1、- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,主講：王公忠煤礦地質(zhì)基本原理,煤礦地質(zhì)基本原理,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,地質(zhì)學(xué),地質(zhì)學(xué)是研究地殼的科學(xué)。具體的講，它是研究地殼的構(gòu)造、物質(zhì)組成、發(fā)展變化以及礦產(chǎn)的形成和分布規(guī)律等內(nèi)容的科學(xué)。 地質(zhì)學(xué)的分類 研究地殼物質(zhì)的:礦物學(xué)、巖石學(xué);研究地殼運(yùn)動(dòng)的：動(dòng)力地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)、地質(zhì)力學(xué)。地史：古生物學(xué)、地史學(xué) 地質(zhì)應(yīng)用學(xué)科：開發(fā)資源的：煤田地質(zhì)學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)、冶金地質(zhì)學(xué)、礦床學(xué)、水文等；環(huán)境應(yīng)用的：工程、環(huán)境、城市、旅游等。,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,煤礦地質(zhì)學(xué)：利用地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論，研究和解決與煤礦設(shè)計(jì)、

2、建設(shè)、生產(chǎn)有關(guān)的地質(zhì)問題一門地質(zhì)學(xué)的分支。 煤礦地質(zhì)工作被稱為煤礦生產(chǎn)建設(shè)的“尖兵”和“眼睛”，它貫穿于礦井生產(chǎn)建設(shè)的全過(guò)程；是保證老礦挖潛、新井建設(shè)、煤炭穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)以及與水、火、瓦斯等自然災(zāi)害作有效斗爭(zhēng)的一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，是煤礦生產(chǎn)建設(shè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 煤礦地質(zhì)學(xué)的主要內(nèi)容,緒論,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第一章 地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),一、 宇宙中的地球 地球的位置：銀河系-太陽(yáng)系-地球 地球的結(jié)構(gòu)：其物資組成呈同心圓結(jié)構(gòu) 地球是由外部圈層和內(nèi)部圈層兩大部分構(gòu)成。 外部圈層：包括大氣圈、水圈和生物圈； 大氣圈包括對(duì)流層,平流

3、層,中間層,熱成層,逸散層. 內(nèi)部圈層：包括地殼、地幔、地核三部分。 莫霍界面,古登堡界面,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,地質(zhì)作用,二、 地質(zhì)作用 自地殼形成以來(lái)，一直在不斷地運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展，促使地殼的物質(zhì)成分、構(gòu)造和地表形態(tài)發(fā)生變化的各種作用，稱為地質(zhì)作用。 根據(jù)地質(zhì)作用能源及作用場(chǎng)所可分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,地質(zhì)作用,內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用是促使地殼不斷演化的主導(dǎo)因素。,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,震源 震中

4、 震源深度 地震波 震級(jí) 目前已知的最大震級(jí)是8.9級(jí),13級(jí) 稱為微震,35級(jí)稱為弱震,57強(qiáng)震,7級(jí)稱為 大地震. 烈度 1.2度,人體感覺不到,儀器可測(cè).35度,人有 不同感覺,懸掛物晃動(dòng),68度,震動(dòng)顯著,房屋 建筑物遭到不同程度的破壞.910震動(dòng)強(qiáng)烈. 建筑物破壞嚴(yán)重.1112度,山崩地裂,造成巨大 破壞.,地震,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,火山,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,火山,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,巖槳,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,風(fēng)化,地面流水 風(fēng)上升 地下水 冰川內(nèi)力地質(zhì)作用湖泊 沼澤 海洋 剝蝕成巖,搬運(yùn) 沉積

5、,破壞（削高） 建造（補(bǔ)低） 改變地表形態(tài),地質(zhì)作用,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,1.化學(xué)元素 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H。這十種 元素就占了地殼總量的99.6，而其他元素的總和還 不到總量的0.04。 2.礦物是通過(guò)地質(zhì)作用自然形成的具有一定化 學(xué)成分和物理特性的單質(zhì)或化合物。 斜長(zhǎng)石 39% 云母 5% 磁鐵礦 1.5 鉀長(zhǎng)石 12% 稀土礦物 4.6% （鈦鐵礦） 石英 12% 橄欖石 3% 其他礦物 4.5% 輝石 11% 方解石 1.5% 角閃石 5% 白云石 0.9%,礦 物,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,巖石,三、 巖石 定義： 地殼中由地質(zhì)作

6、用所形成的固態(tài)物質(zhì)， 并且有一定的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和變化規(guī)律，是一 種或一種以上礦物的集合體。 目前已知巖石有2000多種，根據(jù)成因分 為三大類：由巖漿作用形成的巖漿巖；由 外力地質(zhì)作用產(chǎn)生的沉積巖；由變質(zhì)作用 形成的變質(zhì)巖。 三大類巖石關(guān)系,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,沉積巖,沉積巖中的礦物 粘土、碎屑、生物化學(xué)礦物。 三、沉積巖的結(jié)構(gòu)： 碎屑結(jié)構(gòu) 泥質(zhì)結(jié)構(gòu) 晶粒結(jié)構(gòu) 沉積巖的構(gòu)造 代表巖石 巖漿巖 變質(zhì)巖,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),四、 地史是研究地殼在時(shí)間上和空間上發(fā)生、發(fā)展的歷史。 1、地質(zhì)年代單位與年代地層單位 地層：地殼

7、發(fā)展過(guò)程中形成的層狀巖石的總稱。 層狀巖石反映其形成的先后順序地層層序律：原 始產(chǎn)出的地層具有下老上新的規(guī)律 地質(zhì)年代：反映各種地質(zhì)事件發(fā)生的時(shí) 間。 絕對(duì)地質(zhì)年代反映距今的時(shí)間單位 相對(duì)地質(zhì)年代反映地質(zhì)體形成或地質(zhì)事 件發(fā)生的先后順序，指相對(duì)新老關(guān)系兩種,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,五、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)構(gòu)造 （一）構(gòu)造運(yùn)動(dòng) 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)通常也叫地殼運(yùn)動(dòng)，是由內(nèi)動(dòng)力所引起的地殼(或巖石圈)巖石發(fā)生變動(dòng)、變位的一種機(jī)械作用。 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是持續(xù)不斷的 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的方向性 水平運(yùn)動(dòng)（造山運(yùn)動(dòng)）-平行地表的運(yùn)動(dòng)(沿地

8、球切線方向)。造成水平擠壓，形成褶皺、斷裂， 形成角度不整合接觸。,構(gòu)造運(yùn)動(dòng),- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,垂直運(yùn)動(dòng)（造陸運(yùn)動(dòng)）-垂直于地表的運(yùn)動(dòng)(沿地球半徑方向)。表現(xiàn)為上升與下降，形成平行不整合接觸。 水平運(yùn)動(dòng)是主導(dǎo)運(yùn)動(dòng)，垂直運(yùn)動(dòng)是由水平運(yùn)動(dòng)派生的。 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的速度 時(shí)快時(shí)慢，平靜期與急變期交替進(jìn)行。構(gòu)造周期性、構(gòu)造旋回。巖層產(chǎn)狀及接觸關(guān)系,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),（二） 1. 巖層產(chǎn)狀： 巖層：由同一巖性組成的受兩個(gè)平行或近于平行界面所限制的層狀巖石。 巖層產(chǎn)狀：巖層在地殼中的空間方位。有水平巖層、傾斜巖層、直立巖層和倒轉(zhuǎn)巖層。傾

9、斜巖層最常見。 產(chǎn)狀要素：走向、傾向、傾角 產(chǎn)狀表示方法： 72 18 72 傾向； 18 傾角；產(chǎn)狀符號(hào),- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,2. 地層接觸關(guān)系 a. 整合接觸： 兩套地層的產(chǎn)狀完全一致，互相平行，時(shí)代連續(xù)。它反映這些地層在沉積過(guò)程中沒有發(fā)生明顯的地殼上升或下降的交替運(yùn)動(dòng)。 b.不整合接觸： 上下兩套地層之間時(shí)代不連續(xù)，中間缺失某一時(shí)代地層。,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,平行不整合(假整合)-時(shí)代不連續(xù)，產(chǎn)狀一致。它反映了在沉積過(guò)程中有過(guò)顯著的升降運(yùn)動(dòng)。 角度不整合(不整合)-時(shí)代不連續(xù)，產(chǎn)狀角度相交。反映曾經(jīng)發(fā)生過(guò)

10、顯著的水平運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)。,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,（三）褶皺構(gòu)造 巖層在水平擠壓力的長(zhǎng)期作用下，發(fā)生塑性變形形成波狀彎曲，這種構(gòu)造形態(tài)稱為褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造中巖層的一個(gè)彎曲稱為褶曲。 褶曲的基本形態(tài)可分為背斜和向斜兩種。 a. 背斜是巖層向上彎拱的褶曲，巖層時(shí)代中央老，兩側(cè)新； b. 向斜是巖層向下彎曲，巖層時(shí)代中央新，兩側(cè)老。,褶皺與褶曲剖面示意圖,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),褶曲要素： 核部 翼部 樞紐 軸面,褶曲要素示意圖,- | 煤礦地

11、質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,褶皺,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,褶皺,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),（四）斷裂構(gòu)造 巖層受力后產(chǎn)生變形，當(dāng)作用力達(dá)到或超過(guò)巖層的強(qiáng)度極限時(shí)，巖層的連續(xù)完整性遭到破壞，在巖層的一定方向和一定部位上產(chǎn)生斷裂，稱為斷裂構(gòu)造。根據(jù)巖層斷裂后沿?cái)嗔衙鎯蓚?cè)巖塊有無(wú)明顯位移，可將斷裂構(gòu)造分為裂隙(無(wú)明顯位移)和斷層(有明顯位移)兩種。 斷層要素：斷層面、斷層線、斷盤、斷距。落差,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,受力示意圖,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 |

12、-,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),斷距：斷層兩盤相對(duì)位 移的距離，稱為斷距。 斷距可反映斷層規(guī)模的 大小。 根據(jù)斷層兩盤相對(duì) 位移方向可分為以下幾 種基本類型 正斷層：上盤相 對(duì)下降，下盤相對(duì)上升 逆斷層：下盤相對(duì)下降，上盤相對(duì)上升 平推斷層：斷層兩盤沿水平方向相對(duì)移動(dòng),基 本 形 式,在構(gòu)造復(fù)雜地帶，斷層經(jīng)常以一定規(guī)律或組合形式出現(xiàn)，成為階梯狀斷層、地塹和地壘。 (構(gòu)造與地貌),- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第一章地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),第二章 煤及含煤巖系,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第二章 煤及含煤系,一、 煤的形成 煤是一種

13、重要的、沉積成因可燃有機(jī)巖，它是地質(zhì)時(shí)期的古植物遺體，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)作用和物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)變而成的。 1.煤的形成條件 植物條件、自然地理?xiàng)l件（沼澤化環(huán)境）、氣候條件（溫暖潮濕）、地殼運(yùn)動(dòng)條件（地殼緩慢沉降）。,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,沉積速度與地表下降,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第二章 煤及含煤系,2.煤的形成過(guò)程 高等植物：植物-泥炭-褐煤-煙煤-無(wú)煙煤 低等植物：植物-腐泥-腐泥煤 從植物遺體的堆積到形成煤層的轉(zhuǎn)化過(guò)程稱為成煤作用。通常分為兩個(gè)階段。 （1）泥炭化和腐泥化作用階段 （2）煤化作用階段：它包括成巖作用和變質(zhì)作用兩個(gè)亞階段。 影響煤炭變質(zhì)的因素：溫度、壓力

14、、時(shí)間,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,煤的化學(xué)組成,煤的化學(xué)組成 碳 氫 氧 氮 硫 磷 其它元素,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第二章煤及含煤系,二、 煤的工業(yè)分類 （一）煤的工藝性質(zhì) 1、煤的工業(yè)分析： 又叫技術(shù)分析，它是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的基本依 據(jù)，包括測(cè)定煤的水分（M）、灰分 （A）、揮發(fā)分（V）、和固定炭（C）。 2、粘焦性： 是評(píng)價(jià)煉焦用煤的主要指標(biāo)，常用膠 質(zhì)層最大厚度（Y值）來(lái)反映。,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,3、煤發(fā)熱量（Q）： 單位質(zhì)量煤完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量。 （二）煤的分類 根據(jù)煤的煤化度，我國(guó)煤分為褐煤、煙 煤、無(wú)煙煤三大類 要使煤炭資源得到合理的開發(fā)利用，就

15、必須對(duì)煤進(jìn)行工業(yè)分類。我國(guó)煤工業(yè)分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（1986年10月發(fā)布）情況見下表：,第二章煤及含煤系,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第二章 煤及含煤巖系,三、瓦斯、煤塵及煤的自燃傾向性 瓦斯、煤塵及煤的自燃傾向性，是影響礦井安全生產(chǎn)的三項(xiàng)重要因素。 （一）礦井瓦斯 礦井瓦斯是指在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，由煤層及圍巖釋放出來(lái)的有害氣體。瓦斯主要是在成煤過(guò)程中產(chǎn)生的， 主要成分為甲烷（CH4）， 為無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的 可燃?xì)怏w。,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,1、瓦斯在煤層或巖層中存在方式 兩種存在狀態(tài)：游離狀態(tài)和吸附狀態(tài) 2、影響瓦斯含量的地質(zhì)因素 煤變質(zhì)程度；圍

16、巖和煤層滲透性；地質(zhì)構(gòu)造；煤田的暴露程度；地下水活動(dòng)；煤層埋藏深度。 3、瓦斯對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響 瓦斯對(duì)礦井安全生產(chǎn)危害極大(CH440%、O216%遇火燃燒，CH4=5-16%遇火爆炸），危害表現(xiàn)為瓦斯涌出、瓦斯爆炸及煤與瓦斯突出。,第二章煤及含煤巖系,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,第二章煤及含煤巖系,（二）煤塵 煤塵是礦井生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的煤的微粒。煤塵的危害主要在于：煤塵能夠燃燒爆炸，還可引起煤肺病，損害人體健康，加速機(jī)械的磨損，降低工作場(chǎng)的能見度等。 分類 成分 粒徑 粒徑范圍 來(lái)源,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,（三）煤的自燃傾向性 暴露在空氣中的煤，由于氧化放熱導(dǎo)致溫度逐漸提

17、高，當(dāng)達(dá)到煤的著火點(diǎn)（300-350）時(shí)引起燃燒。這種現(xiàn)象稱為煤的自燃傾向性。 影響煤層自燃的因素主要有：煤的變質(zhì)程度、煤巖成分、煤中的含硫量、煤中的瓦斯含量、水分。 煤的自燃傾向性是造成煤礦內(nèi)因火災(zāi)的基本原因。 分類：很易自燃、易自燃、不易自燃、難自燃。,第二章煤及含煤巖系,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,四、含煤巖系 含煤煤系是一套含有煤層并具有成因聯(lián)系 的沉積巖系，簡(jiǎn)稱煤系。根據(jù)成煤古地理 環(huán)境，將含煤巖系分為近海型和內(nèi)陸型兩 大類。 （一）含煤巖系組成 與煤礦生產(chǎn)關(guān)系最密切的是煤層及其頂?shù)?板、標(biāo)志層。,第二章煤及含煤巖系,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,煤層分類,1、煤層 煤層結(jié)

18、構(gòu)：根據(jù)煤層中有無(wú)其它巖石夾層 存在，可分為兩類結(jié)構(gòu)：不含夾層（夾 矸）者稱簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)；反之，稱復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 煤層分類：煤層傾角、厚度及變化情況 既煤層穩(wěn)定性） 對(duì)采礦技術(shù)影響最大，所以在采礦工作中 常將煤層據(jù)此分類。,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,a.按煤層厚度分：薄煤層(3.5米 b.按煤層穩(wěn)定性，分為穩(wěn)定煤層、較穩(wěn)定煤層、不穩(wěn)定煤層和極不穩(wěn)定煤層。 c.按煤層產(chǎn)狀分：近水平煤層（傾角45）,煤層分類,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,2、煤層頂?shù)装?頂板：位于煤層上覆的巖層。可分為直接頂、偽頂、老頂。 底板：位于煤層之下的巖層。它分為直接底、老底兩種。 3、煤系中的標(biāo)志層 巖性特殊、容易識(shí)別、層位穩(wěn)定、分布規(guī)律明顯的巖層，可以用作尋找對(duì)比煤層的標(biāo)志層。,煤層頂?shù)装迨疽鈭D,第二章煤及含煤巖系,- | 煤礦地質(zhì)基本原理 | -,11,我國(guó)地史上成煤時(shí)期,（二）河南省主要含煤巖系 我國(guó)地史上