煤矿地质基本知识
煤矿地质学基本常识
煤矿地质学绪论一、煤矿地质学概述地质学地质学主要是研究地壳的科学。
具体地讲，它是研究地壳的构造、物质组成、发展变化、以及矿产的形成和分布规律等内容的科学。
现今地质学又分为许多有着一定联系、而又具有各自不同特点的学科，归纳起来可分为：静力地质学主要研究地壳的物质组成，包括结晶学、矿物学、岩石学。
动力地质学主要是研究改变地壳地貌、地壳组成和构造变动的因素，包括构造地质学、大地构造学、新构造运动学、地貌学和地质力学等。
历史地质学主要研究地壳发展和生物演化的历史及其演变规律，包括古生物学、地史学等。
矿产地质学主要研究矿产的形成及其分布规律，它包括矿床学、水文地质学、矿山地质学、石油地质学、煤田地质学。
此外还有地质学与其它学科相结合而产生的新学科，如地球化学、地球物理、数学地质和遥感地质。
煤矿地质煤矿地质就是利用地质基础知识，研究煤的生成、煤的赋存状态、确定煤的资源储量及煤的用途，研究分析和解决影响矿井建设与采煤的地质因素，达到指导采掘工程的正常进行而发展起来的一门生产实践性较强的学科。
二、煤矿地质学的特点及研究方法煤矿地质学是运用地质理论，解决煤矿地质问题的应用地质学，它与煤矿建设、开拓、开采紧密结合，是具有实践性很强的学科。
研究方法遵循“实践—认识—实践”的认识过程来进行研究。
一方面要进行大量的直接观察和实验，获得详尽的实际资料；另一方面将获得的大量资料不断加以“归纳、分析研究、判断、推理”，将感性知识上升到理性知识，然后再将得到的理性知识去指导实践，并在实践中加以验证、补充与修改，使之更加符合客观实际。
因此，地质工作者需要采取观察、实验、归纳、总结、去粗取精，去伪存真、由表及里的建立一套完整的地质工作方法。
三、煤矿地质与煤矿建井、地下开采、露天开采及煤矿测量的关系煤矿地质资料是煤矿建井、地下采煤、露天采煤的设计依据。
煤矿地质工作不仅是新井建设，矿井持续生产、老矿挖潜、以及解决水、火、瓦斯、冒顶等矿井灾害问题的重要手段，同时又是指导煤矿安全正常生产不可缺少的重要依据。
煤矿开采基本知识
正断层 逆断层
平移（推）断层
压性断层 根据受力性质分张 剪性 性断 (扭层性)断层
复合型断层
3、裂隙
裂隙又称为节理，指沿断裂面两侧没有发生 明显位移的断裂。
原生裂隙
根据成因次生裂隙构造裂隙张剪裂裂隙隙
非构造裂隙
三、陷落柱
岩溶陷落柱是煤系地层下部可溶性岩石在地 下水和重力作用下所产生的塌陷现象。
一、木棚子
二、金属支架
三、锚杆支护
锚杆的种类较多：
金属锚杆
木锚杆
竹锚杆
树脂锚杆
钢筋或钢丝绳砂浆锚杆
第五节 巷道掘进的辅助工序
一、通风工作 二、排水 三、辅轨 四、测量工作
局部通风机通风
第五章 采煤方法
采煤方法主要分为： 露天开采 井工开采 水力采煤 其它（煤炭汽化、液化等）
大型矿井：生产能力为 120万T/a、150万T/a、 180万T/a、240万T/a、300万T/a、400万T/a、 500万T/a及以上的矿井，300万T/a及其以上的矿 井又称特大型矿井。
中型矿井：生产能力为45万T/a、60万T/a、90万 T/a
小型矿井：生产能力为9万T/a、15万T/a、21万 T/a、30万T/a。
我国国有煤矿多为大、中型矿井；地方煤矿多为中 小型矿井；乡镇煤矿多是小煤窑，年产量在多小于 3万T/a。
第三节 矿井生产系统
（一）开拓巷道
1、井筒和平峒 2、井底车场 3、回风井 4、石门 5、运输大巷 6、回风大巷
（二）准备巷道
1、采区车场 2、采区煤仓 3、采区上山 4、采区下山
第一节 煤矿地质基本知识
三、煤的形成
古代植物
泥炭化阶段
成煤阶段
高温、高压
浸泡、厌氧细菌
（三）矿图知识
有了正确的矿图，才能进行新的采掘工程设计， 才能进行通风、排水、运输、供电等系统的规划 设计，才可以指导持续的安全生产。 矿图主要有下几种: １、矿山测量图 矿山测量图是反映矿区地形地物情况、采煤巷 道位置和煤层的采掘情况的重要图纸。 （１）矿区地形图：地形图是矿山勘探、设计、 施工与开采必不可少的图纸。通过野外测得的地 形原图或经过编绘得到的编绘原图。
（二）、煤层的厚度
薄煤层
中厚煤层 厚煤层
＜1.3m
1.3～3.5m 3.5m以上
（三）、煤层的产状要素
走向：煤层层面与水平 线相交的线叫走向线， 走向线延伸的方向叫煤 层的走向。 倾向：煤层层面上与走 向垂直的线叫倾斜线， 倾斜线由高水平指向低 水平的投影方向。 倾角：煤层层面与水平 面的夹角
一、煤的埋藏特征
断层对煤矿生产的影响： （１）断层破碎带是径流的良好通道，地表水和地下水 往往沿通道流入井下，使涌水量增加，在水文地质复杂 的矿井还可能引起突水事故。 （２）瓦斯矿井中，在断层破碎带附近，容易聚集大量 瓦斯，可能会造成瓦斯突出事故，给生产带来危险。 （３）断层及其附近，由于岩石破碎，降低了岩石强度， 容易发生垮落冒顶，因此，在施工中必须注意安全。
-30 A B
-10
-20 -30
-10
-20
-30 下盘交线 N M
-10
-20
-30
上盘交线
a
正断层
b 逆断层
一、煤的埋藏特征
３、其它矿图
（１）通风系统图：表示矿井通风系统的线路、 通风设备和通过井下巷道及工作面的风量、风速 等情况的总图。(演示)(演示) （２）运输系统图：表示从工作面开始到主井井 底为止的整个井下运输系统、运输方法、运输设 备和各级运输量的综合图纸。 （３）排水系统图：表示井下各个水平、各个地 段涌水排出井外的排水路线、排水设备和排水量 的综合图纸。
煤矿地质基础知识概述(ppt 45页)
二、矿井原始地质编录
❖ 经常性和及时性； ❖ 准确性和全面性； ❖ 系统性和统一性； ❖ 突出重点性
石门的编录
石门编录示意图
三、矿井生产中的“三量管 理❖ ”三量：
煤矿采掘生产的准备工作，包括水平开拓、采区准备和回采工作面的切割等 三个阶段。根据上述三个阶段的井巷工程的性质和用途，定为开拓巷道、准备巷 道和回采巷道；由三类巷道圈定的可采储量分别称为：开拓煤量、准备煤量和回 采煤量，简称“三量”。
小井：<3m，通风、行人等 暗井、溜井（溜煤眼）
平硐；石门；平巷：总运输巷，煤层运输巷 总回风巷，煤层回风巷
主要巷道
倾斜巷道 斜井：主斜井、付斜井；上山、下山，溜眼
开采巷道
总运输巷，总回风巷； 采区运输巷，采区回风巷；
采区巷道 运输巷，回风巷；开切眼
掘进巷道 巷道迎头，两帮，顶棚；探巷
第七章 矿井地质
➢褶曲的判断
• 在构造简单、标志层明显的矿井；识别背、向斜并不困难； • 在构造复杂、岩层杂乱地区，要认真、具体进行分析。
➢褶曲观测内容
• 应系统查明：褶曲轴的位置、延伸方向、是否倾伏及倾伏方向、倾伏角大小； 两翼煤层、岩层产状； 褶曲宽度、幅度； 对煤厚的影响。
➢断层的观测与判断
• 应系统查明：断层的产状、延伸方向、断层断距，断层素描；
三、岩浆岩对煤层的影响
四、矿井瓦斯和地热
（一）矿井瓦斯
❖ 概述 瓦斯是影响煤矿生产的一个重要因素；是深部开采的三大障
煤矿地质基本知识
走向地层还表现为地层重复或缺失。
化开采更为困难。
煤层的空间形态及展布方向用产状要素
二、地质构造
• 原始沉积的煤（岩）层，由于后来地质变迁、地壳运动而造成岩层空 间形态个产状发生变化，形成新的结构称为地质构造。
• 地质构造可归纳为三种基本类型，即单斜构造、褶曲构造、断裂构造。 • 单斜构造 • 在一定范围内（通常一个井田）岩层向一个方向倾斜的构造形态叫单
2）煤层的底板。
• 煤层的底板岩石可分为直接底和老底两种， 如图2－1b所示。
• a－煤层顶板；b－煤层底板 • 1－中粒砂岩；2－砂质页岩；3－炭质页
岩；4－煤；5－粘土岩；6－粉砂岩
• （1）直接底――以富含炭质的粘土岩最为常见， 厚度一般几十厘米。如果直接底的岩性是遇水后 膨胀粘土岩，则可造成巷道底板隆起（底鼓）现 象，轻者影响巷道运输于支护，重者使巷道遭受 破坏。
着一个面，而是沿着一个破碎带发生时，这个带称为断层破碎带。②断层线。 断层面与地面的交线，即断层面在地面的出露线。它大致反映断层的延伸方 向。 • ③交面线。断层面与煤层底板面的交线。 • ④断盘。被断层面分开的两侧岩块。若断层面是倾斜面的，根据岩块与断层 面的相对关系，分为上盘和下盘。上盘位于断层面上方；下盘位于断层面下 方。 • ⑤断距。断层两盘相对移动的距离。未错开前的某点，错动后分裂为两点， 分别在两个盘上，测得两点的实际距离称总断距。 • ⑥落差。断层两盘上对应点的铅直断距，如图2－7所示。
煤矿地质基础知识
煤矿地质构造对安全生产的影响
1.单斜构造 在一定范围内，一套岩层大致向同一个方向倾斜并 且倾角变化不大的煤岩层的空间位置和形态叫单斜构造。 在较大的区域范围内，单斜构造往往是其它构造的一部分， 如褶曲的一翼或断层的一盘。描述单斜构造空间位置和形 态最常用的方法是煤岩层的产状要素。 2.褶皱构造 岩层受地壳运动的作用，被挤压的弯弯曲曲，但仍 保持着连续完整性，岩层的这种构造形态叫褶皱构造。褶 皱构造是岩层柔性变形的结果。褶皱构造的基本单位是褶 曲，褶曲是褶皱构造的一个弯曲，褶曲有两种基本类型， 即背斜和向斜，背斜和向斜往往是相间存在的。
煤矿地质构造对安全生产的影响
节理对煤矿安全与生产影响主要表现在以下几个方面：
①影响爆破效果和劳动生产率。由于节理的存在，在爆破时，会使大量的
爆生气体漏掉，影响爆破效果。在打眼时，如果用一字花钻头，很容易出现卡 钎子的现象，影响劳动生产率。为减小节理对煤矿生产的影响，可改用十字花 钻头，并使打眼的方向与主要的节理面尽可能地形成最大夹角。 ②使顶板破碎，容易引发冒顶事故。由于节理对顶板岩层的切割破坏，使 顶板岩层的整体性变差，强度降低，易于发生冒落，不利于顶板管理。因此， 当顶板节理发育时，应考虑适当缩小控顶面积和防顶步距。 ③使工作面淋水增大，恶化生产条件。由于节理的发育，使工作面的淋水 明显增大，恶化生产条件。同时，由于淋水可减小岩层断裂面间的摩擦力，容 易引起片帮和冒顶。此外，节理还是地下水的良好通道，有时可引起水灾。 ④影响工作面的布置。当节理面与工作面平行时，工作面很容易发生片帮事 故。若顶板岩层主要节理面与工作面平行或节理发育时，容易发生冒顶事故， 给顶板管理造成困难。因此应严禁空顶作业。 ⑤容易引发瓦斯事故。节理发育地段是瓦斯涌出的良好通道和积聚的良好场 所。
煤矿基本知识
煤矿生产技术 .............................................................................................................................................. １第一节煤矿地质基本知识................................................................................................................... １第二节矿井开拓......................................................................................................................... ５第二章工作面炮眼布置 .................................................................................................................. １０第三章钻眼爆破安全 ........................................................................................................................ １３钻眼操作安全 .................................................................................................................................. １３第二节凿岩作业常见事故的预防和处理............................................................................... １５第三节爆破安全 .......................................................................................................................... １６第四章巷道掘进与顶板管理........................................................................................................... ３０第一节巷道掘进方法............................................................................................................... ３０第二节巷道矿压........................................................................................................... ４４第三节巷道支护................................................................................................................... ４８（二）拱形支架 ...................................................................................................................... ５０第四节巷道顶板事故及防治................................................................................................... ６１煤矿生产技术第一节煤矿地质基本知识一、煤层埋藏特征⒈煤层顶、底板煤层顶板和底板是指煤系中位于煤层上、下一定距离的岩层。
第一章 煤矿地质知识
第一章煤矿地质知识1.常见的沉积岩主要有哪几种？角砾岩、砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩及页岩、石灰岩2.什么叫地史？地层和地史的区别是什么？地壳的发展历史简称地史。
地层是在地史的发展阶段形成的沉积岩层。
3.简述煤的形成过程。
第一阶段——泥炭化阶段。
在古代成煤时期，地球上气候温暖而潮湿，植物生长茂盛，特别是湖泊沼泽地带密布着茂密的森林或水土植物。
死去的植物遗体堆积在湖泊沼泽底部，随着地壳缓慢下沉逐渐被水覆盖与空气隔绝，在细菌参与的生物化学作用下，植物遗体开始腐烂分解，有的变成气体跑掉，有的变成液体流失，被保留下来的部分变成泥炭层。
植物遗体演变成为泥炭的过程称为泥炭化阶段。
第二阶段——煤化阶段。
随着时间推移，地壳继续缓慢下沉，泥岩层被水携带来的泥砂等物质覆盖，并且覆盖层逐渐加厚，在压力和温度的作用下，泥炭层逐渐脱水、压紧，碳的含量也逐渐增加，这时泥炭就变成了褐煤。
如果地壳继续下沉，覆盖岩层不断加厚，褐煤在高温、高压的作用下，引起内部分子结构物理性质的变化，含碳物质进一步富集，氧和水分含量进一步减小，密度增大，颜色变深，硬度增加，逐渐地变成了烟煤，煤的这种变质过程称为煤化阶段。
4.煤的物理性质和化学性质主要包括几种？常用的煤质指标和工业分类指标各有哪些？煤的物理性质包括光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、密度和容量、导电性等。
煤的物理性质与煤中所含杂质有关，成分相同的煤的物理性质是随变质程度而改变的。
煤的化学组成主要是有机质和无机质两大类。
有机质是煤的主要组成部分，它包括碳、氢、氧、氮和有机硫，还有少量磷等；无机质包括矿物质和水分，绝大多数是煤中的有害成分，对加工利用不利。
常用的煤质指标：水分Ｗ、水分Ａ、挥发分Ｖ、发热量Ｑ、胶质层厚度Ｙ、含矸率工业分类指标：可燃基挥发分Ｖdaf(%)和胶质层的最大厚度5.反映煤岩层产关要素是什么？走向：煤层或岩层面与水平面相交的线称为走向线。
倾向：煤层层面上与走向线垂直向下的倾斜线的水平投影所指的方向。
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、煤层埋藏特征
我们开米的煤层赋存在煤系岩层之中。
煤系中的煤层的层数、层间距、煤层的厚度、结构、倾角、埋深等等，都是我们选择合理的开拓方案和采煤方法的主要依据。
采矿工作者只有对煤系中含煤情况及煤系地层各段的岩性了解清楚，那么从设计方案的确定到基建、生产才能顺莉进行。
1・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含有煤层的一套连续沉积而形成的沉积岩层。
主要由各种粉沙岩、砂岩、页岩以及泥岩等沉积岩组成。
煤层的顶底版是指煤系中位于煤层上下一定距离内的岩层。
了解这些岩层的岩性特征、层厚、层理及节理发育程度、强度，可塑性等，对确定采煤方法、设备选择、顶板管理和巷道支护方式、估计煤与瓦斯突出的危险性均有
•通常用煤系地层地质柱状图来表示煤层的顶鹿板。
•煤层的顶板。
从采煤工作的角度，根据顶板岩层变形和垮落特征以及与煤层的位置关系，可将顶板分为伪顶、直接顶和老顶三种,如02 —1 a厉示。
•根据岩层的相对位置及开釆过程中岩层变形、垮落的难易程度，顶板可分为伪顶、老顶和基本顶3部分。
・（1）伪顶一一直接与煤层接触，极易垮塌的薄层岩石，常随采随落，厚度一般仅几厘米到几十厘米；岩性多为炭质页岩。
・（2）直接顶一一比伪顶不易垮落，但将煤采出后, 一般自行垮落；它是顶板维沪和管理的对象，一般厚厦可达几米，岩性常为籟砂岩、泥岩。
・（3）老 -一一般在长时间内不易自行垮塌，往往只変生缓慢下沉。
一般厚应裱大，岩性多头砂岩、石灰岩。
・值得注意的是并不是每一煤层顶板都可分为上述三种。
这取决于煤系沉积过程，比如山西大同等地于煤层直宸接触的是老顶，为河相砂岩。
2）煤层的底板。
・煤层的底板岩石可分为直接底和老底两种, 如图2 —1 b所示。
• a—煤层顶板；b—煤层底板
・1—中粒砂岩；2—砂质页岩；3 —炭质页
哮；4—煤；5—粘主岩；6 —粉砂岩一
・(1)直接底----- 以富含炭质的粘土岩最为常见, 厚度一般几十厘米。
如果直接底的岩性是遇水后
膨胀粘土岩, 则可造成巷道底板隆起(底鼓)现象，轻者影响巷道运输于支护，重者使巷道遭受破坏。
・(2)老底一一位于直接底之下，常为粉砂岩或砂岩，在南方有些煤矿也可见到石灰岩老底。
详细了解煤层底板各层岩石岩性、厚度、强度、含水性、遇水膨胀性等，对于合理布置岩巷(通常是大巷)及支护巷道有主要意义。
2・煤层的结构、厚度
•根据煤层中有无较稳定的夹肝层，可将煤层分为两类。
•（1）简单结构煤层。
这类煤层中没有呈层状出现的较稳定的肝石夹层，但可能含有透镜体或结核。
•（2）复杂结构煤层：这类煤层中含有较稳定的歼石夹层。
通常厚度较大的煤层往往是复杂结构的。
•各个地区煤层厚度不一，由几厘米到几十厘米甚至上百米。
在目前经济技术条件下，可以开采的煤层厚度称为开采厚度。
国家或地区规定的开香質唇第身轉准称为最低开采厚度。
根据煤层厚度对开采技术的影响, 薄履层——；于1・3口的煤层；
中厚煤层一一厚度在1.3-3.5 m的煤层；
厚煤层---- 厚度大于3.5m的煤层；
在生产工作中，习惯上将厚度大于6m的煤层称为特厚煤层。
任何煤层的厚度，实际上或多或少总有些变化。
根据煤层厚度变化情况（稳定性）一型将煤层分为四类，即稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层、极不稳定煤虐。
（三）煤层的形态
•原始沉积的煤层，应该是水平或近水平的并在一定范圉内是连续的。
由于后期地売运动及外力地质作用的影响，使煤层随煤系地层发生变形和变位，形成各种构造形态。
•煤层的空间形态及展布方向用产状要素，即走向.倾向和倾角来表示，被称为产状三要素，如图所示。
•走向：煤层层面与面的交
•图2—2煤层的产状要素
•mb—走向线；cd—倾斜线；
•ce—倾斜线；a—煤层倾角
•线称为疋向线，它是水平一条水平线；走向线向两边延伸的方向称为走向，它代表了岩层层而在水平面上延仲万向。
•倾回：即煤层的倾向方向，它与走向垂直，并指向岩层面倾斜向下的一方，也就是倾斜线在水平面的投影万冋。
•倾角：倾斜层面与水平而之间夹的锐角，也就是倾斜线之间的夹角。
倾角的大小反映煤层倾斜的程度。
煤层倾角越大，开采难度也就越大。
煤层倾角对开采技术和装备选择有较大的影响。
•煤层的倾角在00〜900之间的变化。
根据目前开釆技术，我国按倾角将煤层分为4类：
•近水平煤层----- 倾角小于80以下
•缓倾斜煤层----- 倾角在8°〜25。
；
•倾斜煤层------- 倾角在25。
〜45。
；
•急倾斜煤层_____ 倾角在45。
~90°
•匸巔霍臨角小的煤层开采比较沏倾角大的煤层如开采急倾斜煤层就比较困难，特別是实行机械
煤层的空间形态及展布方向用产状要素
图2—3煤层底板等高线图
2.褶曲构造
•煤层或岩层受到水平力的挤压而发生波状彎曲，但仍保彗连续性和完整性的构境形态称为褶皱构造。
岩层褶皱构造中的每一个基本竜位称褶曲。
如图2 —4^fzKo •图2-4背斜和向斜
•1—背斜；2—向斜
•(1)褶皱构造中的每一弯曲为褶曲，褶曲分为向斜和背斜。
•背斜：岩层在剖面上表现为层面凸起的弯曲。
•向斜：岩层在剖面上表现为层面下凹的弯曲。
•注意：①判断褶皱构造时，不能以地形高低为依据。
②背斜和向斜不是孤立存在的，往往彼此相邻，是连续发育的，背斜的一翼也是向斜的一翼，中间无界限。
•(2)褶曲构造的主要类型。
•①水平褶曲。
褶曲水平延伸。
煤层底板等高线为一组平行线，标高反映出背斜和向斜的变化。
•翠普曹褶目乞舅将涣靖方圈醬炉°5篇貞线凸向指向标高升高的方向，为倾
图2—4背斜和向斜
3、断裂构造
岩层受地质作用力后遭到破坏，失去了连续性和完整性的构造形态。
断裂后, 两侧岩层若没有发生显著位移，称为裂隙；如发生了显著位移则称为断层。
(1)断层要素。
断层是岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构造。
断层的基本组成部分如图2—6所示。
①断层面。
岩层斷裂后，两个断块发生相耳错动的错动面。
如果位移不是沿奢一个鼠而是沿著一个破轟带後生时，这个带栋劳喘层破碎带。
⑥断层麝。
晰层面与地面的交线，即断层面在地面的出露线。
它大致反映断层的延伸方向。
③交面线。
断层面与煤层底板面的交线。
盘
相
距
在
差
断
的。
断
别
落
④
面
方
⑥
濟繋层鹦矚飜翼丄懿翱豔鹦的朋群龍蘇
o断层两盘上对应点的铅直断距，如图2—7所
示。
图2 — 6断层要素示意图
图2 —7断距示意图
（2）断层的分类
①根据断层上下两盘相对移动的方向分为3类，如图2-8所示。
图2—8断层的基本类型
a—正断层；b—逆断层；c—平推断层
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。
断层两盘沿水平方向相对移动。
②根据断层走向与岩层走向的关系可分为走向断层、倾向断层和斜交断层，如图2-9所示。
走向断层 ----- 断层走向与岩层走向平行；
倾向断层 ----- 断层走向与岩层走向垂直；
----- 断层走向与岩层走向斜交；
断层在各矿区分至很广，其形态、类型繁多，规模大小不一。
一般将瘠差大于50m的称为大筮断层；落差拄20〜50m之间的称为中型断层；落差小于20m的称芳小型断层。
图2—9根据断层走向与所在煤层走向关系分类
F1—走向断层；F2—倾斜断层；
F3—斜交断层
（3）断层特征。
①断层岩层两盘产状可能不同，地层不连续，有地层擦痕和地层牵引现彖。
走向地层还表现为地层重复或缺失。
图2—8断层的基本类型
根据断层走向与岩层走向的关系可分为走向断层、
倾向断层和斜交断层，
如图2-9所示
®2-10断层在煤层底板等高线
图上的表示。