采煤方法之2緒論二煤礦地質(zhì)知識(shí).ppt

煤礦基礎(chǔ)知識(shí) 第一章 煤礦地質(zhì)知識(shí),第一節(jié) 地質(zhì)作用、地殼的物質(zhì)組成及地史的概念 第二節(jié) 煤的形成及煤系 第三節(jié) 煤的性質(zhì)及工業(yè)分類 第四節(jié) 煤層的埋藏特征 第五節(jié) 煤田地質(zhì)勘探及礦井資源儲(chǔ)量,埋藏在地下的煤和其他礦產(chǎn)資源，都是地殼物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物。 一、地質(zhì)作用 1.內(nèi)力地質(zhì)作用 由地球內(nèi)部能量引起的地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造、地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用，它包括地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用和地震作用等。 2.外力地質(zhì)作用 它作用在地殼表層，主要是由地球以外的太陽輻射能、日月引力能等引起。按其作用方式可分為：風(fēng)化和剝蝕、搬運(yùn)和沉積 、固結(jié)成巖 。,第一節(jié) 地質(zhì)作用、地殼的物質(zhì)組成及地史的概念,二、地殼的物質(zhì)組成 組成地殼的巖石種類繁多，按照生成原因，可以將巖石劃為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類別。 沉積巖分布最廣，地表約75%的面積都覆蓋有沉積巖，有許多重要的礦產(chǎn)如煤、油頁巖、巖鹽等本身就是沉積巖。,三、地史的概念 地殼的發(fā)展歷史簡稱地史。在45億年以前形成的地球，在漫長的歲月里，其地殼在不停地運(yùn)動(dòng)，地球上的生物也在不斷地發(fā)展演化。研究表明，地球上的任何一種礦物、巖石，任何地貌和構(gòu)造形態(tài)以及任何一種動(dòng)植物，都是地殼發(fā)展演化的產(chǎn)物。 通常根據(jù)地殼運(yùn)動(dòng)及古生物的發(fā)展，將地殼發(fā)展歷史的主要階段及其順序，從古到今劃分為太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五個(gè)大的時(shí)期。,5,第二節(jié) 煤的形成及煤系,一、煤的形成 煤層的形成受古植物、古氣候、古地理及古構(gòu)造等條件的控制。 我國最主要的三個(gè)聚煤時(shí)期為：石炭二迭紀(jì)、侏羅紀(jì)和第三紀(jì)。 古植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)化為煤的演化過程，稱為成煤作用。分為泥炭化階段 和煤化階段 。 二、煤系的概念 煤系是指含有煤層的沉積巖系，它們彼此間大致連續(xù)沉積，并在成因上有密切聯(lián)系。,6,第三節(jié) 煤的性質(zhì)及工業(yè)分類,1煤的物理性質(zhì) 光澤、顏色、條痕、硬度、脆度、比重和容重、導(dǎo)電性等。 2煤的化學(xué)組成：有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)，主要元素有：碳、氫、氧、氮、硫、磷。,二、煤的工業(yè)分類 1常用的煤質(zhì)指標(biāo) 評價(jià)煤質(zhì)的主要指標(biāo)包括：水分W、灰分A、揮發(fā)分V、膠質(zhì)層厚度Y、發(fā)熱量Q、硫S和磷P的含量以及含矸率等。 2煤的工業(yè)分類 我國現(xiàn)行的工業(yè)分類，是以煉焦煤為主的分類方案，分類指標(biāo)主要用揮發(fā)分和膠質(zhì)層的最大厚度y(mm)為指標(biāo)劃分煤的種類，從無煙煤到褐煤分為十大煤種，即無煙煤、煙煤（貧煤、瘦煤、焦煤、肥煤、氣煤、弱粘煤、不粘煤、長焰煤）、褐煤。,8,第四節(jié) 煤層的埋藏特征,一、煤層賦存狀態(tài) 1）煤層的厚度 薄煤層 煤層厚度從最小可采厚度至1.3m 中厚煤層 煤層厚度1.3m至3.5m 厚煤層 煤層厚度3.5m以上,2）煤層的穩(wěn)定性 穩(wěn)定煤層、較穩(wěn)定煤層、不穩(wěn)定的煤層、極不穩(wěn)定煤層 。 3）煤層的傾角 緩斜煤層 025 傾斜煤層 2545 急斜煤層 4590 通常又把8以下的煤層稱為近水平煤層。,二、煤層頂?shù)装鍘r石 煤層頂?shù)装鍘r石是指煤系中位于煤層上下一定距離內(nèi)的巖層。按照沉積的次序，在正常情況下，先于煤生成的巖石是煤層的底板，較煤后生成的巖層叫做頂板。 三、地質(zhì)構(gòu)造對煤層的影響 地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)多種多樣，概括起來可分為單斜構(gòu)造、褶曲構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。 巖層的空間位置及特征通常用產(chǎn)狀要素來描述。產(chǎn)狀要素有走向、傾向和傾角。 根據(jù)斷層兩盤相對運(yùn)動(dòng)的方向，斷層分為：正斷層、逆斷層、平推斷層。,斷層構(gòu)造,12,兩盤相對移動(dòng)的方向，分為三類： 正 斷 層：上盤相對下降，下盤相對上升 逆 斷 層：上盤相對上升，下盤相對下降 平推斷層：兩盤沿近于直立的斷層面作水平相對移動(dòng)的斷層,褶皺構(gòu)造：煤層及巖層受水平擠壓力后，變成彎曲形狀，但仍然保持連續(xù)。 背斜 巖層層面凸起的彎曲 向斜 巖層層面凹下的彎曲,四、影響開采工作的其他因素 1）煤的自燃傾向性 煤的自燃性決定于煤的疏松程度及氧化過程的劇烈程度。煤愈松軟，煤層愈厚或氧化愈快，其自燃危險(xiǎn)就愈大。 2）煤和巖層的含瓦斯性 瓦斯的涌出和積聚不但給礦井生產(chǎn)帶來許多困難，還可能造成嚴(yán)重的災(zāi)害。因此，在開采含瓦斯較大的煤層時(shí)，應(yīng)當(dāng)在技術(shù)上采取特殊措施。 3）礦井的充水程度 礦井開采時(shí)，由于巷道開掘和采空區(qū)塌陷，必然波及煤層上下的含水層以及地表下的水源，而造成礦井充水。嚴(yán)重時(shí)還可能威脅礦井安全。,第五節(jié) 煤田地質(zhì)勘探及礦井儲(chǔ)量,一、煤田地質(zhì)勘探的任務(wù) 了解礦井資源/儲(chǔ)量、井田地質(zhì)條件、煤層賦存條件、水文地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件、煤種煤質(zhì)等礦井的資源條件。 二、煤田地質(zhì)勘探工作的階段劃分 煤田地質(zhì)勘探工作劃分為煤田普查、礦區(qū)詳查和井田精查三個(gè)階段依次進(jìn)行。 三、礦井儲(chǔ)量 礦井儲(chǔ)量分為：礦井地質(zhì)資源量 、礦井工業(yè)儲(chǔ)量 、礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 、礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 。,第二章 煤礦地質(zhì)圖,第一節(jié) 地質(zhì)圖件繪制的特點(diǎn) 第二節(jié) 地形圖 第三節(jié) 煤層等高線圖 第四節(jié) 煤礦常用的其他地質(zhì)圖件 第五節(jié) 讀圖方法,第一節(jié) 地質(zhì)圖件繪制的特點(diǎn),一、坐標(biāo)系統(tǒng) 1）平面直角坐標(biāo) 2）高程 ：絕對高程和相對高程 二、方位角及象限角 方位角是從子午線的北端開始沿順時(shí)針方向計(jì)算，它的范圍從0到360 。 象限角以地面上某一點(diǎn)為中心，用通過這一點(diǎn)的子午線和緯線把大地劃成四個(gè)象限。象限角的讀法是以北或南開頭，以東或西結(jié)尾，它的范圍從0到90。,三、投影圖 平面圖：采用水平投射繪制而成的各種地質(zhì)及工程圖件，又稱作水平投影圖。 剖面圖：根據(jù)工程和設(shè)計(jì)的需要，假想把煤層和巖層沿某個(gè)方向切開，把切開面所見到的內(nèi)部結(jié)構(gòu)向側(cè)面投影成圖。 四、標(biāo)高投影 在水平投影圖上，把投影物各點(diǎn)的標(biāo)高值標(biāo)注在各投影點(diǎn)位置的旁側(cè)，用來說明各個(gè)點(diǎn)高于或低于水平面的數(shù)值，這就叫標(biāo)高投影。,平面直角坐標(biāo)系,高程計(jì)算示意圖,方位角和象限角,立井標(biāo)高投影圖,第二節(jié) 地形圖,反映地球表面高低起伏形狀的圖紙稱為地形圖。地形圖中一般用地形等高線反映地貌。 一、等高線 等高線是地面上高程相同的若干點(diǎn)聯(lián)接而成的曲線，或者說是水平面與地表面相截的交線。將高程不同的等高線投影到平面上，則得到等高線圖。 等高線具有下列特點(diǎn)： （1）等高線是連續(xù)的閉合曲線，如果不在圖內(nèi)閉合，就一定要在圖外閉合。所有等高線在一般情況下，不能相交或重合。 （2）等高線上任一點(diǎn)向相鄰等高線可以作很多線段，投影到水平面后，其中最短的一條線段稱為最大傾斜線。等高線與最大傾斜線成直交。 （3）等高線稠密表示陡坡，等高線稀疏表示緩坡，等高線間距均勻表示坡度一致。,二、等高線圖上各種地形的表示方式 山崗和凹坑 山脊和山谷,山坡等高線及斷面,鞍部地形等高線,地形剖面圖,三、根據(jù)等高線圖作地形剖面圖 1）根據(jù)工程需要在地形圖上畫出剖面位置線AB。 2）將AB線與等高線相交的各點(diǎn)編號(hào)，注明各點(diǎn)標(biāo)高。 3）在圖的下方或另用一張紙繪地形剖面圖。在這張紙上先做一條水平直線，以地形等高線圖上所做剖面位置的最低標(biāo)高為此水平線的標(biāo)高，此處為10m。 4）根據(jù)等高線圖的比例尺和等高距做出平行于該直線的水平線，并注明標(biāo)高。 5）過等高線圖上各交點(diǎn)，向剖面圖上的水平線作垂直引線，根據(jù)各點(diǎn)的標(biāo)高在剖面圖上確定各點(diǎn)的位置，并編號(hào)1、2、3。 6）用圓滑的曲線連接這些實(shí)際位置點(diǎn)，即繪成地形剖面圖。,24,第三節(jié) 煤層等高線圖,一、煤層頂?shù)装宓雀呔€圖 煤層層面與具有一定高程的水平面相交所得到的交線，就是煤層層面上的等高線。把煤層層面上的等高線用標(biāo)高投影的方法投影到水準(zhǔn)面上，得到的圖形就是煤層等高線圖。 煤層層面有上下之分，上層面是煤層與頂板的交面，下層面是煤層與底板的交面。上層面等高線圖叫做煤層頂板等高線圖，下層面等高線圖又稱為煤層底板等高線圖。煤層頂、底板等高線圖都是煤礦常用圖紙，尤其底板等高線圖運(yùn)用最為普遍。 煤層頂?shù)装宓雀呔€圖是反映煤層空間形態(tài)和構(gòu)造變動(dòng)的重要地質(zhì)圖件，是煤礦設(shè)計(jì)，生產(chǎn)、儲(chǔ)量計(jì)算的基礎(chǔ)。圖2-19為某礦煤層底板等高線圖。 煤層頂?shù)装宓雀呔€圖的比例尺，根據(jù)生產(chǎn)需要和地質(zhì)條件確定，常用的比例尺是15000、l2000、l1000。等高距的大小取決于圖紙的比例尺和煤層傾角，常用的等高距是100m，50m、20m。,25,二、根據(jù)煤層底板等高線確定煤層產(chǎn)狀,煤層底板等高線的延展方向就是煤層的走向，過等高線上任一點(diǎn)向標(biāo)高值較小的等高線作垂線，該垂線方向就是煤層的傾向。 煤層傾角可在煤層底板等高線圖上用作圖法或計(jì)算求得，如圖所示，其步驟如下： 在任意兩等高線之間作垂線AB，AB即為兩等高線之間的平距l(xiāng)。過B作AB的垂線BC，并取BC等于兩等高線之高差h，聯(lián)接AC，則角CAB即為煤層傾角?；蛴孟率接?jì)算煤層傾角：,26,煤層走向和傾角變化,煤層褶曲,盆地和穹隆構(gòu)造,煤層倒轉(zhuǎn)的等高線圖,27,煤層底板等高線上的斷層表示法,a正斷層;b逆斷層,28,第四節(jié) 煤礦常用的其他地質(zhì)圖件,每一種地質(zhì)圖件往往只能反映礦井地質(zhì)現(xiàn)象的一個(gè)側(cè)面，而幾種地質(zhì)圖件配合起來就能比較全面地反映礦井地質(zhì)及構(gòu)造的全貌。煤礦常用的主要地質(zhì)圖件除前面已講過的地形圖，煤層頂?shù)装宓雀呔€圖、還有地質(zhì)地形圖、煤系綜合柱狀圖，地質(zhì)剖面圖，水平切面圖等。 一、地質(zhì)地形圖 地質(zhì)地形圖實(shí)際上是地形圖和地質(zhì)圖重疊繪制在一起的地質(zhì)圖件，它既反映了圖區(qū)地表的地形特征和地物分布位置，又反映了圖區(qū)煤、巖的露頭分布及地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)地形圖的主要內(nèi)容是地形等高線、地物分布及各種地質(zhì)界線。 二、煤系綜合柱狀圖 以統(tǒng)一的圖例及簡短的文字來說明井田內(nèi)煤層層數(shù)、煤層厚度，層間距離、標(biāo)志層特征，煤層頂?shù)装鍘r性及含水層等主要內(nèi)容的地質(zhì)圖件。它可以作為煤層對比的依據(jù)，有利于礦井生產(chǎn)期間對地質(zhì)構(gòu)造的判別。,29,三、煤巖對比圖 在一個(gè)煤田內(nèi)，煤層往往不止一層，而是幾層，多至數(shù)十層。為了正確判斷煤層層位和構(gòu)造，通常利用標(biāo)志層，古生物化石、層間距和煤層本身特征等來對煤系進(jìn)行研究，找出判定煤層的可靠依據(jù)，通常稱為煤層對比。概括煤巖對比成果的圖紙稱為煤層對比圖。 四、地質(zhì)剖面圖 剖面圖是假設(shè)將大地切開，反映切開面上的煤層或巖層的厚度、層間距、傾角和地質(zhì)構(gòu)造特征等，以及沿剖面方向的地形起伏等。剖面圖比較形象直觀，在生產(chǎn)中使用廣泛。剖面的位置可根據(jù)需要選取。 五、水平地質(zhì)切面圖 水平地質(zhì)切面圖是假設(shè)沿某一標(biāo)高的水平方向?qū)⒌貙忧虚_，反映水平切開面上的煤、巖分布及地質(zhì)構(gòu)造特征和巷道與煤層相對關(guān)系的圖件。水平切面圖在煤層傾角較大和開采煤層群的礦井使用較廣泛。,30,第五節(jié) 讀圖方法,1）看圖名。不論什么地質(zhì)圖首先應(yīng)該看圖名。圖名可以說明地質(zhì)圖件所在地區(qū)及圖紙的種類，從而對圖紙能反映些什么地質(zhì)現(xiàn)象有清楚的概念。進(jìn)而看圖紙的比例尺，了解圖紙上尺