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1、第一章矿井地质知识第1页，本讲稿共35页一、地质作用：地球自身动力引起的物质组成，内力构造、和地表形态变化与发展的作用。第2页，本讲稿共35页地质作用按其能源及作用场分为：第3页，本讲稿共35页二、地壳的物质组成1、门捷列夫周期表中的所有元素（几乎都存在地壳中）其中最主要的化学元素有：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H九种占地壳总重量的98.13而Al、Fe、Ca、Na、K、Mg占总重量的23其余90多种合起来占总重量的1.782、几个容易混淆的概念矿物：天然存在于地壳中的化合物或自然元素岩石：矿物组合而成的集合体矿石：岩石中含可利用的矿物造岩矿物：形成岩石的常见矿物第4页，本讲稿
2、共35页绿砂岩矿石第5页，本讲稿共35页 3 3、岩石分类、岩石分类（1）岩浆岩：地球内部的岩浆，沿地壳薄弱地带侵入或喷出地表，冷却凝固形成岩石。（2）沉积岩：沉积而成，沉积岩占地表面积75，占地壳体积5，岩浆岩占地表面积25，占地表体积95（3）变质岩：地壳中原有岩石受到高温、高压及化学活泼的气体或液体的影响，岩石的物理性质和化学性质发生变化，变成一种新的岩石称为变质岩。例如：石英砂岩石英岩 石灰岩、白云岩大理岩第6页，本讲稿共35页 4、沉积岩特征及其分类（1）特征 （2）分类 第7页，本讲稿共35页第二节第二节 地史的概念，煤的地史的概念，煤的形成和煤系形成和煤系第8页，本讲稿共35页一
3、、地史的概念一、地史的概念地球年龄大约有6070亿年，地壳的形成约有2030亿年，在各个时期内的地理环境与生物种群都不相同，形成的岩石和矿产也不相同，为了便于研究，通常根据地壳运动及古生物的发展，将地球的历史从古到今分为：太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五个代第9页，本讲稿共35页每个代又划分为若干个纪，每个纪又划分为二或三个世每个世又划分为若干个期世以上的划分与名称是世界统一的世以下名称是按各地实际情况划分的地质年代单位：代纪世期 地 层 单 位：界系统阶（一个地质年代时期内所形成的地层）第10页，本讲稿共35页二、煤的形成1、成煤过程植物 泥 炭 褐 煤 烟 煤 无烟煤 石墨第11页
4、，本讲稿共35页2、成煤条件（1）植物条件：一般植物遗体堆积1020m才能形成1m厚的煤，由此可见，大量植物的繁殖是成煤的重要条件之一。（2）气候条件：植物的大量生长受气候条件的直接影响，只有温暖潮湿的气候和充分的养分，才适合植物繁殖。（3）地理条件：成煤期间还必须具备适宜的地形环境，以使植物大量堆积，广阔湖泊及低洼地带，是聚煤的良好场所。（4）地壳运动条件：地壳运动对聚煤有着决定性作用，在聚煤期内地壳缓慢下降，才有利聚煤。以上4种彼此密切联系，缺一都难以形成有价值的煤田。第12页，本讲稿共35页三、煤系的概念在煤的形成过程中，煤层上下同时形成许多岩层，这些夹有煤层的岩层是在同一个成煤时期形成
5、的，称为某一地质时代的煤系地层。（1）煤系一般按其形成的时代来命名：例如：东北的侏罗纪煤系、华北的石炭二迭纪煤系（2）也可采用煤系发育好，研究较早的地区命名：如：华南的晚二迭纪煤系、在江苏龙潭、江西乐平等地研究较早，被称为龙潭煤系或乐平煤系。第13页，本讲稿共35页第三节第三节 煤的性质及工业分煤的性质及工业分类类第14页，本讲稿共35页不同性质的煤在工业上的用途不同，如炼钢的、发电的、民用的等等。因此，正确地对煤进行分类，对合理开发资源是非常重要的。下面我们了解一下煤的性质一、煤的物理性质（一）煤的的物理性质包括：光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电性等等（见书P7，表1-3）。第
6、15页，本讲稿共35页（二）煤的化学组成对煤质影响较大的元素有：碳、氢、氧、氮、硫、磷。碳：是煤中有机物质的主要成分，34080.5J/克热量，煤含碳随变质程度加深而增加。氢：是煤中重要的可燃物质，143188.5J/克 含氢量随变质程度加深而减少。氧：是煤中的不可燃物质，但可助燃，随变质程度加深而减少。氮：含氮量较少，仅占13%,煤燃烧时氮呈游离态，不产生热量，炼焦时转化成氨和其它氮化合物。第16页，本讲稿共35页硫：是煤中有害物质，燃烧时生成SO2（它能腐蚀锅炉，管道，污染空气，炼焦煤中的硫，降低钢铁质量，焦炭中含量每增加1，炼铁焦炭增加1824，溶剂消耗量增加20，高炉生产率降低20，国
7、家规定含硫不超过1，另外，开采高硫煤矿井，矿井水呈酸性，腐蚀性强，给矿井排水、提升、带来困难）。磷：也是有害物质（含磷高，不仅增加铁溶剂，焦炭消耗量，降低高炉生产率，还严重影响钢铁质量，国家规定炼焦煤含磷不超过0.01）。第17页，本讲稿共35页一、煤的工业分类（一）我国新的煤炭分类标准对烟煤国家新的煤炭分类标准主要采用两个指标（1）代表煤化程度的干燥无灰基挥发分V%（2）代表烟煤粘结指数GRr（简称）分类中对每一类煤均用两个汉语拼音的大写字母表示（如焦煤（JM）第18页，本讲稿共35页在新的煤炭分类国标中，还采用了数码编号表示煤的分类如气肥煤的编号是46、气煤有34、43、44、45共4个数
8、码编号 在编号中十位数代表干燥无灰基挥发分的大小：如无烟煤挥发分最小，十位数字为0，褐煤的挥发分最大，十位数最大（二）新的煤炭分类从褐煤和无烟煤之间共划分14个大类和17个小类（见书P8，表1-4）。第19页，本讲稿共35页第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征第20页，本讲稿共35页由于成煤条件及受地壳运动的影响不同，埋藏在地下的煤层的赋存状态存在明显差别。一、煤层赋存状态一、煤层赋存状态煤层是开采的对象，其赋存状态与采矿工作密切相关。煤层赋存状态由煤层的厚度、结构、倾角及稳定性构成。第21页，本讲稿共35页 1煤层厚度：煤层厚度差异较大，有的厚度只有几厘米，而有的则可达几十米，甚至百余
9、米，厚度不同开采技术也应不同。因此根据开采技术的特点，按煤层厚度不同分为三类煤层：1）厚煤层煤层厚度在3.5米以上 2）中厚煤层煤层厚度在1.3-3.5米 3）薄煤层最小可采厚度（0.6-0.8米）-1.3米第22页，本讲稿共35页2.煤层结构：指煤层中有无较稳定的夹石层。分两类：简单结构煤层煤层中没有层状出现的稳定夹石层复杂结构煤层煤层中含有较稳定的夹石层3.煤层稳定性：指煤层厚度的变化。分四类：（1）稳定煤层：在井田范围内厚度均大于可采标准，厚度变化有一定规律性（2）较稳定煤层：厚度比较大，但井田范围内大多可采第23页，本讲稿共35页（3）不稳定煤层：厚度变化很大，常有增厚、变薄、分岔、尖
10、灭现象（4）极不稳定煤层：常呈鸡窝状、串珠状等断续分布4煤层的倾角：倾角煤层或岩层面与水平面之间的二面角叫煤或岩层的倾角根据倾角大小将煤层分为三类：缓斜煤层025度倾斜煤层2545度 急倾斜煤层45度以上第24页，本讲稿共35页二、煤层的产状要素二、煤层的产状要素煤层在空间位置及特征通常用产状要素来描述产状要素。走向线走向线：煤层或岩层层面与水平面相交的线称走向线走向走向：走向线的延伸方向称走向倾向倾向：煤层层面上与走向线垂直由高处指向低处的倾】斜线，投影到水平面上新指的方向。倾角倾角：煤层层面秘水平面之间的二面角。在矿物资源中均按上述产状要素描述矿物的赋存形迹。矿物的述形迹的描述又称产状三要
11、素第25页，本讲稿共35页三、煤层的顶底板三、煤层的顶底板定义：位于煤层之上（或下）一定距离的岩层，称为顶板（或底板）。顶底板的分类：1、顶板 根据采煤过程顶板岩层变形和跨落的难易程度，顶板分为：伪顶 直接顶 老顶2、底板 分为:直接底 老底第26页，本讲稿共35页四、地质构造对煤层的影响四、地质构造对煤层的影响在地壳运动影响下，煤和岩层改变了原来的埋藏状态，产生了变形或位移，称为地质构造。分类为：1、单斜构造：受地壳影响，煤层与水平面之间形成一定角度，而且向一个方向倾斜。2、褶皱构造：煤层受地壳运动而成，波状弯曲，并且保持煤层的连续性和完整性的构造形态。褶皱构造的基本单位是褶曲分类：（1）背
12、斜褶曲：中间老、两翼新。（2）向斜褶曲：中间新、两翼老。第27页，本讲稿共35页 3、断裂构造：岩层受力后遭到破坏，失去了连续性和完整性的构造形态，叫断裂构造。断裂构造分为两种形式（1）裂隙：断裂面两侧岩层没有发生明显位移。（2）断层：断裂面两侧岩层产生了明显位移。3.1描述断层形态的性质，常用四个要素进行描述。即断层面；断盘；断层线；断距。断层面：岩体被断层面切断时，两部分岩体沿着破 裂面发生相对位移，此破裂面称为断层面。第28页，本讲稿共35页特征：多数倾斜，而且不规则,局部可以作为平面看待，可以用走向、倾向、倾角表示它的空间位置。断盘：被断层分割开,作相对运动的两个岩体,称为 断盘。断层
13、面之上叫上盘；断层面之下叫下盘。断层线：断层面与地形面的交线，也就是断层面在 地面的出露部分。它常为不规则的曲线，大致反 映断层的延伸方向。断距：上盘与下盘相对位移的距离，断距可分为垂直 断距和水平断距。第29页，本讲稿共35页第30页，本讲稿共35页3.2 断层的分类（1）根据断层两盘相对位移方向分：正断层：上盘相对下降，下盘相对上升逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降平推断层：沿水平方向相对运动。（2）根据断面走向与岩层走向，相对关系分：走向断层：断层走向和岩层走向近于一致倾向断层：断层走向与岩层走向近于正交斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。第31页，本讲稿共35页3.3 断层组成的地貌 在
14、断层较多的地区，常以一定规律出现，形成多种地貌，如：地堑和地垒 特征：正断层组成。中间断盘相对下降，两侧断盘相对上升，为地堑。中间断盘相对上升，两侧断盘相对下降，为地垒。阶梯状构造：数条倾向大致一致的正断层组合而成，倾向方向，同一岩层位置步步降低。第32页，本讲稿共35页六、影响开采工作的其它因素六、影响开采工作的其它因素1煤层顶底板岩石根据顶底板岩石物理力学性质不同，煤层开采过程中所需维护的工作空间采用的方式不同（1）顶板坚硬可采用支护能力较低的支架（2）顶板软可采用支护能力较强的支架2煤的自燃倾向无论哪种煤在本质上都有不同程度的自燃性质，煤的自燃性决定于煤层的疏松程度及氧化过程的剧烈程度。第33页，本讲稿共35页松软、厚：自燃危险就愈大；煤质较差：易自燃3煤和岩层的含沼气性在矿井开采过程中，煤和岩层不断散发有毒有害气体，其中主要是沼气（CH4）4矿井的充水程度地表及地下水，可造成矿井充水，严重时可能威胁矿井安全，了解充水程度，在技术上采取相应措施（疏水、排水）第34页，本讲稿共35页 本 章 结 束第35页，本讲稿共35页