煤矿地质基本知识

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。

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。

矿井地质基础知识一、地壳与地质作用㈠地壳及岩石从古到今，人类的活动，都在地壳的表层进行。

煤正是埋藏在地壳的表层。

组成地壳的是岩石，岩石是由一些矿物颗粒组成。

矿物是一种或多种元素在地质作用下自然形成的产物，每一种矿物均有一定的化学成分和物理性质。

因此，岩石的化学成分和物理性质是不均匀的，同一种岩石的化学成分和物理性质可以有很大的差别。

按生成的方式，岩石可以分三大类：1. 岩浆岩岩浆岩又称为火成岩，它是由岩浆冷凝而成。

地壳深处压力和温度都很高，各种物质熔化成岩浆。

当这种高温高压的岩浆沿着地壳裂缝移动到表层或喷出地面时，便冷凝成岩浆岩。

如花岗岩、玄武岩等，都是最常见的岩浆岩。

2. 沉积岩地表原有岩石经风化、剥蚀成碎屑，并经流水的搬运，在湖泊、沼泽地带沉积下来，这些沉积物经过压紧、胶结等作用形成沉积岩。

常见的沉积岩有砂岩、页岩和石灰岩等。

3. 变质岩变质岩是已经形成的各种岩石，在地下深处受到重力、地壳运动或岩浆侵入的高温作用，产生物理化学变化，改变了原来的成分和性质而变成的岩石。

如石灰岩变质成大理岩。

煤属沉积岩类。

在煤矿中遇到的主要是沉积岩，有些煤矿有岩浆岩侵入现象。

㈡地质作用与地壳运动组成地壳的物质，处于不断的运动和变化中。

促使地壳发生运动和变化的自然作用，称为地质作用。

有些地质作用进行得很激烈、明显，例如地震和火山爆发；而更多的地质作用则进行得很缓慢，需经历若干万年、亿年才显现出变化的结果根据引起地质作用的动力来源不同，可将地质作用分为两大类：动力主要来自地球本身内部的内力地质作用，动力主要来自于太阳的外力地质作用，两者之间相互影响。

1. 外力地质作用它主要由于太阳辐射能引起。

地表岩石经过长期风吹雨打、日晒和温度变化、生物活动等，逐渐被破坏剥离或分解，通称为风化剥蚀；风化剥蚀的产物，随风流或水流搬运，当到低洼开阔的地方风流或水流减缓、搬运作用减弱时，剥蚀产物则沉积下来，即所谓的沉积作用。

沉积物在低洼地带一层层的堆积，越来越厚，下面的沉积物被上面的压紧，进而胶结成一个整体岩层，就是沉积岩。

一、煤矿地质知识1、地质作用的概念。

由于自然动力引起地壳物质组成、内部构造和地表形态变化与发展的作用。

2、内力地质作用、外力地质作用的不同类型。

（一）内力地质作用1). 地壳运动:地壳运动、升降运动、水平运动2)岩浆活动:岩浆活动、火山作用、岩浆侵入活动3)变质作用4)地震作用（二）外力地质作用按其作用方式可分为：风化和剥蚀、搬运和沉积、固结成岩。

3、岩石的类型。

岩浆岩：如：花岗岩、闪长岩、玄武岩沉积岩：如：由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩。

变质岩：如：角砾岩、砂岩、泥岩等。

4、煤层生成的影响因素。

煤层的形成受古植物、古气候、古地理及古构造等条件的控制。

5、成煤作用的概念及不同阶段。

古植物从死亡、堆积到转化为煤的演化过程，称为成煤作用。

成煤作用分为泥炭化阶段和煤化阶段。

6、常用的煤质指标。

评价煤质的主要指标包括：水分W、灰分A、挥发分V、胶质层厚度Y、发热量Q、硫S 和磷P 的含量以及含矸率等。

7、煤的工业分类。

按照工业用途，煤可分为动力煤、化工用煤、炼焦用煤等几种。

8、煤层按厚度分类的类型。

薄煤层煤层厚度0.5~1.3m中厚煤层煤层厚度1.3~3.5m厚煤层煤层厚度3.5m 以上9、煤层按倾角分类的类型。

缓斜煤层8°～25°倾斜煤层25°～45°急斜煤层45°～90°通常又把 8°以下的煤层称为近水平煤层10、褶皱、断层概念及类型。

褶皱：岩层受水平力的作用被挤压成弯弯曲曲，但保持了岩层的连续性和完整性的构造形态称为褶皱。

岩层褶皱构造中的每一个弯曲称为褶曲。

岩层层面凸起的褶曲叫背斜；凹下的为向斜。

断层：断裂面两侧的岩层产生了明显位移的断裂构造为断层。

根据断层两盘相对运动的方向，断层分为：正断层、逆断层、平推断层二、煤矿地质图1、高程概念及类型。

地面任一点至水准面的垂直距离称为该点的高程，也称为该点的第三坐标。

分为绝对高程和相对高程2、等高线的概念及特点。

地质工作是煤矿生产的先锋，地质资料（主要指煤层和岩层的埋藏情况）是矿井设计与日常生产的重要依据。

没有可靠的地质资料，矿井设计与生产就会陷入盲目状态。

煤矿地质工作包括煤田地质勘探和矿井地质工作，前者指找煤开始和最终获得一定精度的地质资料，以满足矿井设计的需要；后者指在建井和生产过程中进一步查清地质情况，直接为生产服务。

第一节煤层埋藏特征与煤层分类一、概述(一)煤的形成虽然我国采煤和用煤的历史可以追溯到上千年前，但人们一直不清楚煤是怎样形成的。

随着科学技术的发展，尤其是发明了显微镜以后，人们终于揭开了这个千年之谜：煤是由植物转变而来的。

植物是成煤的原始物质，它分为低等植物和高等植物。

由低等植物形成的煤称为腐泥煤，在我国俗称“石煤”（因其灰分即矿物质含量高，外观似黑色岩石而得名）；由高等植物形成的煤称为腐植煤，因其含有大量的腐植酸而得名。

在自然界，腐植煤占绝大多数，目前开采的也主要是腐植煤。

煤是由植物经过漫长的极其复杂的生物化学、物理化学作用转变而成的。

从植物遗体堆积到转变为煤的一系列演变过程称为成煤作用。

成煤作用大致可分为两个阶段（图1-1）：第一阶段，泥炭化阶段；第二阶段，煤化阶段。

在泥炭化阶段，低等植物及浮游生物遗体经腐泥化作用形成腐泥，高等植物遗体经泥炭化作用形成泥炭；在煤化阶段，腐泥转变为腐泥煤，泥炭经煤成岩作用转变为褐煤，褐煤经煤变质作用转变为烟煤和无烟煤等。

褐煤、烟煤、无烟煤均属腐植煤类。

图1-1 成煤作用阶段划分(二)煤的分类我国煤炭资源丰富，煤种齐全。

按煤的煤化程度和工艺性能，可将煤炭分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类，其煤化程度逐渐升高。

其中烟煤又可分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤以及贫煤，越往后煤化程度越高。

二、煤层埋藏特征(一)煤田和储量1．煤田在同一地史发展过程中，由炭质物的沉积并连续发育而造成的大面积含煤地带，称为煤田。

煤田的范围、储量大小不一，小型煤田的面积不大，储量只有几百到几千万吨；大型煤田的面积有数千或数万平方公里，储量可达几亿到几百亿吨。

个人整理的煤矿地质资料知识从传统时期至今，煤矿开采一直是我国重要的能源来源之一。

尽管随着社会经济的发展，可持续发展呼声越来越高，但作为目前主要的燃料之一，煤炭仍然占据着重要的地位。

然而，考虑到开采能源的安全和可持续性，个人整理煤矿地质资料知识是很有必要的。

1.煤的基本知识煤是一种化石燃料，一般形成于地下一千米左右的白垩纪或第三纪大陆演化过程中。

它是由植物残渣在一定的温度、压力和时间作用下形成，主要成分为碳、氢、氧、氮、硫和水。

煤的分类与组成根据固定碳和热值的含量可分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥炭四类，从“软煤”到“硬煤”的级别较之有差异。

在煤的质量检测中，固定碳含量的多少是衡量煤品质标准的一个重要因素。

2.形成地质背景在理解煤炭的开采，必须了解煤的形成地质背景，因为它有助于我们了解煤的含量、品质、结构、分布以及在采矿过程中可能出现的问题。

煤床是经过数百万年的生物体残留物在地质过程、压力、温度、氧化或还原等作用下形成的。

在地质过程中，不仅矿床形成要素的物质发生了有序的利用，而且还有时空相互的互动，如地壳运动、地质构造、岩浆侵入、断裂等。

在不同的地质环境下，煤的组成、分布、矿床类型均可能呈现出区别于其他煤矿的特点。

3.地质条件对采煤的影响在采煤过程中，地质条件是对矿井安全、生产效率以及环境保护等方面的一个重要影响因素。

地质条件方面如下：(1)煤层厚度，是影响开采效率和资源利用率的关键条件。

不同厚度的煤层需要采取不同的开采方式和设备。

(2)煤的性质，是关键的技术参数和安全生产方面的考虑。

煤的可燃性、膨胀性、水分含量、自燃性等特性会对采矿安全和煤炭利用带来潜在的危险。

(3)周围岩性，高岭土含量以及裂缝发育的岩层都可能会影响采煤方式的选择、煤的接触面积和矿井稳定性的评估。

(4)地质构造、断层以及地温和地应力，是影响矿井运行的重要因素。

在不同的构造和地质环境中，需要采取不同的支护措施，以确保采煤安全。

4.开采技术煤矿开采技术的进步对于提高煤炭生产效率和保障煤炭质量，双重起着重要作用。