煤矿地质课件

（三）断裂构造
• 煤岩层受地壳运动的作用力而发生断 裂，失去了完整性和连续性，这种构造 形态称为断裂构造。断裂后，如果断裂 面两侧的煤岩层没有发生显著的位置错 动时，称为节理或裂隙；如果发生显著 的位置错动，则称为断层。
1.断层的Hale Waihona Puke Baidu素
•
断层的性质和形态是由断层面、断层线、 断盘、断距等要素组成的。
（4）断距
2．在垂直于断层走向的剖面上，也可测得与垂直于岩 层走向剖面上相当的各种断距，即图Ⅲ中的h'o' 、 h'g'和h'f'。当岩层走向与断层走向不一致时，除铅 直地层断距在两个剖面上相等外，在垂直于岩层走向 的剖面上测定的地层断距和水平地层断距都小于垂直 断层走向的剖面上测得的数值。如图Ⅱ中hog、 hgf与图Ⅲ中 h'o'g'、 h'g'f,hg=h'g'；因a> (真倾角大于视倾角)，所以ho<h'o‘，hg<h'f'。h'o'称 视地层断距，h'f'称视水平地层断距。
2.断层的分类
（1）按断 层两盘相对 位移的方向 分为正断层、 断层发生前 逆断层和平 移(走滑)断 走滑断 层。 层
正断层 断面 逆断 层
倾向滑动断 层
斜向滑动断层
正断层：断层的上盘相对下降，下盘相对上升。
正断层
• • • • • • • • 特点： ①发育于拉 张环境； ②断面倾角 往往较大； ③断层带内 岩石张性 破碎强烈。
（1）背斜
煤岩层凸起向上弯曲。其地层特点 是，核心部位是老岩层，两侧是新岩层， 新岩层呈对称重复出现，两翼岩层的倾 向向背。
（2）向斜
煤岩层向下凹的弯曲。其地层特点 是，核心部位是新岩层，两侧是老岩层， 老岩层呈对称重复出现，两翼岩层的倾 向相向。
2.褶曲的分类
褶曲的形态是多种多样的，但其基 本形态是背斜和向斜。通常根据褶曲两 翼煤岩层的产状又有直立褶曲、倾斜褶 曲和倒转褶曲的分类。
（三）煤层的厚度对采煤工作面安全生产的影响 • （3）由于煤层厚度变化，工作面的矿山压力 分布情况也会发生一些变化，造成顶板管理 困难，影响安全生产。 • （4）如果煤层厚度变化很大，还会使原开掘 的巷道报废。造成更大的损失。
（四）煤层的产状要素
煤层形成时，层位都是水平或近似 水平的，后期受到地壳运动等地质变化 的影响，破坏了原来的层位，由水平状 态可能变成倾斜或弯曲的形态。为了说 明变化后层位的形态，就需要用煤层产 状要素来描述。所谓煤层的产状要素是 指煤层的走向、倾向及倾角（简称煤层 产状三要素）。
倾斜岩层的产状要素示意图
倾角：岩层的倾斜线与它在 水平面上投影线之间的锐夹 角就是该岩层的（真）倾角。
• 倾角的大小反映了煤层的倾斜程度。煤层倾 角越大，开采的难度也就越大。 • 煤层按倾角大小可分为： 近水平煤层 <5°~8° 缓斜煤层 8°~25° 倾斜煤层 25°~45° 急斜煤层 >45°
（三）煤层的厚度对采煤工作面安全生产的影响
• （2）当煤层变厚超过了工作面正常设计的 采高时，多数都采取留顶煤或留底煤的办 法。若留顶煤，在煤质松软或破碎时，给 支护造成困难，影响支架的稳定性和顶煤 的垮落；若留底煤，容易造成支架“插 底”，也影响支架的稳定性。所以不管怎 么留，处理不当都会形成不安全因素或发 生事故。另外，如果煤层瓦斯高，留煤丢 在采 空区，容易是采空区瓦斯积聚超 限，
（一）单斜构造
• 在一个较小的范围内，煤岩层受地 质作用力的影响，大致向同一方向倾斜， 这样的构造形态称为单斜构造。在较大 的区域范围内，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。 • 在实际工作中，描述单斜构 造在地壳内的位置和状态，最常 用的方法是煤岩层的产状要素， 即走向、倾向和倾角。
②断面一般较陡；
③断层带内变形变 质作用往往比较 强烈。
左行与右行平移断层
（2）按断层走向和煤岩层走向的关系分为走 向断层、倾向断层及斜交断层。 • 走向断层：断层走向与煤岩层走向基本平行。 • 倾向断层：断层走向与煤岩层走向基本垂直， 即断层走向和煤岩层的倾向基本平行。 • 斜交断层：断层走向与煤岩层走向斜交。
上升盘
下盘
下降 盘
（4）断距
• 断距：指被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距 离。在不同方位的剖面上断距值是不同的，分述如下。 • 地层断距：断层两盘上对应层之间的垂直距离(图 Ⅱho); 铅直地层断距：断层两盘上对应层之间的铅 直距离(图Ⅱhg); 水平地层断距：断层两盘上对应层 之间的水平距离(图Ⅱhf); • 以上三种断距构成一直角三角形，即图Ⅱ上的hof， 其中为岩层倾角。如已知岩层倾角和上述三种断距 中的任一种断距，即可求出其他两种断距。
（三）煤层的厚度
煤层的厚度是指煤层顶底板之间的 垂直距离。由于成煤条件各不相同，煤 层的厚度差异也很大，薄的可能是几厘 米的煤线，厚的可达200多米。根据煤 层的产状、煤质、开采方法以及当地对 煤的需求情况，综合当代煤炭开采技术 和经济条件，却定出可开采的最小煤层 厚度叫最低可采厚度，低于最低可采厚 度的煤层一般不开采。
煤层产状三要素
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•
岩层在三维空间的产出状态就是产状，有三个要素：走向、倾向和 倾角。 走向：岩层与水平面的交线称走向线(图中直线MON)，走向线在水 平坐标系中所指的方位就是该岩层的走向，有两个数值。
N
O
水平面
D D'
M
倾向：层面上与走向线垂直 的直线称（真）倾斜线，倾 斜线下倾方向在水平面上的 投影线所指的方位就是该岩 层的倾向。
煤矿地质基本知识
• 一、煤层埋藏特征 • 二、地质构造及对煤矿安全生产的影响
一、煤层埋藏特征
煤是古代植物遗体经成煤作用后转变成 的一种层状可燃矿产，煤层是沉积岩的重要 组成部分。煤层的顶底板岩石性质、形态与 结构、厚度、产状等埋藏特征，是评价煤田 经济价值的主要内容，也是影响煤矿生产技 术和生产安全的重要因素。
（一）煤层的顶底板
• 煤系是含煤岩系的简称，它是指有 成因联系且有煤层的一套连续沉积而形 成的沉积岩层。主要是由各种粉砂岩、 砂岩、页岩以及泥岩等沉积岩组成。 • 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层 上下一定距离的岩层，按照沉积岩的先 后顺序而划定的。
（一）煤层的顶底板
• 当采煤工作面的煤炭采落以后，煤层的顶底 板就暴露出来，顶板悬空在工作面的上方， 底板在工作面的下方。
• 通常从采煤工作的角度出发，考虑顶底板岩层 相对于煤层的位置、移动特点和强度等特征的不同， 由煤层依次向上，把煤层的顶板划分为伪顶、直接 顶和老顶三个部分；由煤层向下，把煤层的底板划 分为直接底和老底两个部分。但是，并不是所有煤 层的顶底板都是由这五个部分组成。可能在煤系沉 积过程中，受沉积环境变化的影响，就会出现有的 煤层的顶底板发育全，有的煤层可能缺失某一个或 几个顶底板组成部分的岩层。例如山西大同等地的 侏罗纪煤层的顶底板就只出现老顶。
（二）褶皱构造
• 岩层或煤层在地壳运动水平构造力的作 用下发生变形，造成波状弯曲，但不失 去岩层的连续性和完整性的构造形态， 叫褶皱构造。
• 褶皱构造中岩层的任何一个弯曲叫褶曲， 就是说褶曲是组成褶皱的基本单位，是 褶皱中的一个弯曲部分。
1.褶曲的基本形态
• 褶曲的基本形 态可分为背斜 和向斜两种类 型。
（二）煤层的形态与结构
• 煤层的形态是指煤层在空间上的展布特 征，即煤层在空间上的分布状态及变化 走势。像其他沉积岩一样，煤层在地下 也是呈层状埋藏的。层状的煤层其层位 有明显的连续性，厚度变化也有一定的 规律。但也有似层状和非层状煤层，似 层状煤层，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。 非层状煤层，形状像鸡窝或扁豆等，层 位连续性不明显，常有尖灭。
1.顶板
• 赋存在煤层之上、在煤层之后形成的邻近岩层叫 煤层的顶板。 • 伪顶：是直接覆盖在煤层之上的，极易随煤炭的 采出而同时垮落的薄层岩层，厚度不大，一般在0.5m 以下，岩性多为炭质页岩。 • 直接顶：是直接位于伪顶或煤层（如无伪顶）之 上，具有一定的稳定性，常随着采煤工作面移架或回 柱工序的完成而自行垮落的岩层。厚度一般可达几米， 岩性多为较易垮落的泥岩、页岩、粉砂岩等。 • 老顶：是位于直接顶之上或直接位于煤层之上 （此时无直接顶和伪顶）的厚而坚硬的岩层。一般在 长时间内不易自行垮落，在采空区上方悬露一段时间， 当达到一定悬露面积之后才垮落一次，通常由砂岩、 砾岩、石灰岩等坚硬岩石组成。
（1）断层面
断层面岩层断裂后两侧岩块发生相对移 动的断裂面。断裂面可以是直立的或倾斜的， 也可以时平面或曲面。它在空间的位置可以 用其走向、倾向和倾角来描述。
（2）断层线
断层线断层面与地面的交线。它的形态 是随着断层面的产状和地表起伏而变化的。
（3）断盘
断层面两侧相对移动的岩块，称为断盘。 如果断层面是倾斜的 则位于断层面之上的叫 上盘，位于断层面之下 的叫下盘。 上盘
（二）煤层的形态与结构
• 煤层的结构是指煤层中夹矸的数量和分布特 征。根据煤层中有无较稳定夹矸，将煤层分 为两类。
（二）煤层的形态与结构
（1）简单结构煤层：煤层中不含夹矸或夹 矸很少的煤层。通常厚度较小的煤层 往往是简单结构煤层。 （2）复杂结构煤层：煤层中含有较稳定 夹矸或夹矸较多的煤层。且夹矸层的 层数、层位、厚度和岩性变化大。通 常厚度较大的煤层往往是复杂结构煤 层。
二、地质构造及对煤矿安全生产 的影响
煤层形成初期，一般都是水平或近 水平的，并在一定范围内连续分布。但 是，后来受到地壳运动的影响，使煤岩 层的形态和产状发生了变化。这些由地 壳运动而造成的煤岩层空间形态的变化， 我们称为地质构造。
矿井地质构造的形态是多种多样的。概 括起来，可以归纳为3种类型，即单斜构造、 褶曲构造、断裂构造，他们对煤矿安全生产 影响很大。
2.底板
• 赋存在煤层之下、先于煤生成的邻近岩层叫煤 层的底板。 • 直接底：位于煤层之下与煤层直接接触的硬度 较低的岩层，一般无明显的层理，直接底的厚 度一般不大，常见的几十厘米，通常为泥岩、 页岩或粘土岩。若直接底为粘土岩，遇水后则 会发生膨胀，造成巷道底板隆起现象，轻者影 响巷道运输与支护，重者可使巷道遭受严重破 坏。 • 老底：位于直接底之下的比较坚硬的岩层，常 为粉砂岩、砂岩和石灰岩等。
3.褶曲构造对煤矿安全生 产的影响
• （1）大型褶曲的核部一般裂隙发育，岩 石破碎，易冒落，必须加强支护，否则 很容易发生冒顶事故，给顶板管理带来 困难。 • （2）小型褶曲常常造成煤层厚度、产状 的极大变化，给生产及安全造成困难。 • （3）瓦斯矿井的褶曲核部，瓦斯极易在 此积聚，可能会造成瓦斯突出， 给安全生产带来威胁。
陕西省泾阳县口镇正断层
逆断层：断层的上盘相对上升，下盘相对下降。
逆 断 层
• 特点： • ①发育于挤压环境； • ②断面倾角总体较 缓，如较大时称冲 断层； • ③断层带内岩石破 碎、变形相对比较 强烈。
小型逆断层
平移断层： 断层的两盘不是相对升降，而是在水
平方向相对移动。
平移断层
特点：
①挤压和拉张环境 都可以形成；
煤矿地质基本知识
培训课件
教学计划
• 培训对象：煤矿及其相关行业从业人员 • 培训目的：通过本章学习使学员对煤矿地质知 识有初步的了解，对作业现场环境有一定的认 识及地质灾害对煤矿生产的影响和预防措施。 • 学时安排：分2课时 第一课时：第一章 煤层埋藏特征 第二课时：第二章 地质构造及对煤矿安全生产 的影响
（一）煤层的顶底板
• 由于沉积物质和沉积环境的差异，顶底 板岩层性质和厚度各不相同，在开采过程中 破碎、冒落的情况也就不同。了解这些岩层 的岩性特征、厚度、强度、层理及节理发育 程度、可塑性及含水性等，对确定顶板管理 和巷道支护方式、选择采煤工艺以及预防瓦 斯的突出等都有重要意义。
（一）煤层的顶底板
（三）煤层的厚度
• 根据开采技术条件的特点，采用地 下开采时，按厚度将煤层分为以下3类： 薄煤层 <1.3m 中厚煤层 1.3~3.5m 厚煤层 >3.5m 在生产工作中，习惯上将大于6m的 煤层称为特厚煤层。
（三）煤层的厚度对采煤工作面安全生产的影响 • 在我国的煤田中，厚煤层和中煤层所占 的比例较大。每层厚度变化对采煤工作面 安全生产的影响主要有以下几方面： （1）当煤层变薄时，原支护的尺寸规格、支 护方法都要变化来适应采高，给支护工作 带来困难和不安全因素，影响正常生产。