和向斜两种：岩（煤）层向上弯拱的褶曲称为背斜；岩（煤）层向下弯拱的褶曲称为向斜。在自然界中，背斜和向斜在位置上往往是彼此相连的，褶曲是由于地壳运动所产生的水平挤压形成的，因此，在褶曲两翼必然存在一个压应力，当地壳运动停止后，由于任何物体都有一个恢复原来状态的趋势，所以又产生了一个拉应力，如图4-3所示。因此，在褶曲构造带势必储存一个应力能，我们把它叫做构造应力。据测定，构造应力是原始应力的20倍，这就给顶板管理和安全生产带来一定的困难，尤其是在有冲击地压的煤层中困难就更大。

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称为断裂构造。

断裂面两侧的岩层没有发生明显位移的断裂构造称为裂隙或节理。

断裂面两侧的岩层发生了明显位移的断裂构造，称为断层。其断层要素如图4-4所示。

（1）断层面。岩层发生断裂位移时，相对滑动的断裂面。

（2）断盘。断层面两侧产生相对位移的岩体称为断盘。如果断层面为倾斜时，通常将断层面以上的断盘称为上盘，断层面以下的断盘称为下盘。

（3）断距。断层的两盘相对位移的距离。断距可分为垂直断距（两盘相对位移垂直距离）和水平断距（两盘相对位移水平距离），如图4-5所示。

根据断层两盘相对运动的方向，断层可分为以下3种类型，如图4-6所示。

①正断层：上盘相对下降，上盘相对上升；

②逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降；

③平移断层：断层两盘岩块沿断层面做水平方向相对移动。

根据断层走向与岩层的关系，断层又分为：

①走向断层：断层走向与岩层走向平行或基本平行；