第6章 含煤沉积体系

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二、煤层的顶、底板
2、底板
直接位于煤层下部一定距离内的岩层称为底板。底板可分为直 接底、基本底两种。 1）直接底：直接位于煤层之下,通常是当初沼泽地生长植物的土壤, 其中往往含有植物根部化石,所以又称为根土岩。厚度一般不大，仅 数十厘米，岩性以富含炭质的粘土岩最常见，还有泥岩等。
均衡补偿时间越长，则越能形成厚煤层。
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一、煤层的形成
2、不足补偿：当地壳沉降速度大于植 物遗体堆积速度时，由于植物供应不 足，沼泽覆水深度不断加大，待至水 深达一定程度，高等植物便不能生成， 使泥炭的形成失去物质来源，堆积随 之停止，在原有泥炭层之上沉积了泥、 砂等沉积物，最终成为煤层的顶板。 这种情况虽有利于泥炭层的保存，但 形成的煤层一般厚度不大。
值得指出，如果直接底的岩性是遇水膨胀的粘土岩，则容易引 起底板的隆起，轻者影响运输，重者使巷道遭到破坏。 2）基本底：俗称“老底”。通常位于直接底之下。厚度较大，岩性 常为砂岩、粉砂岩等。
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三、煤层的结构
根据煤层中有无较稳定的夹石层，可将煤层分为简单 结构和复杂结构两种。
1、简单结构煤层 煤层中没有呈层状出现的较稳
第六章 含煤沉积体系
概述 煤层 含煤沉积体系及成煤特征
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第一节 概述
一、含煤岩系的概念
含煤岩系：又称含煤建造、含煤地层或煤系等，是指在一定地
质时期内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套含有煤层的沉积 岩系。
不同地区含煤岩系中所含煤层的层数、厚度往往不相同，为反映
含煤岩系中含煤的程度，通常用含煤系数来表示。含煤系数又可分 为总含煤系数和可采含煤系数。
100%
式中：Kk — 可采含煤系数，%； mk — 可采煤层总厚度，m ； M — 含煤岩系总厚度，m 。
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二、含煤岩系的岩性特征
含煤岩系是温暖、潮湿气候条件下的产物。所以，它一般 是由灰色、灰绿色、灰黑色及黑色的沉积岩组成。其主要是 各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩和煤层，也有石 灰岩和砾岩，有时还可见到铝质岩、油页岩、硅质岩和火山 碎屑岩等。
总含煤系数是煤系中所有煤层的总厚度与含煤岩系总厚度的百分
比。用下式表示：
K m 100% M
式中：K—总含煤系数，% ；m—煤层总厚度，m ；M—含煤岩系总厚度，m。
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一、含煤岩系的概念
可采含煤系数：是指煤系中所有可采煤层的总厚度与含煤 岩系总厚度的百分比。用下式表示：
Kk
mk M
通常地壳不均衡沉降引起的煤厚变化具有明显的方向性 与分带性。即在沿地壳沉降幅度增大的方向上，由煤层厚度 较大、较稳定的地带可逐步变为煤层层数增多、厚度变薄， 最后尖灭。
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断裂两侧含煤岩系和煤层厚度显著 差异，煤层层位和厚度难以对接。
德国下莱茵第三纪煤盆地中的同沉积断层
（据M. Teichmuller,1968）
后生变化：
指泥炭层被新的沉积物覆盖以后，由于构造变动、河流 冲蚀等后期地质作用所引起的煤层形态和煤 层厚度的变化。
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六、煤层厚度及其变化
1、泥炭沼泽基底不平
特征：“顶平底不平”； 往往在含煤岩系的底部或下部的煤层 煤厚变化极不规则；基底古地形低洼处煤层增厚，向突起部位 尖灭变薄，呈现超覆样式；煤层及夹石层的层理与顶板岩层平 行，在底板隆起处可见煤分层及夹石层被隔开而不连续。
引起煤厚变化的原因很多，可以归纳为原生变化和 后生变化两大类。
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六、煤层厚度及其变化
原生变化：
指在泥炭堆积过程中，在形成煤层顶板岩层的沉积物覆 盖之前，由于各种地质作用而引起的煤层形态和煤层厚度的 变化。主要包括聚煤坳陷基底不均衡沉降引起的煤层分岔、 变薄、尖灭，沉积环境和地形对煤层形态的影响以及河流、 海水的同生冲刷作用。
极薄煤层
0.3 ～0.5m
薄煤层
0.5～1.3 m
中厚煤层
1.3～3.5 m
厚煤层
3.5～8.0 m
特厚煤层
＞8.0 m
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六、煤层厚度及其变化
（二）煤层厚度变化原因
煤层厚度差别较大，其变化范围从几厘米~几百米； 不同井田煤层厚度可以不同，即便同一井田同一煤层其 厚度也可能有很大变化。煤厚的变化影响采区和工作面 的划分，以及采煤方法的选择。因此，有必要了解煤厚 变化原因，掌握其变化规律，正确指导采掘生产。
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六、煤层厚度及其变化
wk.baidu.com3、同生冲蚀：
是指在泥炭堆积过程中，煤层顶板沉积物形成之前，河流、海 水对泥炭层的冲刷剥蚀。
河流的同生冲蚀作用较为常见， 它所引起的煤厚变化特点是： 冲蚀沉积物一般为砂岩、粉砂 岩，并与煤层有共同的顶板 ； 煤层受冲蚀面积一般不大，冲 蚀深度较浅，很少将煤层切断。
定的夹石层，但可以夹有不少较小 的矿物质透境体。简单结构的煤层 反映当初成煤时，沼泽中植物遗体 的堆积基本上是连续的。通常厚度 较小的煤层往往是简单结构。
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三、煤层的结构
2、复杂结构煤层 煤层中含有较稳定的夹石层，少
者一到两层，多者几层甚至十余层。 复杂结构煤层反映当初成煤时，沼泽 中植物遗体堆积曾发生一次或多次间 歇。通常厚煤层或巨厚煤层往往是复 杂结构煤层。
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湖北早二叠世梁水组煤层形态
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A
B A′
A′ A
B
B′
+140 +130 +120 +110 +100 B ′
(a)
辽宁阜新煤盆地泥炭沼泽基底不平图示
(a)-平面图；(b)、(c)-剖面图 1-泥岩；2-砂岩；3-砾岩；4-巷道；5-煤层底板等高线
(b)
1 3 110 5
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四、煤层中的结核、包体和化石
结核：黄铁矿、钙质、硅质、白云石质 煤核：煤层中保有植物化石的结核 植物残体：木质部、管胞、树皮 化石：珊瑚、腕足类和有孔虫
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五、煤层的形态
煤层的形态：是指煤层的空间展布特征。根据煤层成层的连续 性、厚度变化大小及可采情况，将煤层形态分为层状、似层状和不 规则状三类：
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三、煤层的结构
煤层中夹石的岩性可以是多种多样的。最常见的是 炭质泥岩、粘土岩及粉砂岩，也有油页岩、石灰岩及细 砂岩等。夹石的厚度不一，从几厘米到几十厘米。呈薄 层状、似层状或透镜状。
注意：同一煤层的结构并不是固定不变的，不仅在 不同的井田内，煤层的结构可能有变化，甚至在同一井 田内，煤层的结构也可能有变化，夹石层数有增有减， 夹石层厚度和岩性也可能发生变化。因此，应当注意这 一点。
另外，按照国家目前有关政策，根据煤种、产状、开采方法和不 同地区的资源情况等，所规定的可采厚度的下限标准，称为最低可 采厚度。这个标准在各个国家往往是不同的，甚至同一国家在不同 时期也可根据技术的发展和国民经济对煤的需要情况而有所变动。
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六、煤层厚度及其变化
目前，我国国土资源部规定的一般地区煤层的最低 可采厚度标准（井下开采）详见下表。
(c) 2 4
2020/5/1图4 4-3 辽宁阜新煤盆地泥炭
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六、煤层厚度及其变化
2、地壳不均衡沉降：
含煤岩系形成过程中，聚煤拗陷基底沉降速度往往不平 衡，这种差异性（同沉积褶皱、同沉积断裂，以及差异小振 荡运动等）可导致煤层形态和厚度的变化。在沉降速度与植 物遗体堆积速度近于一致的地段，形成较厚的煤层；其它地 段煤厚较薄。
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二、煤层的顶、底板
含煤岩系中位于煤层上下一定距离内的岩层，称为煤层的顶底板。 煤层顶底板的岩石特征、性质及厚度等，对采掘工作有着直接的影 响。
1、顶板 ：
根据岩层相对于煤层的位置及垮落性质的不同，可分为： 1）伪顶：指直接覆盖于煤层之上易垮落的较薄岩层。多为炭质泥岩 或泥岩，厚几厘米至几十厘米。在采煤过程中，往往随落煤而同时 垮落。 2）直接顶：通常位于伪顶之上，有的则直接位于煤层之上，由较易 垮落的一层或几层岩石组成，经常是煤采出后不久便自行跨落。厚 度一般为数米，岩性常为砂岩、泥岩及石灰岩等。
此外，组成含煤岩系沉积岩的层理比较发育，常含有丰富 的植物化石，有时含有动物化石。另外，还常含有菱铁矿结 核及泥质、粉砂质等包体。
含煤岩系中除煤层外，还常伴生有其它沉积矿产，如铝土 矿、油页岩、菱铁矿、赤铁矿、褐铁矿、锰矿及磷矿等。
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第二节 煤层
煤层：是指顶、底板岩层之间所夹的一套煤与矸石层。
如果在总体相对均衡补偿的状态下， 其间发生短暂的地壳沉降速度大于植 物遗体堆积速度，便形成含有夹石的 煤层。
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一、煤层的形成
3、过度补偿：当壳沉降速度 小于植物遗体堆积速度时， 由于植物遗体堆积过快，造 成沼泽覆水变浅，常使植物 遗体氧化分解，不利于泥炭 的形成，甚至已形成的泥炭 也会遭受侵蚀破坏，因而只 能形成薄煤层或不能形成煤 层。
1、层状煤层：煤层呈连续层状，层位稳定，厚度变化不大，且有一 定规律。在一个井田范围内全部或大部可采。
2、似层状煤层：煤层基本连续，层位比较稳定，厚度变化较大且无 一定规律。煤层的可采面积可大于不可采面积（如藕节状煤层）或 小于不可采面积（串珠状煤层）。
3、不规则煤层：煤层层位不稳定，基本不连续，厚度变化大且无规 律可循。煤层可采面积大多小于不可采面积。常见有透镜状、扁豆 状煤层等。
NW SE
10 5
0
250 500m
图 4垂-1直0 垂古直河古床河边床缘边的缘沉的积沉剖积剖面面图图
1—页岩； 2—粉砂岩； 3—砂岩； 4—煤层
1-页岩；（2-据粉T砂ay岩lo；r,319-8砂1）岩；4-煤层
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六、煤层厚度及其变化
滨海沼泽中堆积的泥炭 遭受海水冲蚀而导致煤层厚 度变化的特点是：煤层直接 顶板常为石灰岩，煤层表面 形成大小不等的凹坑或槽沟； 当海水冲蚀影响范围较广， 即冲蚀比较严重，在一定范 围内煤层几乎完全缺失。
一、煤层的形成
煤层是由泥炭层经煤化作用转变而成。泥炭层的堆积主要取 决于泥炭沼泽水位的变化，而泥炭沼泽水位的变化主要受植物遗 体堆积速度与地壳沉降速度之间的关系影响。因此，煤层的形成 也决定这种关系，主要表现为以下三种情况：
1、均衡补偿：地壳沉降速度与植物堆积速
度大致相等，即两者达到相对均衡补偿状态 时，沼泽保持一定深度的积水，既利于植物 大量繁殖生产，又能使植物遗体保存下来转 化成泥炭，此时可导致泥炭层不断加大。
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五、煤层的形态
（a）—藕节状 （b）—串珠状 （c）—鸡窝状 （d）—马尾状
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六、煤层厚度及其变化
（一）煤层厚度：
是指煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。根据煤层结构，可分 为总厚度、有益厚度及可采厚度。 1）总厚度：是指煤层顶底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和。 2）有益厚度：是指煤层顶底板之间各煤分层厚度的总和。 3）可采厚度：是指在现代经济技术条件下，可以开采的煤层或煤 分层厚度的总和。
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二、煤层的顶、底板
3）基本顶（老顶）： 俗称“老顶”。一般位于直接顶 之上，有时也直接位于煤层之上，为不易垮落的坚硬岩 层，通常在煤采出后较长时间内不垮落，往往只是发生 大面积的缓慢沉降。厚度较大，岩性多为砂岩，也有石 灰岩、砂砾岩等。
应当指出，并不是所有煤层的顶板都可以分为伪顶、 直接顶和老顶，有的煤层没有伪顶，只有直接顶和老顶； 有的煤层甚至没有伪顶、直接顶，只有老顶。因此，实 际工作中要注意这些情况。
一般地区煤层最低可采厚度标准（地下开采）
厚
煤类
产状 度
炼焦用煤
非炼焦用
褐煤
＜25°
0.70m 0.80m 1.50m
倾角 25°～45°
0.60m 0.70m 1.40m
＞45°
0.50m 0.60m 1.30m
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六、煤层厚度及其变化
煤层厚度是影响采煤方法选择的主要因素之一。根据 煤矿生产的需要，将煤层分为三个厚度级别：
煤层厚度分级
级别
薄煤层 中厚煤层
厚煤层
煤层厚度
≤1.30 1.31~3.50
>3.50
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六、煤层厚度及其变化
上述所列最低可采厚度，适用于一般地区，对于缺煤省区，可 根据当地需要另行规定。如我国南方各省，煤层一般较薄，且较为 缺乏，为了充分利用煤炭资源，最低可采厚度可适当降低。
此外，在采煤工作中，考虑开采方法，煤层厚度又可分为不同 的级别，即：