煤矿井下钻探技术
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地表冷凝而形成的岩石。 • 2、沉积岩 • 沉积岩是由早期形成的岩石（母岩，如岩浆岩、沉积岩、变质岩）经过风化、
剥蚀、搬运后，在一定地质条件下沉积、固结成岩而形成的新岩石。煤层是 由古代植物的形成可以燃烧的沉积岩层。沉积岩是煤矿地质研究的主要岩石。 • 3、变质岩 • 地壳上已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩），由于高温、高压和外来 物质的渗入，而引起其化学成分，结构及构造的改变形成的新岩石。 • 地球表面的岩石以沉积岩为主，约占地壳面积的75%，海洋底几乎全部为沉 积岩覆盖。地壳较深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。火成岩 占整个地壳体积的64.7%，变质岩占27.4%，沉积岩占7.9%。 • 虽然三大类岩石在成因和特征上有严格的区分界限，但相互之间存在过渡的 关系。例如在矿井井下火成岩侵入处，存在变质岩与沉积岩之间的渐变过程。 在地球的发展演变过程中，由于地质作用的复杂性、多期性和漫长性，三大 类岩石之间可以相互转化的。
• 通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的，如：
• （1）极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等）
• （2）坚硬岩石 f=8～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等）
• （3）中等坚固岩石 f=4～6（如普通砂岩，铁矿等）
• （4）软岩石 f=0.8～3（如黄土、仅为0.3）
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 四、岩石的钻屑（岩芯粉）特征 • 灰岩 • 砂岩 • 泥岩 • 砂质泥岩与泥质砂岩
8
第一章 地质基础知识
• 第二节 地质构造
• 一、地质构造的概念 • 地质构造（简称构造）是指在地壳运动的作用下，岩层改变原始的埋藏状态
（原始状态一般呈水平或近水平且在一定范围内连续完整）所产生的变形或 变位的形迹。 • 二、地质构造的类型 • 地质构造的表现形式是多种多样的，有简单的，也有复杂的。就简单的而言， 在一定范围（一个井田或一个矿区）内，可归纳为单斜构造、褶皱构造和断 裂构造三种基本类型，如“图 地质构造类型示意图”。
• 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的 概念。
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 三、岩石的硬度 • 2、摩氏硬度 • 摩氏硬度是由德国的矿物学家摩氏(Frederich Mohs)首先提出来的，作为评判
矿物硬度的标准。 • 应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕， 用测得的划
煤矿井下钻探技术
二〇一三年十二月十九日
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前言
• 1、不要昧着良心干活。 • 2、要考虑他人的安全。 • 3、杜绝 • （1）真的“假孔” • （2）假的“真孔”
2
第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 一、岩石概念 • 岩石是一种或一种以上矿物组成的集合体，具有一定的结构、构造特征，是
地质作用的产物。 • 岩石一般具有以下几个特点： • 1、大多数岩石是矿物的天然集合体，由一种或多种矿物按一定方式结合而成。 • 2、岩石具有一定的结构、构造特征。 • 3、岩石是地球形成发展过程中地质作用的产物。岩石的化学成分、矿物成分、
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 三、岩石的硬度
• 岩石硬度可分为普氏硬度和摩氏硬度。系数分为普氏硬度系数和摩氏硬度系 数。
• 1、普氏硬度
• 普氏硬度的大小是用坚固性系数表示，又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值。
• f=R/100
• 式中：
•
f—普氏硬度系数，无因次；
•
R—为岩石标准试样的单向极限抗压强度值，kg/cm2。
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 三、岩石的硬度 • 岩石的硬度是反映岩石抵抗外部物体压入（侵入）其表面的能力。 • 硬度与抗压强度有联系，但又有很大区别。抗压强度是固体抵抗整体破坏时的阻力，
而硬度则是固体表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。因此，硬度指标更接近于 钻掘过程的实际情况。因为回转钻进中，岩石破碎工具在岩石表面移动时，是在局部 侵入（可能非常微小）的同时使岩石发生剪切破碎。工具压入岩石是很难的，而压入 后剪切破岩却较容易。所以我们说，硬度对钻掘工程而言是一个主要力学性能参数。 • 影响岩石硬度的因素也可分为自然因素和工艺因素两大类： • （1）岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多，胶结物的硬度越大，岩石的颗粒越 细，结构越致密，则岩石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙发育的岩石硬度将 会降低。 • （2）岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的 影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小，平行于层理的硬度最大，两者之间可相差 1.05～1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律，并可利用 这一现象来实施定向钻进。 • （3）在各向均匀压缩的条件下，岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石，随着围 压增大，其硬度值增长越快。 • （4）一般而言，随着加载速度增加，将导致岩石的塑性系数降低，硬度增加。 • 岩石硬度可分为普氏硬度和摩氏硬度。系数分为普氏硬度系数和摩氏硬度系数。
痕的深度分十级来表示硬度。最软者为滑石，最硬者为金刚石，共有十种矿 物，定为十级，分别为：滑石1（硬度最小），石膏2，方解石3，萤石4，磷 灰石5，正长石6，石英7， 黄玉8，刚玉9，金刚石10。 • 硬度值并非绝对硬度值，而是按硬度的顺序表示的值。莫氏硬度仅为相对硬 度，比较粗略。虽滑石的硬度为1，金刚石为10，刚玉为9，但经显微硬度计 测得的绝对硬度，金刚石为滑石的4192倍，刚玉为滑石的442倍。莫氏硬度 应用方便，野外作业时常采用。
结构、构造及外形特征等均与地质作用密切相关。 • 岩石也是构成各种地质构造和地貌的物质基础。了解岩石的结构与构造特征，
有助于分析钻孔钻进岩性、分析目标层位的地质、水文地质及瓦斯地质特征，
。 有利于提前对水害防治及煤与瓦斯突出防治做准备
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第Hale Waihona Puke 章 地质基础知识• 第一节 岩石概念
• 二、岩石的分类 • 岩石按照成因可以分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。 • 1、火成岩 • 火成岩，亦称为岩浆岩，是高温熔融状态的岩浆侵入到地壳不同深度或喷出
剥蚀、搬运后，在一定地质条件下沉积、固结成岩而形成的新岩石。煤层是 由古代植物的形成可以燃烧的沉积岩层。沉积岩是煤矿地质研究的主要岩石。 • 3、变质岩 • 地壳上已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩），由于高温、高压和外来 物质的渗入，而引起其化学成分，结构及构造的改变形成的新岩石。 • 地球表面的岩石以沉积岩为主，约占地壳面积的75%，海洋底几乎全部为沉 积岩覆盖。地壳较深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。火成岩 占整个地壳体积的64.7%，变质岩占27.4%，沉积岩占7.9%。 • 虽然三大类岩石在成因和特征上有严格的区分界限，但相互之间存在过渡的 关系。例如在矿井井下火成岩侵入处，存在变质岩与沉积岩之间的渐变过程。 在地球的发展演变过程中，由于地质作用的复杂性、多期性和漫长性，三大 类岩石之间可以相互转化的。
• 通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的，如：
• （1）极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等）
• （2）坚硬岩石 f=8～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等）
• （3）中等坚固岩石 f=4～6（如普通砂岩，铁矿等）
• （4）软岩石 f=0.8～3（如黄土、仅为0.3）
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 四、岩石的钻屑（岩芯粉）特征 • 灰岩 • 砂岩 • 泥岩 • 砂质泥岩与泥质砂岩
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第一章 地质基础知识
• 第二节 地质构造
• 一、地质构造的概念 • 地质构造（简称构造）是指在地壳运动的作用下，岩层改变原始的埋藏状态
（原始状态一般呈水平或近水平且在一定范围内连续完整）所产生的变形或 变位的形迹。 • 二、地质构造的类型 • 地质构造的表现形式是多种多样的，有简单的，也有复杂的。就简单的而言， 在一定范围（一个井田或一个矿区）内，可归纳为单斜构造、褶皱构造和断 裂构造三种基本类型，如“图 地质构造类型示意图”。
• 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的 概念。
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 三、岩石的硬度 • 2、摩氏硬度 • 摩氏硬度是由德国的矿物学家摩氏(Frederich Mohs)首先提出来的，作为评判
矿物硬度的标准。 • 应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕， 用测得的划
煤矿井下钻探技术
二〇一三年十二月十九日
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前言
• 1、不要昧着良心干活。 • 2、要考虑他人的安全。 • 3、杜绝 • （1）真的“假孔” • （2）假的“真孔”
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 一、岩石概念 • 岩石是一种或一种以上矿物组成的集合体，具有一定的结构、构造特征，是
地质作用的产物。 • 岩石一般具有以下几个特点： • 1、大多数岩石是矿物的天然集合体，由一种或多种矿物按一定方式结合而成。 • 2、岩石具有一定的结构、构造特征。 • 3、岩石是地球形成发展过程中地质作用的产物。岩石的化学成分、矿物成分、
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 三、岩石的硬度
• 岩石硬度可分为普氏硬度和摩氏硬度。系数分为普氏硬度系数和摩氏硬度系 数。
• 1、普氏硬度
• 普氏硬度的大小是用坚固性系数表示，又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值。
• f=R/100
• 式中：
•
f—普氏硬度系数，无因次；
•
R—为岩石标准试样的单向极限抗压强度值，kg/cm2。
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 三、岩石的硬度 • 岩石的硬度是反映岩石抵抗外部物体压入（侵入）其表面的能力。 • 硬度与抗压强度有联系，但又有很大区别。抗压强度是固体抵抗整体破坏时的阻力，
而硬度则是固体表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。因此，硬度指标更接近于 钻掘过程的实际情况。因为回转钻进中，岩石破碎工具在岩石表面移动时，是在局部 侵入（可能非常微小）的同时使岩石发生剪切破碎。工具压入岩石是很难的，而压入 后剪切破岩却较容易。所以我们说，硬度对钻掘工程而言是一个主要力学性能参数。 • 影响岩石硬度的因素也可分为自然因素和工艺因素两大类： • （1）岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多，胶结物的硬度越大，岩石的颗粒越 细，结构越致密，则岩石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙发育的岩石硬度将 会降低。 • （2）岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的 影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小，平行于层理的硬度最大，两者之间可相差 1.05～1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律，并可利用 这一现象来实施定向钻进。 • （3）在各向均匀压缩的条件下，岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石，随着围 压增大，其硬度值增长越快。 • （4）一般而言，随着加载速度增加，将导致岩石的塑性系数降低，硬度增加。 • 岩石硬度可分为普氏硬度和摩氏硬度。系数分为普氏硬度系数和摩氏硬度系数。
痕的深度分十级来表示硬度。最软者为滑石，最硬者为金刚石，共有十种矿 物，定为十级，分别为：滑石1（硬度最小），石膏2，方解石3，萤石4，磷 灰石5，正长石6，石英7， 黄玉8，刚玉9，金刚石10。 • 硬度值并非绝对硬度值，而是按硬度的顺序表示的值。莫氏硬度仅为相对硬 度，比较粗略。虽滑石的硬度为1，金刚石为10，刚玉为9，但经显微硬度计 测得的绝对硬度，金刚石为滑石的4192倍，刚玉为滑石的442倍。莫氏硬度 应用方便，野外作业时常采用。
结构、构造及外形特征等均与地质作用密切相关。 • 岩石也是构成各种地质构造和地貌的物质基础。了解岩石的结构与构造特征，
有助于分析钻孔钻进岩性、分析目标层位的地质、水文地质及瓦斯地质特征，
。 有利于提前对水害防治及煤与瓦斯突出防治做准备
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第Hale Waihona Puke 章 地质基础知识• 第一节 岩石概念
• 二、岩石的分类 • 岩石按照成因可以分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。 • 1、火成岩 • 火成岩，亦称为岩浆岩，是高温熔融状态的岩浆侵入到地壳不同深度或喷出