煤礦地質(zhì)基本知識(shí)A

1、第二章 煤礦地質(zhì)基本知識(shí)一、煤礦地質(zhì)基本概念1、巖石及其分類 構(gòu)成地球外層硬殼的物質(zhì)叫巖石，它是由一種礦物或數(shù)種礦物組成的。 巖石按其成因分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。2、巖漿巖或火成巖 地殼下部（地?；蚋钜恍┑母邷馗邏簬r漿（巖漿溫度通常為7001300）沿著地殼薄弱部位或縫隙向上入侵到地殼乃至噴出地表，經(jīng)冷凝結(jié)晶后而形成的巖石稱為巖漿巖（又稱火成巖）。 淮北煤田常見巖漿巖有輝綠巖、閃長(zhǎng)巖或閃長(zhǎng)玢巖等；其硬度較大，錘擊易帽火星。 3、沉積巖沉積巖：由地質(zhì)作用形成的巖石碎屑（泥、砂、礫石）、各種有機(jī)物以及溶解在水中的物質(zhì)，在低洼的海洋、湖泊、沼澤等水盆地中沉淀下來(lái)，逐層堆積，經(jīng)過(guò)壓實(shí)、脫

2、水、膠結(jié)而 形成的堅(jiān)硬巖石稱為沉積巖。根據(jù)沉積巖的成因、成分及結(jié)構(gòu)等特征分為碎屑巖、粘土巖和化學(xué)及生物化學(xué)巖等類別。煤礦井下常見的沉積巖有角礫巖、礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖和頁(yè)巖、石灰?guī)r、煤等。沉積巖主要的特征是有層理和化石的存在。4、變質(zhì)巖 由于地殼運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)的影響，使已經(jīng)形成的巖漿巖、沉積巖或先期變質(zhì)巖，在地下深處受到高溫和高壓的作用，改變了原來(lái)的成分和性質(zhì)，變成新的巖石變質(zhì)巖。 變質(zhì)巖的常見類型：板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、糜棱巖、石英巖、大理巖、矽卡巖（常見的礦產(chǎn)有鐵、銅、鉛、鋅、鎢等）5、成煤的條件成煤的必要條件：煤的形成是許多地質(zhì)因素綜合作用的結(jié)果。在地史中并不是每個(gè)地質(zhì)時(shí)代，各

3、個(gè)地區(qū)都能成煤。因?yàn)槊旱男纬墒怯袟l件的。成煤的必要條件包括：植物條件、氣候條件、地理環(huán)境條件和地殼運(yùn)動(dòng)條件等。如果地殼升降交替出現(xiàn)，則可形成多個(gè)煤層?；幢钡V區(qū)含煤地層的沉積環(huán)境為濱海平原的海陸交互沉積；成煤時(shí)代為石炭、二疊紀(jì)。6、煤層及其厚度在聚煤時(shí)期，連續(xù)或大致連續(xù)沉積的一套含有煤層的沉積巖系，稱為煤系或含煤巖系、含煤地層（或叫煤系地層）也和其它沉積巖一樣，在地下呈層狀埋藏，所以把沉積巖系中賦存的層狀煤體叫煤層。煤層厚度是指煤層頂?shù)装逯g的垂直距離。7、煤（巖）層的走向、傾向與傾角為了說(shuō)明煤（巖）層層位的形態(tài)，就需要用煤（巖）層產(chǎn)狀要素來(lái)表示。產(chǎn)狀要素有煤（巖）層走向、傾向及傾角（簡(jiǎn)稱煤（巖

4、）層產(chǎn)狀三要素）。煤（巖）層層面與水平面相交的線叫走向線，走向線是一條水平線。走向線兩端的延伸方向叫煤（巖）層的走向。走向線上各點(diǎn)的高程都相等，它表示傾斜煤（巖）層在水平面上的延展方向。煤（巖）層層面上與走向線垂直，并沿層成向下所引的直線叫傾斜線或真傾斜線，它在水平面上的投影所指的方向稱為傾向或真傾向。傾斜線只有一條，傾向也只有一個(gè)，并與走向相差90°，反映了煤（巖）層的傾斜方向。真傾角也只有一個(gè)。煤（巖）層層面的真傾斜線與其在水平面上投影線的夾角叫煤（巖）層的傾角或真傾角。傾角的大小表示煤層的傾斜程度。煤（巖）層層面上不與走向線垂直的向下直線稱視傾斜線或偽傾斜線，它所指的方向稱為視

5、傾向或偽傾向、偽傾斜，它與水平面上投影線的夾角稱為視傾角或偽傾角。視傾斜線或偽傾斜線有數(shù)條，視傾角或偽傾角也有數(shù)個(gè)。2-1 煤（巖）層產(chǎn)狀要素8、煤層厚度劃分很薄或特別厚的煤層，其開采技術(shù)都比較困難和復(fù)雜。根據(jù)開采技術(shù)的特點(diǎn)，煤層按厚度劃分為三類：薄煤層1.3m以下； 中厚煤層1.33.5m；厚煤層3.5m以上（大于8m的又叫特厚煤層）。9、煤層傾角劃分傾角的變化在0°90°之間，煤層傾角越大，開采難度就越大。根據(jù)采煤技術(shù)的特點(diǎn)，按煤層傾角的大小不同，可分為三類：近水平煤層傾角小于5°；緩傾斜煤層傾角小于5°25°；傾斜煤層傾角25°

6、45°；急傾斜煤層傾角大于45°。10、煤層的頂板與底板賦存在煤層之上的臨近巖層叫煤層的頂板。賦存在煤層之下的臨近巖層叫煤層的底板。11、煤層頂、底板分類 1）煤層頂板按其部位與垮落情況分成三種：（1）偽頂：位于煤層之上隨采隨落的極不穩(wěn)定巖層，其厚度一般在0.5m以下。偽頂通常由炭質(zhì)頁(yè)巖、泥巖等強(qiáng)度較低的巖層構(gòu)成，一般情況下隨著采煤工作面的落煤而同時(shí)垮落。（2）直接頂：位于煤層或偽頂之上具有一定的穩(wěn)定性，移架或回柱后能自行垮落的巖層。直接頂多數(shù)由、泥巖、粉砂巖、砂巖等巖層構(gòu)成。（3）老頂：位于直接頂之上，通常是厚度及巖石強(qiáng)度較大，難于垮落的巖層。老頂由較堅(jiān)硬的砂巖、粉砂巖、

7、巖漿巖等巖層構(gòu)成。 2）煤層底板按其部位可分成兩種：（1）直接底：位于煤層之下厚度較薄的巖層，常由泥巖、粉砂巖、砂巖等組成。如果直接底的巖性是遇水后膨脹的粘土巖，可造成巷道底鼓與支架插底，輕者影響巷道運(yùn)輸與工作面支護(hù)，重者可使巷道遭受嚴(yán)重破壞。（2）老底：位于直接底之下，一般由砂巖、粉砂巖或等堅(jiān)固巖層所組成。12、圍巖和原巖 巖體中因采掘而受到影響的部分，一般為井巷最大直線尺寸的35倍。習(xí)慣上將此范圍內(nèi)的巖體稱為圍巖，而將該范圍以外的巖體稱為原巖。13、 圍巖分類為了區(qū)分在各種巖石中支護(hù)的難易程度，用圍巖穩(wěn)定性將各類巖石分為五類；第類：穩(wěn)定巖層。第類：穩(wěn)定性較好巖層。第類：中等穩(wěn)定巖層。第類：

8、穩(wěn)定性較差巖層。第類：不穩(wěn)定巖層。根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性程度分類，選擇不同用途、服務(wù)年限和斷面巷道的支護(hù)類型和參數(shù)，以及在巷道掘進(jìn)中制定加強(qiáng)頂板管理的措施。14、煤層結(jié)構(gòu)煤層結(jié)構(gòu)是指煤層中有無(wú)夾石層。不含夾石層的煤層叫簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層。含有夾石層的煤層則稱復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層中的夾石層俗稱“矸石”或“夾矸層”。煤層中夾矸的巖性可以是多種多樣的。最常見的是炭質(zhì)泥巖、黏土巖及粉砂巖，也有油頁(yè)巖、石灰?guī)r及細(xì)砂巖等。15、含煤巖系含煤巖系是指一套含有煤層，并具有成因聯(lián)系的沉積巖系，簡(jiǎn)稱煤系。 煤系指含有煤層的沉積巖系，它們彼此大致連續(xù)沉積，并在成因上有密切聯(lián)系。16、單斜構(gòu)造 在一定范圍內(nèi)，一系列巖層大致

9、向同一方向傾斜，這種構(gòu)造形態(tài)稱為單斜構(gòu)造。在較大的區(qū)域內(nèi)，單斜構(gòu)造往往是某種構(gòu)造形態(tài)的一部分，如褶曲的一翼，或斷層的一盤。17、褶皺構(gòu)造、褶曲當(dāng)煤巖層受外力作用后，被擠成彎彎曲曲，但仍保持連續(xù)完整的形態(tài)叫褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造的基本單位叫褶曲，它是褶皺中的一個(gè)彎曲部分。褶曲的基本形態(tài)有背斜和向斜，背斜的煤層凸起向上彎曲，向斜的煤層凹陷向下彎曲。在地層中，背斜和向斜往往是彼此相連的。a、背斜 b、向斜背斜、向斜立體示意圖18、斷裂構(gòu)造、斷層與節(jié)理當(dāng)煤（巖）層受地殼變化或造山運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)生斷裂失去連續(xù)性的現(xiàn)象叫斷裂構(gòu)造。根據(jù)巖層破裂面兩側(cè)巖塊有無(wú)明顯位移，可將斷裂構(gòu)造分為斷層和節(jié)理兩種。斷層：煤（巖

10、）層被切斷并破壞其連續(xù)性，而且兩側(cè)的煤（巖）層發(fā)生明顯的位移叫斷層。 為了描述斷層的性質(zhì)和空間的形態(tài)，分別給予斷層的各個(gè)部位以一定的名稱，這些斷層的基本組成部分稱為斷層的要素。其中包括：（1）斷層面：巖層斷裂后，兩側(cè)的巖塊沿著破裂面發(fā)生相對(duì)位移，該破裂面稱為斷層面。（2）斷盤：斷層面兩側(cè)發(fā)生相對(duì)位移的巖塊，稱為斷盤。（3）斷距：斷層兩盤巖層同一巖層相對(duì)位移的距離，稱為斷距。 2-2斷層要素示意圖節(jié)理（也稱裂隙）：煤（巖）層被切割破壞，產(chǎn)生許多裂隙，而且裂隙兩側(cè)的煤（巖）層沒有明顯的位移叫節(jié)理。節(jié)理與層理是不相同的，一是成因不同，層理是在形成沉積巖時(shí)生成的；而節(jié)理是沉積巖形成后，受外力破壞而生成

11、的。二是形態(tài)不同，節(jié)理與煤層垂直或斜交；層理與煤層面呈平行狀態(tài)。19、斷層的分類 （1）根據(jù)斷層兩盤相對(duì)位移的方向分類：正斷層：其特點(diǎn)是上盤相對(duì)下降，下盤相對(duì)上升。逆斷層：其特點(diǎn)是上盤相對(duì)上升，下盤相對(duì)下降。平移斷層：兩盤沿?cái)鄬用孀呦蜃魉较鄬?duì)位移的斷層，又稱平推斷層。2-3 斷層位移分類 2-4 斷煤交線示意圖（2）根據(jù)斷層走向與兩盤巖層走向的關(guān)系分類：走向斷層：斷層走向與巖層走向平行或基本平行。傾向斷層：斷層走向與巖層走向垂直或基本垂直。斜交斷層：斷層走向與巖層走向明顯斜交。20、斷層對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響 （1）影響井田劃分。 （2）影響井田開拓方式。 （3）影響采區(qū)和工作面布置。 （4）影響

12、安全生產(chǎn)。 （5）增加煤炭損失量。 （6）增加巷道掘進(jìn)量。 （7）影響煤礦綜合經(jīng)濟(jì)效益。21、斷層的征兆 在斷層出現(xiàn)前，可能遇到的征兆主要有以下幾種現(xiàn)象： （1）煤層、巖層的產(chǎn)狀發(fā)生顯著的變化； （2）煤層厚度發(fā)生變化，煤層頂?shù)装宄霈F(xiàn)不平行現(xiàn)象。 （3）掘進(jìn)巷道中經(jīng)常出現(xiàn)明顯的小褶曲，或煤層常發(fā)生強(qiáng)烈揉皺，以及滑面增多或變?yōu)轺[片狀碎煤等現(xiàn)象。（4）煤層和其頂?shù)装逯械牧严讹@著增加，并有一定的規(guī)律性。（5）在大斷層附近常伴生一系列小斷層，這些小斷層是判斷大斷層的重要標(biāo)志；（6）在高瓦斯的礦井，在巷道中瓦斯涌出量常有明顯變化地段。（7）充水性強(qiáng)的礦井，當(dāng)巷道接近斷層時(shí)，常出現(xiàn)滴水、淋水以至涌水的現(xiàn)象

13、。在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)上述各種征兆，再結(jié)合礦井的具體地質(zhì)條件和已采掘地段斷層資料，進(jìn)行綜合分析，使判斷更符合實(shí)際。22、平巷掘進(jìn)階段對(duì)斷層的處理 平巷過(guò)斷層分為穿過(guò)煤層頂板（或底板）和順斷層面掘進(jìn)兩種方式。 當(dāng)煤層平巷遇斷層后，要求不改變巷道坡度而改變巷道的方向過(guò)斷層，其中有破頂板掘進(jìn)和破底板掘進(jìn)兩種情況。前者是煤層平巷過(guò)斷層在斷層上盤改向破頂板進(jìn)入下盤煤層，后者是煤層平巷過(guò)斷層在斷層下盤改向破底板進(jìn)入煤層。至于是選擇前者還是后者，應(yīng)根據(jù)巖性有利于施工、距離短和少丟煤等因素綜合考慮。當(dāng)煤層平巷遇斜交正斷層，如果斷層帶的壓力不大且沒有瓦斯及水的威脅時(shí)，可沿?cái)鄬訋Ь蜻M(jìn)并進(jìn)入另一盤煤層；如果斷層帶巖

14、石破碎、壓力大且又有瓦斯和水的威脅時(shí)，則不能緊靠斷層開掘巷道，而應(yīng)使巷道穿過(guò)斷層后，距斷層面一定距離，平行斷層走向開掘石門進(jìn)入另一盤煤層。26、上山或下山等傾斜巷道掘進(jìn)遇走向斷層或斜交斷層后，可根據(jù)生產(chǎn)上的要求，采取改變巷道坡度的形式通過(guò)斷層的處理方法 （1）當(dāng)斷層落差較小（小于煤厚）時(shí)，根據(jù)被斷失煤層是上盤還是下盤，分別采用挑頂、臥底，或挑頂與臥底相結(jié)合的方式通過(guò)斷層。無(wú)論選擇什么方式通過(guò)斷層，都必須使改2-5 順斷層面過(guò)斷層示意圖變后的巷道坡度有利于運(yùn)輸。 （2）當(dāng)斷層落差大于煤厚時(shí)，為防丟失煤層和少掘巖巷，采用石門、立眼或加大巷坡等方式進(jìn)入斷層的另一盤煤層。 至于采用那種方法，應(yīng)在查明斷

15、層的性質(zhì)、產(chǎn)狀和落差的前提下，除考慮斷失翼煤層所在位置之外，主要取決于生產(chǎn)上的要求和巷道的用途。23、回采工作面對(duì)斷層的處理 （1）采用強(qiáng)行通過(guò)的方法。當(dāng)斷層落差較小，并滿足下列情況之一者，可以采用強(qiáng)行通過(guò)斷層的方法。 在普采及爆破采煤工作面內(nèi)，斷層落差小于煤厚時(shí)。 在綜采工作面內(nèi)，當(dāng)斷層兩盤對(duì)接部分的煤厚大于液壓支架的最小支撐高度時(shí)。 在綜采工作面內(nèi)，當(dāng)斷層兩盤對(duì)界部分的煤厚小于液壓支架的最小支撐高度，但煤層頂?shù)装鍘r性較軟，采煤機(jī)能切割時(shí)。 （2）采用重開切眼的方法。當(dāng)斷層落差大于煤厚時(shí)，對(duì)于傾向斷層或斜交斷層可采用重開切眼的方法，即提前在斷層另一盤重新開掘切眼，待工作面推進(jìn)到斷層處，停止采

16、煤，工作面搬家到新切眼內(nèi)繼續(xù)開采。 （3）采用劃小工作面的方法。當(dāng)斷層落差大于煤厚時(shí)，對(duì)于走向斷層，可在斷層兩側(cè)補(bǔ)掘中間平巷，把原來(lái)一個(gè)采面劃分為兩個(gè)采面分別回采。對(duì)于落差一端大、一端小的斜交斷層，可采用合采與分采相結(jié)合的方法，把斷層上盤、下盤煤層結(jié)合起來(lái)開采。14、開拓設(shè)計(jì)階段對(duì)斷層的處理2 2-6 重開切眼示意圖2-7 工作面分成兩個(gè)小采面回采示意圖二、煤礦水害防治常識(shí)1、礦井水礦井水是指在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中，流入井筒、巷道及采煤工作面的地表水、地下水、老窯積水和大氣降水。礦井水害是煤礦五大災(zāi)害(水、火、煤塵、瓦斯、頂板)之一，輕則影響生產(chǎn)、增加排水費(fèi)用、惡化生產(chǎn)環(huán)境，給生產(chǎn)管理帶來(lái)各種

17、各樣的困難，重則造成淹井傷人重大災(zāi)害事故，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。 2、礦井水害常見水害：地表水，鉆孔水、老空（老塘、老峒）水、松散層空隙水（四、五含水）、砂巖裂隙水、斷層水、陷落柱水、灰?guī)r水、離層水等地下水?；幢泵旱V發(fā)生過(guò)四含水、灰?guī)r水、離層水、老塘老峒水等突水事故。3、礦井突水條件突水水源主要有：含水層水（四含水、灰?guī)r水）、斷層水、老塘老峒水、離層水、陷落柱水、封閉不良鉆孔水等地下水源。突水通道：孔隙、裂隙、巖溶峒、斷層、采動(dòng)破壞、老空、井巷、勘探鉆孔、特殊的地質(zhì)構(gòu)造等。4.礦井透水前的征兆 掛汗：積水區(qū)的水，在自身壓力作用下，通過(guò)煤巖裂隙而在采掘工作面的煤巖壁上聚結(jié)成許多水珠的現(xiàn)象較

18、“掛汗”。 區(qū)別真假汗的方法：仔細(xì)觀察新暴露的煤巖壁上是否潮濕，若潮濕則是真汗。掛紅：礦井水含有鐵的氧化物，在它通過(guò)煤巖裂隙而滲到采掘工作面的煤巖表面時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)暗紅色水銹，這種現(xiàn)象 水叫：含水層或積水區(qū)的高壓水向煤壁裂隙擠壓時(shí)，與兩壁摩擦?xí)l(fā)出“嘶嘶”叫聲 空氣變冷：接近積水區(qū)時(shí)，空氣溫度驟然下降，煤壁發(fā)涼，人進(jìn)入工作面有涼爽、陰冷的感覺 出現(xiàn)霧氣：采掘工作面氣溫較高時(shí)，從煤壁滲出的積水會(huì)被蒸發(fā)而形成霧氣 其它：壓力明顯增加、底鼓、頂板淋水、有害氣體增加、巖縫中有淤泥、片幫、冒頂?shù)痊F(xiàn)象。5、礦井水災(zāi)救護(hù)1)自身救護(hù)在突水迅猛、水流急速時(shí)，立即避開水口或泄水流，躲避到硐室、拐彎巷道或其它安全地點(diǎn)。情況緊急，可抓牢棚梁、棚腿或其它固定物體，防止被涌水沖倒或沖走。有害氣體涌出，立即佩帶自救器，不得隨意摘掉自救器。嚴(yán)禁在未佩帶防護(hù)器具的情況下冒險(xiǎn)進(jìn)入災(zāi)區(qū)。2)正確撤離災(zāi)區(qū)如因涌水來(lái)勢(shì)兇猛，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法自救，井下職工應(yīng)迅速組織起來(lái)，沿規(guī)定的避災(zāi)路線撤退，應(yīng)注意：將撤退路線和目的地告知礦領(lǐng)導(dǎo)；撤往突水點(diǎn)以上的水平；行進(jìn)時(shí)，靠近巷道一幫，抓牢固定物；迷失方向時(shí)，朝有風(fēng)流的上山巷道撤退；在沿途和巷道交叉口設(shè)行進(jìn)方向標(biāo)志；保持好秩序；無(wú)出口時(shí)，要組織好避難，等待營(yíng)救，嚴(yán)禁盲目潛水等冒