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1、煤矿地质学,西安科技大学樊怀仁,一、地质学、煤矿地质学的研究对象和任务,地质学是研究地球的一门自然科学。当前主要是研究固体地球的外层岩石圈，研究的内容包括：地球内部组成物质的成分及其形成、分布和演化规律；地球内部结构和构造；地表形态的发展过程及其发育规律；勘察地下资源的方法等。煤矿地质学的研究对象主要是煤矿建设、生产过程中出现的各种地质问题，包括煤层赋存、地质构造、水文地质、工程地质、瓦斯地质、煤尘等方面的情况。煤矿地质学运用地质学的基础理论，查明影响煤矿建设、生产的各种地质因素及其规律性，研究相应的处理方案和措施，保证煤炭资源的正常开采与合理利用。煤矿地质学的任务是研究从矿井基本建设开始直至
2、开采结束为止全过程中的所有地质现象，找出其规律，解决煤矿建设、生产中出现的各种地质问题。,二、地质作用,由自然动力促使地球物质组成、内部构造和外部形态发生变化与发展的过程称为地质作用。其中，作用于整个地壳或岩石圈，能源主要来自地球本身的称内力地质作用；作用于地壳表层，能源主要来自地球以外的称外力地质作用。（一）内力地质作用1、构造运动：由地球内动力引起地壳(或岩石圈)组成物质变形变位的机械运动过程 。2、地震作用：它是岩石圈内积聚的能量聚然释放而引起的大地颤抖。 3、岩浆作用：岩浆形成、活动直至冷凝成岩的过程称为岩浆作用。 4、变质作用：指地壳中原有的岩石受物理和化学条件变化的影响，使其结构、
3、构造和矿物成分等发生变化而形成一种新的岩石的过程。,（二）外力地质作用 大气、水和生物在太阳辐射能、重力能和日月引力等影响下产生的动力对地壳表层进行的各种作用，统称外力地质作用。 1、风化作用风化作用是指岩石在地表条件下，由于温度变化，水或水溶液以及生物活动等影响而发生的机械破裂和化学分解作用。2、剥蚀作用剥蚀作用是指地表水体、地下水、冰川和风等介质在运动状态下对地壳表层岩石进行破坏并将破坏产物搬走的过程。3、搬运作用风化、剥蚀作用的产物，被流水、海洋、风、冰川等运动介质以机械或化学的方式转移到他处的过程称为搬运作用。4、沉积作用搬运过程中的物质，由于搬运介质能量减弱或物理化学条件的改变以及生
4、物作用等因素的影响，在适当的环境停顿堆积的过程称为沉积作用。5、成岩作用松散沉积物被覆盖与原介质隔绝逐渐固结成岩，直至遭受变质作用或风化作用之前的各种物理，化学、生物作用统称为沉积岩的成岩作用。,三、矿物和岩石,一） 矿物1、概念：由一种或多种元素在各种地质作用下形成的自然产物。具有比较固定的化学成分和比较固定的外表形态。以固态为主，有少数液态和气态矿物。2、矿物的主要特征颜色、条痕、光泽、硬度、解理、断口 2、常见矿物简介石英、长石、云母、方解石、白云石、高龄石、蒙脱石、伊利石等。,二）岩浆岩,岩浆岩是由来自地球内部的熔融物质（岩浆），在不同地质条件下冷凝固结而成的岩石。当岩浆由火山通道喷溢
5、出地表凝固形成的岩石，称喷出岩或称火山岩。常见的火山岩有玄武岩、安山岩和流纹岩等。当岩浆上升未达地表而在地下一定深度凝结而形成的岩石称侵入岩，按侵入部位不同又分为深成岩和浅成岩。花岗岩、辉长岩、闪长岩是典型的深成岩。花岗斑岩、辉长玢岩和闪长玢岩是常见的浅成岩。,三）沉积岩,1、概念：在地表常温、常压条件下，由风化物质、火山碎屑、有机物等经搬运、沉积和成岩作用形成的层状岩石。组成沉积岩的物质来自陆地上已生成的各类岩石，它们称为沉积岩的母岩(或源岩)。除以上母岩外，火山喷出物、生物物质、水体中的化学沉淀物也是沉积岩的组成部分。沉积岩在地表分布则甚广，约占陆地面积的75%，而海底几乎全部为沉积物所覆
6、盖。煤系全部为沉积岩。2、分类：按成因沉积岩可分为碎屑岩、粘土岩和化学岩(包括生物化学岩)。3、常见的沉积岩碎屑岩：按粒度划分：砾岩、粗砂岩、中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩 按成分划分：石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩 按胶结物划分：硅质砂岩、泥质砂岩、铁质砂岩、钙质砂岩粘土岩：泥岩、页岩化学岩：石灰岩、白云岩4、主要特征层理构造、层面构造、生物化石,四）变质岩,1、概念：地壳内早先形成的岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩)为适应新的温度和压力条件，在不断发生整体熔融的固态前提下，矿物成分和岩石结构发生不同程度的变化，称为变质作用。经过变质作用后形成的岩石称变质岩。2、分类：根据变质作用类型的不同，可将变质
7、岩分为5类：动力变质岩、接触变质岩、区域变质岩、混合岩和交代变质岩。3、常见的变质岩：糜棱岩、碎裂岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大理岩、石英岩。,四、地层系统与地质年代,地层是指在某一地质年代因岩浆活动形成的岩体及沉积作用形成的地层的总称。所谓的地层是指在地壳发展过程中形成的各种成层和非成层岩石的总称。从岩性上讲，地层包括各种沉积岩、岩浆岩和变质岩；从时代上讲，地层有老有新，具有时间的概念。地层系统按等级划分为宇、界、系、统、阶、亚阶等六个地层单位。地质年代按等级划分为：宙、代、纪、世、期、亚期等六个地质年代单位。,五、地质构造,地质构造是指组成地壳的岩石（岩体）在内、外动力地质作用下发生的
8、变形与变位，而形成的各种（构造）现象，诸如褶皱、断裂、节理等 。（一）褶皱岩层受到构造作用后，在保持连续性的情况下产生的弯曲变形称为褶皱构造。通常把褶皱构造中的一个单独的弯曲称为褶曲。1、褶皱的基本形态褶皱构造有背斜和向斜两种基本形态。（1）背斜 中部岩层向上拱起的弯曲，正常情况下，两侧岩层向外倾斜。在同一水平面上，中心部分岩层时代较老，两侧岩层依次变新，并且两边对称出现。（2）向斜 中部岩层向下凹陷的弯曲，正常情况下，两侧岩层向内倾斜。在同一水平面上，中心部分岩层时代较新，两侧岩层依次变老，并且两边对称出现。,岩层产状,（二）断裂构造,岩层受构造应力作用超过其强度时就会发生裂缝或错断，破坏了
9、岩体的完整性而形成断裂构造。断裂构造主要分为节理和断层两大类。凡岩体沿破裂面没有明显位移或仅有微量位移称为节理；岩体沿破裂面两侧发生了明显的位移或较大错动称为断层。,（1）断层要素,断层的基本组成部分叫断层要素，主要有断层面、断层线、断层带、断盘及断距等。断层面 指岩层发生位移的错动面。它可以是平面或曲面，断层面的产状可用走向、倾向及倾角来表示。断层线 指断层面与地面的交线。它反映断层在地表的延伸方向，可以是直线或曲线。断层带 较大的断层错动常形成一个带，包括断层破碎带与影响带。断盘 断层面两侧相对位移的岩块称为断盘。在断层面上部的岩块称为上盘，下部的岩块称为下盘。若断层面直立则无上下盘之分。
10、断距 指断层两盘相对错开的距离。岩层原来相连的两点，沿断层面错开的距离称为总断距，总断距的水平分量称为水平断距，铅直分量称为铅直断距。,2、断层分类,按断层的两盘相对位移情况，将断层分为正断层、逆断层和平移断层。A、正断层正断层的基本特征是上盘相对下移，下盘相对上移。它一般是受水平张应力或垂直作用是上盘向下滑动形成的。在野外有时见到数条正断层排列组合在一起形成阶梯式断层、地垒和地堑等。阶梯式断层： 岩层沿多个平行的断层面同一方向依次下降形成。地垒： 两边岩层沿断层面下降，中间岩层相对上升形成。地堑： 两边岩层沿断层面上升，中间岩层相对下降形成。B、逆断层逆断层的基本特征是上盘相对上移，下盘相对
11、下移。逆断层一般是受水平压力沿着、剪切破裂面形成的，所以常与褶皱同时伴生。C、平移断层平移断层是断层两盘相对水平位移的断层。,六、煤及煤系,（一）成煤作用1、成煤作用煤是植物残骸经过复杂的生物化学、物理化学以及地球化学变化转变而来的，由植物死亡、堆积一直到转变为煤要经过一系列的演变过程，在这个转变过程中所经受的各种作用总称为成煤作用。成煤作用大致可分为两个阶段。第一阶段主要发生于地表的泥炭沼泽、湖泊以及浅海滨岸地带，植物死亡后的遗体在各种微生物的参与下，不断地分解、化合、聚积，在这一阶段中起主要作用的是表生的生物地球化学作用，结果使低等植物转变为腐泥，高等植物则形成泥炭，因此成煤作用的第一阶段
12、称为腐泥化阶段或泥炭化阶段；已形成的泥炭或腐泥，由于地壳沉降等原因被沉积物覆盖掩埋于地下深处，成煤作用就进入第二阶段，即煤化作用阶段。在成煤作用的第二阶段中，起主导作用的是使煤在温度、压力条件下进一步转化的物理化学作用，即煤的成岩作用和变质作用。泥炭转变为年青褐煤所经受的作用，称作成岩作用，从年青褐煤再转变为老褐煤、烟煤、无烟煤所经受的作用，称为变质作用。,成煤作用,2、成煤的必要条件,1、植物条件 成煤的物质基础；2、气候条件 影响植物生长，同时影响植物的分解；3、自然地理条件 泥炭沼泽和能够形成泥炭沼泽的环境；4、地壳运动条件 提供成煤环境和形成厚煤层的条件。,（二）煤的物质组成,煤的组成
13、可分为有机质和无机质两大部分，有机质主要由 C、H、0、N、S等元素组成，是复杂的高分子有机化合物，是煤的主要组成部分，不同的煤，元素组成是不同的。煤中的无机质包括矿物质和水分，它降低了煤的利用价值，不同的煤，无机质的数量和性质各不相同。1、煤的水分（M）煤都含有水分。水分来源有几个方面，一是成煤植物本身就含有水分，在泥炭沼泽堆积时又吸收了水，成煤过程中，水分逐渐减少，但不能完全除去。二是煤层形成后地下水进入煤的裂隙中。三是煤层在开采时人工喷水。洗选时煤泡在水中，运输、堆放过程中接触到雨雪，空气中的水气也能进入煤中。2、煤的灰分(A)煤的灰分是指煤中所有可燃物质完全燃烧，煤中矿物质在一定温度下
14、产生分解、化合等复杂反应后剩下的残渣。煤的灰分来自煤中的矿物质，但其组成和质量与矿物质不同。所以煤灰不是煤中原有的成分，而是矿物质燃烧后形成的新产物。煤灰的质量通常低于矿物质的质量。煤的灰分是煤质的重要指标。,3、煤的挥发分(V)称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样lg，在隔绝空气、900土10的高温下加热7min，煤样减轻的质量占原煤样质量的百分数，减去煤的内在水分（Mad），即为煤样的挥发分产率，用符号Vad表示。由于煤中的水分和矿物质的含量是变化的，而煤的挥发分只与有机质的性质有关，为了消除水分和矿物质对挥发分的影响，必须把空气干燥煤样基准 (Vd,%) 换算为干燥无灰基准(Vdah，%
15、), 才能反映有机质的特性。4、煤的固定碳（FC）煤的固定碳是指从煤中除去水分、灰分、挥发分后的残留物，其产率是通过测定煤的水分、灰分和挥发分后，用计算方法求出的。5、煤的元素分析煤的元素分析是指测定煤中有机质的主要元素含量的过程。煤的有机质主要由C、H、0、N、S等元素组成，还有少量的P和金属元素，其中C、H、0占95%以上。煤的元素分析就是测定这些元素的百分含量。,（三）煤的化学工艺性质,煤的化学工艺性质是指煤在加工利用过程中表现出来的化学工艺特性，包括煤的发热量、煤的粘结性和结焦性、煤的可磨性、煤的热稳定性、煤对CO2的反应性、煤的灰熔点和结渣性、煤的着火点、煤的可选性等。影响煤化学工艺
16、性质的因素是煤岩成分、煤级、煤的风氧化程度和还原程度，而煤的化学工艺性质则决定了煤的利用方向。1、煤的发热量煤的发热量是指单位质量的煤完全燃烧所产生的全部热量，以符号Q表示。2、煤的粘结性和结焦性煤的粘结性是指煤粒（直径小于0.2mm）在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质形成焦块的能力；煤的结焦性是指煤粒隔绝空气受热后能否生成优质焦炭的性质。煤的粘结性是结焦的必要条件，结焦性好的煤，粘结性也好；粘结性差的煤，其结焦性一定很差。3、煤的抗碎强度指一定粒度的煤样自由落下后抗破碎的能力。抗碎强度与煤级、煤岩成分、矿物含量、煤的风氧化程度有关。,（四）煤的分类,煤种分带示意图,（五）含煤岩系,含煤
17、岩系：指一套在成因上有共生关系并含有煤层的沉积岩系。其同义词有含煤沉积、含煤地层、含煤建造、煤系等。含煤岩系的简称即“煤系”。含煤岩系是具有三维空间形态的沉积实体，是特指含有煤层的一套沉积岩系，是充填于含煤盆地的具有共生关系的沉积总体。含煤岩系的顶底界面不一定是等时性界面，即可以是等时的也可以不等时的。含煤岩系具有其独特的岩性特征。含煤岩系一般是在潮湿气候条件下沉积的，其颜色主要以灰色、灰绿色及黑色的沉积岩组成，含有一定的杂色岩石；主要的岩石类型有各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥质岩、碳质泥岩、煤、粘土岩、石灰岩，以及少量的砾岩等，有的还含有油页岩、硅质岩等，这些岩石一般交互出现；岩性变化较大、不同
18、地区具有明显的差异，即不同时代、不同地区的含煤岩系，其岩性组成差异很大，这主要取决于含煤岩系沉积时的古地理和古构造；经研究和对比，含煤岩系中往往含有厚度不等的火山岩及火山碎屑岩，因为火山作用可为成煤物质繁衍提供大气及土质条件；含煤岩系中含有大量植物化石，也有的含有较丰富的动物化石及各种结核；含煤岩系一般具有较好的旋回结构。,1）煤层的结构,煤层包含煤分层和岩石夹层，不含夹石层者称为简单结构煤层；反之，含有夹石层者则称为复杂结构煤层。煤层中的岩石夹层俗称夹矸。夹矸一般为粘土岩、炭质泥岩或粉砂岩，有时为石灰岩、硅质岩、油页岩、细砂岩或砾岩。2）煤层的顶底板在正常地层层序情况下，直接位于煤层之下的岩
19、层，称为煤层底板；而煤层的直接上覆岩层，称为煤层顶板。,地质构造复杂程度的分类,1简单构造2中等构造3复杂构造4极复杂构造,煤层的稳定程度分类,1稳定煤层2较稳定煤层3不稳定煤层4极不稳定煤层,煤层开采情况划分,可采煤层可采煤层包括全区可采煤层、大部分可采煤层、局部可采煤层，即包括勘查区内的主要可采煤层和次要可采煤层。可采煤层应估算资源储量。 煤层的可采程度全区可采煤层：指在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区)，煤层的采用厚度、灰分、硫分、发热量全部或基本全部符合规定的资源量估算指标，可以被开采利用的煤层。,局部可采煤层：指在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区)，大致有三分之一左右分布
20、比较集中的面积，其煤层的采用厚度、灰分、硫分、发热量全部或基本全部符合规定的资源量估算指标，可以被开采利用的煤层。大部分可采煤层：指在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区)，可采程度介于全区可采煤层和局部可采煤层之间的煤层。不可采煤层在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区)，其煤层的采用厚度、或灰分、或硫分、或发热量不符合规定的资源量估算指标，或符合的面积只占很小的比例；或者虽然占有一定的面积，但分布零星，不便或不能被开采利用的煤层。不可采煤层是否计量，根据具体情况确定。,七、矿井水文地质,（一）地下水的概念地下水是指埋藏在地表以下，储存在岩石空隙中的水。它主要以气态水、吸着水、薄膜水、毛
21、细水和重力水等几种形式存在于岩石空隙中。（二）含水层与隔水层岩石能含水的基本前提是岩石具有空隙。岩石(包括坚硬的和松散的)内部并不是致密的，有许多相互连通的孔隙、裂隙和洞穴，故地下水可在岩石中通过，岩石能被水透过的这种性能，称为岩石的透水性。能透水的岩层叫透水层。透水性最好的岩石是岩溶发育的石灰岩和白云岩，以及空隙大的砾岩和砂岩。而有些岩石(如泥岩、页岩)，虽有很多的空隙，但因它们太小或彼此间很少连通，地下水很难在其中流动，这种透水性能差，对地下水的运动、渗透起着阻滞或阻隔作用的岩层，称为隔水层或不透水层。透水层和不透水层在自然界是相对的，当某种岩层较其顶底板岩层的透水性能都好时，则其本身为透
22、水层，而其顶底板岩层则起着隔水作用成为水隔水层。自然界中也有能透水而不含水的情况，能透水的岩层处于地下水位以上部分就是如此。所以，所谓含水层是指能透水且含有地下水的岩层。含水层的形成必须同时具备三个方面的条件。即岩层具有连通的空隙、隔水地质条件和足够的补给水源。,（三）地下水的分类,1、按地下水的埋藏条件分类1）上层滞水是指埋藏在离地表不深的饱气带中局部隔水层上的重力水。2）潜水潜水是指埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上，且具有自由水面的重力水。3）承压水充满于上、下两稳定隔水层之间的含水层中的重力水。,2、按含水层空隙性质分类：1）孔隙水储存于疏松岩层孔隙中的水，称为孔隙水。2）裂隙水埋藏于
23、基岩裂隙中的地下水称为裂隙水。3）岩溶水岩溶是发育在可溶性岩石地区的一系列独特的地质作用和现象的总称。这种地质作用包括地下水的溶蚀作用和冲蚀作用。埋藏于溶洞溶隙中的重力水，称为岩溶水。岩溶发育必须具备的条件是：有透水的可溶性岩层(灰岩、石膏、盐岩及白云岩)存在，运动于可溶性岩层中的水具有侵蚀性，岩石具有裂隙，水不停地流动。岩石的溶解度越大，透水性越好，水的侵蚀性越大，水的交替越强烈，则岩溶也越发育。,（四）矿井充水条件,在矿井建设和生产过程中，各种类型水源进入采掘空间的过程称为矿井充水；进入到工作面及井巷内的水，称为矿井水。矿井充水的形式有渗入、滴人、淋入、流人、涌人和溃人等等，当涌入或溃入井
24、巷的水量大，来势猛时，称为突水。1、矿井水的来源矿井充水的水源有四种，即矿体及围岩空隙中的地下水、地表水、老窑积水和大气降水，前三种可称为矿井充水的直接水源，而大气降水往往是间接水源或者是控制因素，即矿井水可归结为一个总根源大气降水。当然，大气降水渗入有时也可以成为直接水源。,2、矿井水的防治1）地表防治水地表防治水是指在地表修筑防排水工程，防止或减少大气降水和地表水渗入矿井。地表防治水主要有五种措施。合理选择井筒位置；河流改道；铺设人工河床；修筑排(截)水沟；堵漏2）井下防治水探放水是防止水害发生的重要方法之一，尽管其并不能将所有的水害威胁都探明，但必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。在受
25、水害威胁的地段，预留一定宽度和高度的煤层不采，使工作面和水体保持一定距离，以防止地下水或其它水源溃人工作面，所留的煤层叫防水煤柱。为了使井下局部地区的涌水不致波及其它地区或为了堵截水源，需在适当地点建筑截水建筑物(防水闸)，将开采区与水源隔离。防水闸分为防水闸门和防水墙两种。含水层的疏排是利用抽水或放水的方法，使含水层疏干或使其水压降低，从根本上消除任何突水的可能。3、注浆堵水所谓注浆堵水，就是利用注浆技术将制成的浆液压人地层空隙，使其扩张凝固硬化来加固地层并堵截补给水源的通道。,八、资源储量分类,煤炭资源/储量系指地下埋藏的具有一定工业价值和一定地质研究程度的煤炭资源数量。 （一）资源储量分
26、类依据现行规范对资源储量的分类是依据可行性评价程度、矿床开采的经济意义和地质研究程度来划分的。1、可行性评价程度可行性评价程度分为概略研究、预可行性研究和可行性研究三种。 2、经济意义根据采矿时经济意义具体情况分为以下四种情况。A、经济的其数量和质量是依据符合市场价格的生产指标估算的，在可行性研究或预可行性研究当时的市场条件下开采，技术上可行、经济上合理、环境等其他条件允许，即每年开采煤炭的平均价值能满足投资回报的要求。B、边际经济的在可行性研究或预可行性研究当时，其开采是不经济的，但接近于盈亏边界，只有在将来由于技术、经济、环境等条件的改善或政府给予其他扶持的条件下才可变成经济的。C、次边际
27、经济的在可行性研究或预可行性研究当时，开采是不经济的或技术上不可行的，需大幅度提高矿产品价格或技术进步使成本降低后，方能变为经济的。D、内蕴经济的仅通过概略研究做了相应的投资机会评价，未做可行性研究或预可行性研究。由于不确定因素多，无法区分其是经济的、边际经济的、还是次边际经济的。,3、地质可靠程度,A、探明的煤炭资源储量的地质可靠程度探明的煤炭资源储量在地质可靠程度方面必须符合下列条件：（1）煤层的厚度、结构已经查明，煤层对比可靠，可采煤层的连续性已经确定，煤类、煤质特征及煤的工艺性能已经查明，岩浆岩对煤层、煤质的影响已经查明；（2）煤层底板等高线已严密控制，落差等于和大于30m的断层已经详
28、细查明（在地震地质条件好的地区，落差等于和大于20m的断层已经详细查明）；（3）各项勘查工程（物探、钻探、采样及其他等）已达到勘探阶段的控制要求。B、控制的煤炭资源储量的地质可靠程度控制的煤炭资源储量在地质可靠程度方面必须符合下列条件：（1）煤层的厚度结构已经查明，煤层对比可靠，可采煤层的连续性已基本确定、煤类、煤质特征及工艺性能已基本查明，岩浆岩对煤层、煤质的影响已基本查明；（2）煤层底板等高线已基本控制，落差50m的断层已经基本查明；（3）各项工程（物探、钻探、采样及其他等）已达到详查阶段的控制要求。C、推断的煤炭资源储量的地质可靠程度推断的煤炭资源量在地质可靠程度方面必须符合下列条件：（
29、1）煤层的厚度、结构已初步查明，煤层对比基本可靠，煤类和煤质特征已大致确定；（2）煤层产状已初步查明，煤层底板等高线已大致控制；（3）各项勘查工程（物探、钻探、采样及其他等）已达到普查阶段的控制要求。D、预测的资源量在相应的勘查工程控制范围内，对煤层层位、煤层厚度、煤类、煤质、煤层产状、构造等均有所了解后所估算的资源量。,固体矿产资源储量分类表,九、主要地质图件,地质工作者通过现场编录及生产勘探取得大量地质原始资料，并经过对这些资料分析研究及综合整理，编制出反映各种地质特征(如煤层赋存情况、地质构造及水文地质情况等)、勘探工程和井巷采掘工程的布置情况及其相关资料的图件，称为地质图件。它是编制矿
30、山设计、制定生产计划、指导采掘生产及矿产储量管理等的主要依据。与煤矿生产有关的主要地质图件包括地形地质图、地质剖面图、水平切面图、煤层底板等高线图、煤岩层对比图、地层综合柱状图及水文地质图等。,（一）地形地质图,1、概念地形地质图是表示研究区的地形特征、地层、矿层分布、岩层产状及地质构造特征的图件。在新地层覆盖区，把上覆岩层揭去，反映基岩面的各种地质现象的地质图件称为基岩地质图。2、内容地形地质图是以地形图为底图，通过地质调查及生产勘探而编制成的图件。煤矿生产过程中的地形地质图采用的比例尺一般为l：10000或1：5000，在地质构造复杂的地区可采用1：2000的比例尺。图中内容包括地形地物、
31、地质界线、勘探工程及其它。地形地物主要有地形等高线、地面建筑物、构筑物、地表水体、公路、铁路、桥梁、车站、三角点、高压线、经纬线及指北方向等。地质界线包括各时代的地层分界线(系、统、组)、不整合面界线、滑坡范围、标志层、矿层露头线、褶曲轴线、断层线及岩层产状等。各种地质界线必须注明其代号或名称，如地层系统编号、标志层及矿层的编号、褶曲及断层名称等，如有火成岩的侵入或喀斯特陷落柱出现，应圈定其在地表或基岩面上的分布范围。勘探工程包括钻孔、坑探工程(探槽、探井、探巷)、井筒位置、主要老窑等。其它包括井田边界、剖面线、勘探线及其编号、井筒标高、矿体采掘范围、最高洪水水位线、图名、图签、图例和比例尺等
32、。,3、作用,地形地质图是煤矿矿井设计和生产的基本图件之一；是设计部门用来选择运输干线及供电线路，确定井口、工业广场、建筑石料场等位置，考虑保护农田，寻找水源等不可缺少的图件；是生产部门用来编制井上下对照图，注意地下开采对地表的影响，防止建筑物布置在煤层的上部造成压煤现象等的重要图件；是勘探部门布置生产勘探工程等工作必备的基础图件。,（二）地质剖面图,1、概念所谓地质剖面图，是指沿铅垂方向，将大地切开，反映切开断面上岩层及构造形态的图件，其中沿岩层走向切的剖面叫纵向剖面，沿岩层倾向切的剖面叫横向剖面。由于横向剖面反应构造形态最清楚，因此地质上讲的剖面图一般是指横向剖面图。生产矿井一般是沿勘探线
33、或主要巷道轴线方向编绘地质剖面图，以反映煤层的构造形态及其与井巷工程之间的关系。剖面图是分析地质构造，编制其它综合地质图件，进行采掘设计，确定煤柱留设和布置矿井地质勘探的基础资料。2、内容地质剖面图的主要内容包括：剖面切过的地形、地物、经纬线、水平标高线；地层界线、断层、火成岩侵人体、喀斯特陷落柱；煤层、标志层及其名称和编号，其它有益矿层；勘探工程，并注明钻孔编号、孔口标高、终孔深度、煤层及夹矸厚度；小窑、生产矿井井筒、井巷工程、采空区、井田边界、保安煤柱线及开采水平高程线。地质剖面图应注明剖面线方向、比例尺、图例和图签。3、作用地质剖面图的作用在于它能直接反映研究区构造特征和煤层赋存情况、地
34、质体的空间特征，反映对煤层和构造的控制和研究程度，为生产设计及实施勘探工程提供依据，同时它也是编制其它地质图件的基础。矿井勘探及生产过程中的地形地质图、煤层底板等高线图、水平切面图等一般均根据地质剖面图来编制。,（三）水平切面图,1、概念反映某一水平地质情况和井巷工程的图件，称之为水平切面图。在煤矿生产中，水平切面图是沿某一开采水平进行编制的。2、内容（1）地质界线图上要反映该水平所切过的各煤层、标志层、含水层、地层界线、断层的迹线、煤层的厚度及产状、褶曲轴线、火成岩在该水平的分布范围、水平面切过的喀斯特陷落柱边界线等。（2）井巷及勘探工程图上要反映该水平所切过的及其附近的所有工程，包括：该水
35、平切过的井底车场、运输大巷、石门、煤巷、井筒及钻孔等。（3）其它主要有：地质剖面线、经纬线、指北方向线、井田边界线、煤柱线等。3、作用由于水平切面图能反映该水平全部地质情况及井巷工程，所以它是煤矿生产中运用最广、作用最大的图件之一。特别是在煤层层数多、层间距小、地质构造较复杂、倾斜及急倾斜煤层地区，它是该水平开拓布置、井巷设计和掘进施工不可缺少的图件。同时，水平切面图常作为矿井生产设计该水平巷道系统的底图。,（四）煤层底板等高线图,1、概念煤层底板等高线图是反映某一煤层空间形态特征的图件。它是利用煤层底板等高线(底板相同标高点的连线)来表示煤层在空间的起伏及断裂情况。它可以帮助我们了解煤层层面
36、的立体概念，掌握煤层产状变化和地质构造变化，是煤矿生产中最重要的图件之一。一般生产矿井，特别是倾斜和缓倾斜煤层矿井都必需编制这种图件。2、内容煤层底板等高线图一般采用的比例尺为l：10000或1：5000。构造复杂的井田、井型较小的矿井及反映一个采区或采面的煤层底板等高线图，一般采用1：2000的比例尺。图件中主要包括以下内容：（1）地形地物地面河流、铁路、主要地物(如工业广场、居民点、高压线路)及地形等高线等。（2）地质界线煤层露头线，煤层风氧化带界线，煤层分叉界线，火成岩侵入界线，陷落柱界线，古河床冲刷煤层的界线，煤层底板等高线，断层与煤层的交线及断层的编号、倾角和落差，褶曲枢纽线等。,（
37、3）井巷工程穿过编图煤层的全部井上下钻孔、勘探线及编号、生产矿井的巷道、老窑及采空区范围、井简(主、副、风井)的位置、井下回采工作面范围及编号、回采进度界线及探煤点煤厚等。（4）其它经纬线、井田边界线、见煤钻孔小柱状，其中包括见煤点煤层底板标高和煤层厚度及夹矸厚度(均以真厚度表示)、煤质主要指标小表、储量分级线、块段界线及编号、储量计算块段表(包括块段内平均倾角、平均厚度、储量级别及储量)等。3、作用煤层底板等高线图是煤矿井巷布置、编制生产计划、安排采掘生产的重要依据；是分析地质构造规律、布置生产勘探、进行储量计算的基础图件；同时，编制煤层顶板岩性分布图、瓦斯地质图等分析图件，均以其为底图进行
38、编制。,（五）地层综合柱状图,将工作区所见的地层，根据其岩性、厚度及间距等，按先后次序自上而下综合成柱状，称之地层综合柱状图。地层综合柱状图主要反映工作区的地质时代、各地层的厚度、岩性及煤层等情况。比例尺一般为1：2001：1000，对标志层、煤层要适当放大比例。其图中内容包括地层单位、岩性柱状、地层厚度、岩性描述等。地层综合柱状图是在地层及煤岩层详细对比的基础上，经过大量的原始数据的统计和综合而绘制出来的。在原始资料统计时，必须排除断层的影响，也不要把原生沉积变化误认为有断层通过。地层综合柱状图的编图方法比较简单，首先确定柱状图的比例尺，然后按一定的格式画好图头，从下到上，由老到新将地层单位
39、、岩性柱状、地层或煤岩层厚度、岩性描述等项逐一填人有关栏内。在编图时应注意：岩性柱状要用规定的符号表示；如有不整合面或假整合面出现，要在岩性柱状图中表现出来；煤岩层的厚度一般要采用平均值，为了了解煤岩层厚度的变化情况，可将它的极值(最大值及最小值)写在厚度栏内；岩性描述应尽可能详细，并将标准化石或常见化石列出。,（六）煤岩层对比图将各种勘探工程所见到的煤岩层作成小柱状图，并选择其中主要煤层或标志层的底板为基准线，进行连线对比，称之为煤岩层对比图。,（七）水文地质图生产矿井最常见的水文地质图有充水性平面图、矿井富水性图、水文地质剖面图。其中，水文地质剖面图除反映地质情况外，还应反映许多水文地质内
40、容，例如含水层的分布、地下水的水位、地下水的流向、泉和溶洞的分布及必要的抽水资料等。,十、煤炭地质勘查阶段的划分及任务,1. 预查阶段预查：应在煤田预测或区域地质调查的基础上进行，其任务是寻找煤炭资源。预查的结果，要对所发现的煤炭资源是否有进一步地质工作价值做出评价。预查发现有进一步工作价值的煤炭资源时，一般应继续进行普查；预查未发现有进一步工作价值的煤炭资源，或未发现煤炭资源，都要对工作地区的地质条件进行总结。2. 普查阶段普查：是在预查的基础上，或已知有煤炭赋存的地区进行。普查的任务是对工作区煤炭资源的经济意义和开发建设可能性做出评价，为煤矿建设远景规划提供依据。,3. 详查阶段详查：是为矿区总体发展规划提供地质依据。凡需要划分井田和编制矿区总体发展规划的地区，应进行详查；凡不涉及井田划分的地区、面积不大的单个井田，以及不需编制矿区总体发展规划的地区，均可在普查的基础上直接进行勘探，不出现详查阶段。4. 勘探阶段勘探：是为矿井建设可行性研究和初步设计提供地质资料。勘探一般以井田为单位进行。勘探的重点地段是矿井的先期开采地段（或第一水平）和初期采区。勘探成果要满足确定井筒、水平运输巷、总回风巷的位置，划分初期采区。确定开采工艺的需要；要保证井田边界和矿井设计能力不因地质情况而发生重大变化，保证不致因煤质资料影响煤的洗选加工和既定的工业用途。,