煤矿地质基础知识

• 直接顶———直接顶是指位于煤层上部或者伪 顶上部的部分岩层。其厚度一般为1～2m也， 可高达几米至十几米，大都由页岩、粉砂岩、 泥岩组成，有一定的稳定性，是顶板维护的重 要部位。
• 老顶（基本顶）———老顶指位于直接顶之上 的岩层。大都由坚硬的砂岩、石灰岩、砾岩等 岩石组成。难以垮落，一般只发生缓慢下沉或 弯曲变形。
2、断层构造 • 煤岩层在受到地质作用力破坏以后失去了原来
的连续性，出现了明显的位移叫做断层构造。 如图所示。根据断层的形状可将断层分为正断 层、逆断层和平推断层。 • 正断层：上盘下降、下盘上升。 • 逆断层：上盘上升、下盘下降。 • 平推断层：煤层只是在层面内发生水平位移没 有垂直落差。
断层构造 a正断层； b逆断层；
复习思考题
1.煤层顶板是怎样划分的？ 2.煤层按厚度是如何划分的？ 3.煤层按倾角是如何划分的？ 3.煤矿地质构造有哪些？ 4.煤层产状三要素？ 5.什么是断层？断层可划分为那几种？ 6.什么是背斜、向斜？ 7.断层对煤矿安全生产的影响有哪些？
(六)岩浆侵入
由于地质作用，使岩浆侵入煤层（俗称火 成岩侵入），使煤层全部或部分遭到破坏。在 矿井中常见的有岩墙和岩床等小型侵入岩体。 岩浆侵入破坏了煤层的连续性、完整性，从而 降低了回采率，使煤质变差，同时也给生产带 来困难。
小结：
本节主要介绍了煤层的埋藏特征和煤矿 常见地质构造及对安全生产的影响两部分内 容。重点应了解和掌握煤层顶板的划分、煤 层按厚度和倾角不同的划分；煤矿地质三大 构造；煤层产状三要素；断层和断层的分类； 背斜和向斜以及断裂（断层）构造对煤矿安 全生产的影响。
• 采掘工作面遇到陷落柱以后，一般都难以通过，不得 不采取工作面搬家从而绕过陷落柱的办法。导致了巷 道的报废，采掘失调。严重影响矿井的正常生产。
• 陷落柱中一般都含有矿井水。这是由于陷落柱在陷落 的过程中可能和地层中的含水层连通，含水层中的水 会进入陷落柱中，有的陷落柱可能和地表水接通，这 就导致了陷落柱中存在大量的矿井水，当采掘工作面 和陷落柱接近时会出现涌水量增大甚至突水的现象。 另外，由于陷落柱中的水大都是不会流动的死水，其 中可能含有大量的硫化氢气体，采掘工作面接近以后 还可能发生人员中毒事故。
煤层的底板——位于煤层之下的部分岩层称为 煤层的底板，分为伪底，直接底和老底三种。
伪底——位于煤层之下的泥岩、碳质页岩。 直接底——位于煤层之下或伪底之下的岩层。 老底——位于直接底以下的厚层砂岩或石灰岩。
煤层底板的硬度对采掘工作面支护有很大影 响，如果底板松软或者遇水膨胀就会对巷道的支 护、运输轨道带来极大影响。
5.巷道延伸方向上出现渗水、滴水、淋水，甚 至涌水，这是逐渐靠近断层的预兆；
6.在高瓦斯矿井中的巷道掘进过程中，如瓦斯 涌出量逐渐增加，也是临近断层的征兆。
➢断失煤层的寻找方法
• 岩层对比法； • 小断层类比法（规律类推法）； • 作图对比分析法；； • 断层标志法； • 工程勘探法等。
➢根据断层走向与岩层走向的关系断层可分为： • 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平行。 • 斜交断层—断层走向与岩层走向垂直。
2.后生冲蚀 后生冲蚀是发生在煤层顶板形成后（成煤
之后）。其规模要比同生冲蚀大的多。它 不仅 冲蚀了煤层，同时也冲蚀了煤层的顶板，甚至 连底板也被破坏。冲蚀带很宽，延续很长。因 此，常造成无煤带 或煤层变薄带，给煤层开采 带来许多困难。所以需进行详细探查，圈定其 分布范围，合理安排采掘工作。
(五)岩溶塌陷（陷落柱）
• 煤层的倾向：在煤层的层面上和走向线垂直向 下方的线叫煤层的倾斜线，图中o——c所示。 倾斜线在水平方向上的投影线所指的方向代表 煤层的倾向，图中o——d所示。
• 煤层的倾角：煤层面和水平面的夹角叫煤层的 倾角。
• 根据倾角的大小可将煤层分为：
• 近水平煤层： 倾角< 8º
• 缓倾斜煤层： 倾角8º～ 25º
• 在背斜的轴部如果顶板的透气性差时，则会集 中大量瓦斯气体，这是由于游离状态的瓦斯会 向煤层上方移动，集中在背斜的轴部，当采掘 工作面接近背斜的轴部时会出现瓦斯异常增大 的现象。
• 在向斜的轴部，巷道顶板的压力会增大，同时 矿井水会增大。
• 褶皱构造的出现会影响巷道的水平度。
(四)冲蚀（煤层冲刷）
• 冲蚀（煤层冲刷）——由于古河流在泥炭层或 含煤地层中流过而形成的煤层厚度发生变化或 形成了无煤带，称为冲蚀，又称煤层冲刷。
• 根据古河流发育时间的早晚，冲蚀、冲刷作用 可分为同生冲蚀和后生冲蚀两种。
1.同生冲蚀
同生冲蚀发生在泥炭物资堆积过程中，即成 煤过程中，顶板形成以前，是发育在泥炭沼泽中 的河流冲蚀。冲蚀带中以 砂岩为主，并常夹杂煤 的小碎块。这种冲蚀作用的最大特点是 冲蚀带沉 积物与煤层有共同的顶板，根据这一特点，可与 煤层后生冲蚀相区别。
（二）煤的分类
• 煤的种类很多，性质差别也很大。目前，我国煤炭分 类主要以煤的挥发份、黏结性指数、胶质层厚度为依 据，将煤炭分为无烟煤、烟煤和褐煤。按用途还可以 分为动力煤、炼焦煤和化工用煤。
• 无烟煤可以分为：WY1、WY2、WY3 • 烟煤又可以分为：贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、
1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘 煤、长焰煤共12类。 • 褐煤分为：HM1、HM2
Meikuang di zhi ji chu zhi shi
煤矿地质基础知识
一、煤层的埋藏特M征e煤ik矿ua地ng质dizi
Jibenzhishi
二、煤矿常见地质构基造本知及识对安全生产的影响
一、煤层的埋藏特征
（一）煤的形成
煤是古代植物遗体沉积而成的可燃性有机岩。
煤层则是夹在沉积岩中的煤系地层的重要部分。
巷道的水平，则必须延煤层的走向布置并掘进。 3、煤层的倾角大小对运输提升设备的选择也有很大的
影响用力破坏以后， 在一定部位沿一定方向产生的断裂及位移现 象，叫做断裂构造。
根据破坏的程度，断裂构造可分为裂隙构造 和断层构造。
1.裂隙构造——煤岩层在受到地质作用力破坏 以后，只是破坏了其完整性出现了裂隙但仍然 保持其基本连续性叫裂隙构造。
断层在各矿分布很广，其形态、类型繁多， 规模大小不一。
➢根据断层规模大小，可将断层化分为：
• 大型断层—落差大于50 m； • 中型断层—落差在20～50m之间； • 小型断层—落差小于20m。 •断层出现以后，煤层的顶板或者底板之间出现 的垂直位移叫断层的落差。断层的落差越大， 对煤矿生产的影响就越大。
• 倾斜煤层：
倾角25º～45º
• 急倾斜煤层： 倾角>45º
单斜构造对采掘生产的影响：
1、单斜构造的倾角大小直接影响采煤方法及巷道布置。 • 对于近水平煤层一般用倾斜长壁采煤法。 • 对于缓倾斜煤层一般用走向长壁采煤法。 • 对于急倾斜煤层一般用急倾斜煤层的特殊采煤方法。 2、在井下布置巷道时，如果要在煤层中布置又要保持
不规则状煤层：是指煤层的连续性很差而且厚度 变化极大无规律可循的煤层，如鸡窝煤。
煤层的厚度指煤层顶板到底板之间的垂直 距离。根据煤层的厚度将煤层为：
•薄煤层：M≤1.3m •中厚煤层：1.3m＜M≤3.5m •厚煤层：M＞3.5m ✓ 一 般将厚度大于6m的煤层称为特厚煤层。 ➢ 煤层的厚度直接影响到采煤方法及采煤工艺。 目前，对于薄及中厚煤层都采取一次采全高的办 法，而对于特厚煤层采取综采放顶煤的方法开采。
（三）煤层的顶、底板
• 煤层的上覆、下伏岩层，称为煤层的顶、底板。 • 煤层的顶板——位于煤层上覆的部分岩层。
•根据煤层顶板的岩 性、距煤层的距离、 及开采中跨落的难 易程度，将煤层的 顶板分伪顶、直接 顶和老顶（基本顶） 三部分。如图所示
煤层柱状图
• 伪顶——伪顶是指位于煤层上部、厚度较小的 (0.5m以下)软岩层。一般为碳质页岩或者碳质 泥岩，稳定性很差，往往随采随落，一般不需 维护，对顶板影响不大。
c平推断层；
断层有以下四个要素
• 断层面：当岩层断开，两侧岩块沿断裂面发生 相对位移，此断裂面称为断层面。
• 断层线：断层面在地表面的出露线称为断层线 也就是断层面与地面的交线。
• 断盘：断层面两侧相对位移的岩块，称为断盘。 • 断距：断层两盘对应点相对位移的距离。垂直
断距代表了岩（煤）层断开后的高程差，也称 为落差。
➢遇到断层前的预兆
1.岩石裂隙发育 、逐渐增加或煤层顶底板强烈节 理化；
2.煤层和围岩强度明显降低，表现为强烈破碎， 煤层结构遭到破坏，或呈鳞片状；
3.煤（岩）层产状发生剧烈变化，倾角变陡或变 缓，甚至直立、反倾；
➢遇到断层前的预兆
4.煤层厚度发生突变，在巷道延伸方向上煤层 突然变厚、变薄或尖灭，顶底板出现不平行 的现象；
（三）褶皱（曲）构造
•煤岩层在受到地质挤压力作用以后由原来的水平状态变 成弯曲状态就叫褶皱构造。如图所示。
褶皱构造 1—背斜构造 2—向斜构造
• 褶皱中岩（煤）层的一个弯曲叫做褶曲。 • 背斜：煤层向上的一个弯曲（凸起）叫背斜。 • 向斜：煤层向下的一个弯曲（凹去）叫向斜。
褶皱构造对煤矿安全生产的影响是：
陷落柱是煤矿井下常见的地质构造，是由 于煤层底板下面的石灰岩溶洞坍塌以后形成的。 陷落柱的特点是上面小、下面大程近似于椭圆 形的破碎柱体，其直径大的有上百米，小的也 有几十米，在陷落柱的内部，煤层消失，岩石 成碎块状，杂乱无章，没有层理，人们有时也 把陷落柱叫“无碳柱”。如图所示。
陷落柱
➢ 陷落柱对煤矿安全生产的影响是：
二、煤矿常见地质构造及对安全生产的影响
• 地质构造——原有的水平或近似水平的岩（煤）
层，受到地质作用力的影响，产生了倾斜、弯 曲、断裂等现象，统称为地质构造。
• 地质构造变动——由地壳运动而造成的岩（煤） 层的原始产状和原始形态的改变，称为地质构 造变动。