1、授課內(nèi)容 煤礦地質(zhì)知識 井田開拓 采煤方法第一章 煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)中心李俊霞前言w煤礦地質(zhì)是運用地質(zhì)基礎(chǔ)知識來研究煤的形成、賦存狀態(tài)，確定煤的儲量及其用途，分析和解決礦井建設(shè)與采煤的地質(zhì)因素，從而指導(dǎo)采掘工程正常進行。主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 地殼及其運動地殼及其運動第二節(jié)第二節(jié) 煤的形成、用途與分類煤的形成、用途與分類第三節(jié)第三節(jié) 煤層的賦存特征煤層的賦存特征第四節(jié)第四節(jié) 煤田地質(zhì)勘探及儲量煤田地質(zhì)勘探及儲量第一節(jié)第一節(jié) 地殼及其運動地殼及其運動地殼地殼 36km地幔地幔 2900km外核外核 2200km內(nèi)核內(nèi)核 1270km地殼的物質(zhì)組成w地球最外一層厚約40km左右的硬殼叫地殼。w地殼

2、是由巖石組成的。地殼是由巖石組成的。 巖漿巖巖漿巖 eg: 花崗巖、玄武巖、閃長巖等花崗巖、玄武巖、閃長巖等巖石巖石 沉積巖沉積巖 eg :煤、油頁巖、石灰?guī)r等煤、油頁巖、石灰?guī)r等 變質(zhì)巖變質(zhì)巖 eg :石英巖、大理巖、片巖等石英巖、大理巖、片巖等地質(zhì)作用w在漫長的地質(zhì)年代中，由于自然動力引起的地在漫長的地質(zhì)年代中，由于自然動力引起的地殼物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造和地殼形態(tài)變化與發(fā)展殼物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造和地殼形態(tài)變化與發(fā)展的作用。的作用。 內(nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用 地殼運動地殼運動 巖漿活動巖漿活動 變質(zhì)作用變質(zhì)作用 地震作用地震作用地質(zhì)作用地質(zhì)作用 外力地質(zhì)作用外力地質(zhì)作用 風(fēng)化作用風(fēng)化作用 剝蝕作

3、用剝蝕作用 搬運作用搬運作用 沉積作用沉積作用 固結(jié)成巖固結(jié)成巖地質(zhì)年代地球已形成46億年中國有三個重要成煤時期：1、新生代的第三紀(jì) 0.25億年2、中生代的侏羅紀(jì)和三疊紀(jì) 1.95億年3、古生代的二疊紀(jì)和石炭紀(jì) 2.85億年平頂山煤田形成于古生代的二疊紀(jì)和石炭紀(jì)第二節(jié)第二節(jié) 煤的形成、用途與分類煤的形成、用途與分類煤的形成w煤由古代高等植物遺體轉(zhuǎn)變而成的。w形成具有開采價值的煤層必須具備四個條件：形成具有開采價值的煤層必須具備四個條件： 植物的大量繁殖、溫暖潮濕的氣候、植物的大量繁殖、溫暖潮濕的氣候、 適宜的古地理環(huán)境、地殼運動的配合。適宜的古地理環(huán)境、地殼運動的配合。煤的形成w成煤的三個階

4、段： 泥炭階段 成煤階段 變質(zhì)階段 植物泥炭褐煤煙煤無煙煤煤的性質(zhì)w煤是由有機物和無機物組成的混合體。w物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：顏色、光澤、硬度、密度、脆度、導(dǎo)電性、裂隙顏色、光澤、硬度、密度、脆度、導(dǎo)電性、裂隙w化學(xué)組成：化學(xué)組成：碳（碳（C）氫（）氫（H）氧（）氧（O）氮（）氮（N）硫（）硫（S）磷（）磷（P）煤質(zhì)w煤質(zhì)的衡量指標(biāo)： 1、水份W 2、灰份A 3、揮發(fā)份V 4、發(fā)熱量 Q 5、含矸率煤的工業(yè)分類w我國現(xiàn)行的工業(yè)分類，是以煉焦煤為主的分我國現(xiàn)行的工業(yè)分類，是以煉焦煤為主的分類方案，從無煙煤到褐煤分為十四個煤種，類方案，從無煙煤到褐煤分為十四個煤種，即無煙煤、煙煤（貧煤、貧瘦煤、瘦煤

5、、焦即無煙煤、煙煤（貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、煤、1/3焦煤、肥煤、氣肥煤、氣煤、焦煤、肥煤、氣肥煤、氣煤、1/2中中黏煤、弱黏煤、不黏煤、長焰煤）、褐煤。黏煤、弱黏煤、不黏煤、長焰煤）、褐煤。第三節(jié)第三節(jié) 煤層的埋藏特征煤層的埋藏特征w煤層的結(jié)構(gòu)和厚度煤層的結(jié)構(gòu)和厚度 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 簡單結(jié)構(gòu)煤層，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。簡單結(jié)構(gòu)煤層，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。 厚度厚度 薄薄 煤煤 層層 最低可采厚度最低可采厚度3.5m以上；以上； 特厚煤層特厚煤層 煤層厚度煤層厚度8m以上。以上。w煤層的產(chǎn)狀要素煤層的產(chǎn)狀要素 煤層的走向、傾向和傾角。煤層的走向、傾向和傾角。 煤（巖）層在空間的產(chǎn)出狀態(tài)，稱為煤（巖）煤（巖）層在空

6、間的產(chǎn)出狀態(tài)，稱為煤（巖）層產(chǎn)狀。傾斜煤層的產(chǎn)狀，可以用煤層面的層產(chǎn)狀。傾斜煤層的產(chǎn)狀，可以用煤層面的走向、傾向和傾角三個要素的數(shù)值表示，稱走向、傾向和傾角三個要素的數(shù)值表示，稱為煤層的產(chǎn)狀要素。為煤層的產(chǎn)狀要素。 w 走向 傾斜煤（巖）層層面與水平面的交線為走向線，稱為走向。走向線是煤層面上的一條水平線，它的兩端延伸方向為煤層的走向，走向線表示煤層在水平面上的延展方向。w 傾向 在煤層層面上，與走向線垂直并沿層面傾斜向下引出的直線稱為傾斜線。傾斜線在水平面上的投影線所指煤層傾斜一側(cè)的方向。 w 傾角 傾角是指煤層面和水平面之間的夾角。 產(chǎn)狀“三要素”示意圖 根據(jù)煤層傾角對開采技術(shù)的影響，煤層

7、可分為以下四類：（1）近水平煤層 指傾角在8以下的煤層。（2）緩傾斜煤層 指傾角為8到25的煤層。（3）傾斜煤層 指傾角為25到45的煤層。（4）急傾斜煤層 指傾角在45以上的煤層。煤層頂?shù)装鍂位于上、下兩個界面之間的煤及其間所夾的矸石層稱為煤層；賦存在煤層之上的鄰近巖層稱為煤層的頂板；賦存在煤層之下的鄰近巖層稱為煤層的底板。w煤層頂板w根據(jù)頂板在煤層開采中垮落的難易程度及其與煤層的相對位置，將頂板分為基本頂、直接頂和偽頂三種類型。 w 偽頂 指直接位于煤層之上的較薄巖層，極易破碎，隨采隨落。w 直接頂 指位于偽頂之上或直接位于煤層之上（煤層沒有偽頂時）的一層或幾層巖層。通常由砂質(zhì)頁巖、沿巖、

8、粉砂巖等比較容易垮落的巖層組成。w 基本頂 俗稱老頂，是指位于直接頂或直接位于煤層之上、難以垮落的厚而結(jié)實的巖層。w煤層底板w根據(jù)煤層底板性質(zhì)、煤層底板與煤層的位置關(guān)系，把煤層底板分為直接底和基本底。w 直接底 指直接位于煤層之下、強度較低的巖層。通常由巖層、灰質(zhì)頁巖和黏土巖等組成。w 基本底 俗稱老底，是位于直接底或直接位于煤層之下，由較硬的砂巖、石灰?guī)r等組成的巖層。地質(zhì)構(gòu)造單斜構(gòu)造單斜構(gòu)造 煤（巖）層朝一個方向傾斜。 褶皺構(gòu)造褶皺構(gòu)造 煤（巖）層受到水平方向的外力擠壓作用后而呈彎曲狀態(tài)。 褶皺的一個彎曲部分叫褶曲。 褶曲分背斜和向斜。w背斜：背斜：巖石層面凸起的褶曲（中間巖石老巖石層面凸起

9、的褶曲（中間巖石老 兩兩邊巖石新）邊巖石新）w向斜：向斜：巖石層面凹下的褶曲（中間巖石新巖石層面凹下的褶曲（中間巖石新 兩兩邊巖石老）邊巖石老）w大型向斜軸部附近頂板壓力常有增大現(xiàn)象，大型向斜軸部附近頂板壓力常有增大現(xiàn)象，極易發(fā)生煤與瓦斯突出。極易發(fā)生煤與瓦斯突出。 斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造 煤（巖）層在地殼運動作用力下產(chǎn)生斷裂。w斷裂又分裂隙和斷層。w裂隙：斷裂后斷裂面兩側(cè)煤（巖）體沒有產(chǎn)生明顯位移。w斷層：斷裂后斷裂面兩側(cè)煤（巖）體產(chǎn)生了明顯的位移。 斷層要素：斷層要素： 斷層面斷層面 斷盤斷盤 斷層線斷層線 斷距斷距斷層分類：正斷層：上盤下降 下盤上升逆斷層：上盤上升 下盤下降平移斷層：兩盤水平

10、移動第四節(jié)第四節(jié) 煤田地質(zhì)勘探及儲量煤田地質(zhì)勘探及儲量w煤田地質(zhì)勘探煤田地質(zhì)勘探w勘探任務(wù)：勘探任務(wù)： 儲量、煤質(zhì)、賦存和開采條件儲量、煤質(zhì)、賦存和開采條件w勘探階段：勘探階段： 預(yù)查、普查、詳查、精查預(yù)查、普查、詳查、精查w勘探方法：勘探方法： 地質(zhì)測量、探掘、鉆探、物探地質(zhì)測量、探掘、鉆探、物探w煤炭儲量煤炭儲量第一章 作業(yè) 1、簡述煤的形成過程。、簡述煤的形成過程。 2、煤層按傾角、厚度、煤層的結(jié)構(gòu)各分為哪、煤層按傾角、厚度、煤層的結(jié)構(gòu)各分為哪幾類？幾類？ 3、什么是正斷層、逆斷層、向斜、背斜？、什么是正斷層、逆斷層、向斜、背斜？ 采煤方法基本知識主要內(nèi)容采煤方法的內(nèi)涵采煤方法的內(nèi)涵采煤

11、方法的分類w采煤方法采煤方法 采煤工藝與回采巷道布置及其在采煤工藝與回采巷道布置及其在時間上、空間上的相互配合。時間上、空間上的相互配合。w簡言之，采煤方法是采煤系統(tǒng)和采煤工藝兩部分的總稱。w采煤工藝采煤工藝 采煤工作面各工序所用方法、設(shè)采煤工作面各工序所用方法、設(shè)備及其在時間上、空間上的相互配合。（備及其在時間上、空間上的相互配合。（采煤工作面的落、裝、運、支、處五大生產(chǎn)工序）w采煤系統(tǒng)采煤系統(tǒng) 采區(qū)巷道布置和采掘順序安排。采區(qū)巷道布置和采掘順序安排。采煤方法的內(nèi)涵采煤方法的分類采采煤煤方方法法旱旱采采水水采采壁式體系壁式體系柱式體系柱式體系柱式體系柱式體系單一長壁單一長壁放頂煤放頂煤整層開

12、采整層開采斜切分層斜切分層水平分段放頂煤水平分段放頂煤傾斜分層傾斜分層掩護支架掩護支架分層開采分層開采整層開采整層開采整層開采整層開采房式房式房柱式房柱式傾斜短壁式傾斜短壁式走向短壁式走向短壁式走向長壁走向長壁傾斜長壁傾斜長壁走向長壁走向長壁傾斜長壁傾斜長壁下行垮落下行垮落上行充填上行充填垮落垮落刀柱刀柱采煤方法的分類w按采煤工藝分按采煤工藝分 ： 1、爆破采煤法爆破采煤法 2、普通機械化采煤法普通機械化采煤法 3、綜合機械化采煤法綜合機械化采煤法（含綜采放頂煤） 我國三種工藝方式并存：我國三種工藝方式并存： 由于地質(zhì)條件和煤層賦存條件的復(fù)雜性及技由于地質(zhì)條件和煤層賦存條件的復(fù)雜性及技術(shù)裝備的

13、多層次性。術(shù)裝備的多層次性。 綜采是發(fā)展方向綜采是發(fā)展方向 高產(chǎn)、高效、安全、勞動條件好和勞動強度高產(chǎn)、高效、安全、勞動條件好和勞動強度小。設(shè)備價格高，初期投資大，受地質(zhì)條件小。設(shè)備價格高，初期投資大，受地質(zhì)條件限制大。限制大。 普采的設(shè)備的價格約為綜采設(shè)備價格的普采的設(shè)備的價格約為綜采設(shè)備價格的1/4，產(chǎn)量約為產(chǎn)量約為1/3。 凡適宜普采條件的國營重點煤礦都應(yīng)采用普凡適宜普采條件的國營重點煤礦都應(yīng)采用普采。采。 炮采的技術(shù)裝備投資少，技術(shù)容易掌握，管炮采的技術(shù)裝備投資少，技術(shù)容易掌握，管理簡單，機械化水平低，人工勞動強度大，理簡單，機械化水平低，人工勞動強度大，效率低，但對地質(zhì)條件適應(yīng)性強。效率低，但對地質(zhì)條件適應(yīng)性強。綜合機械化采煤w綜合機械化采煤工藝簡稱“綜采”，即在工作面配備了大功率的雙滾筒采煤機，大功率的可彎曲刮板輸送機，液壓自移支架及轉(zhuǎn)載機，可伸縮帶式輸送機，實現(xiàn)了工作面破煤、裝煤、運煤、支護與采空區(qū)處理的全部機械化。采煤方法的分類 按采空區(qū)處理方法按采空區(qū)處理方法分分:垮落采煤法垮落采煤法 刀柱（煤柱支撐）刀柱（煤柱支撐）法法 充填采煤法充填采煤法采煤方法的分類w煤礦企業(yè)主要采用的是走向長壁采煤法。按工作面推進方向與煤層走向的關(guān)系按工作面推進方向與煤層走向的關(guān)系w走向長壁采煤法走向長壁采煤法 傾斜長壁采煤法傾斜長壁采煤法 ( a) 走向長壁走向長壁 ( b) 傾