煤礦地質(zhì)知識

1、第一節(jié)第一節(jié) 地殼的組成與地質(zhì)作用地殼的組成與地質(zhì)作用 應該明確的兩個問題： 地殼是煤及各種礦產(chǎn)資源形成的地方，礦產(chǎn)資源的形成與地殼的物質(zhì)運動及演變有密切關(guān)系。 地球表面生物的生長、發(fā)育及死亡的整個過程不斷地改變著地球表面各種元素和礦物的分布，使某些元素離散或集中形成有價值的礦產(chǎn)。（生物遺體變?yōu)槊汉褪偷龋?這兩個方面都是地殼物質(zhì)在地質(zhì)作用下運動和演變的結(jié)果，因此，研究地殼的物質(zhì)組成以及在地質(zhì)作用下的地殼物質(zhì)運動，是掌握礦床形成和埋藏規(guī)律的基礎。內(nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用 外力地質(zhì)作用外力地質(zhì)作用 地殼運動 巖漿活動變質(zhì)作用地震作用風化和剝蝕 搬運和沉積固結(jié)成巖第一節(jié)第一節(jié) 地殼的組成與地質(zhì)作用

2、地殼的組成與地質(zhì)作用地質(zhì)作用地質(zhì)作用珠穆朗瑪峰，位于中國和尼泊爾兩國邊界、海拔米，是喜馬拉雅山主峰，也是世界第一高峰。珠穆朗瑪在藏族神話中被認為是五位仙女中的第三女神。她是萬山之尊、地球之巔。秦嶺夏威夷冒納咯火山意大利埃特納火山中國西昆侖山阿什庫勒火山夏威夷普烏哈魯魯噴發(fā)形成的巖漿河火山口底部，可以見到紅色的巖漿火山口底部，可以見到紅色的巖漿裂隙式火山神戶大地震破壞 (高速公路倒塌) 美國加州聖安德烈斯斷層 風化風化由于溫度變化、大氣由于溫度變化、大氣(氧氣氧氣)、水溶液以及生物的、水溶液以及生物的作用，使地表巖石或礦物在原地發(fā)生物理、化學變化的作用，使地表巖石或礦物在原地發(fā)生物理、化學變化的

3、過程叫風化作用。過程叫風化作用。 剝蝕剝蝕以風雨、流水等流動物質(zhì)為動力，對巖石進行以風雨、流水等流動物質(zhì)為動力，對巖石進行破壞并把破壞的產(chǎn)物剝離開的過程稱為剝蝕作用。破壞并把破壞的產(chǎn)物剝離開的過程稱為剝蝕作用。風化和剝蝕風化和剝蝕風化和剝蝕往往是彼此促進的，巖石遭受風化變得松軟就易于剝蝕，剝蝕后風化和剝蝕往往是彼此促進的，巖石遭受風化變得松軟就易于剝蝕，剝蝕后暴露上來新鮮的巖石重新又受到風化。暴露上來新鮮的巖石重新又受到風化。n 化學風化作用空氣中的氧和水溶液不僅使巖石和礦物化學成分發(fā)生變化，而且使一部分被溶液帶走，或使穩(wěn)定的礦物變?yōu)椴环€(wěn)定的礦物，這種對巖石的破壞作用稱為化學風化作用。 1.

4、氧化作用 氧氣與各種礦物混合，產(chǎn)生新的礦物。 黃鐵礦FeS2(+)氧化成褐鐵礦Fe2O3.H2O(3+)，由銅黃色變?yōu)楹旨t色，顏色變深，結(jié)構(gòu)變疏松。在地表稱鐵帽，地下連著礦床。 2. 溶解作用 任何礦物都溶于水，只是溶解度有大有小。 CaCO3+CO2+H2O-Ca(HCO3)2 方解石 (重碳酸鈣) 3. 水解作用 水和礦物相結(jié)合的一種化學反應。正長石+H2O-高嶺石+。. 4. 水合作用 有些礦物吸引一定數(shù)量的水。石膏+H2O-硬石膏葉狀剝落 (果洲群島)塊狀崩解 (石澳)蜂窩狀風化 (長洲人頭石） 蜂窩風化 (長洲)塊狀崩解(石澳)蜂窩狀風化(長洲)搬運作用搬運作用風化和剝蝕作用的產(chǎn)物，

5、由風、流水等風化和剝蝕作用的產(chǎn)物，由風、流水等搬運到別的地方的過程。搬運到別的地方的過程。沉積作用沉積作用隨著搬運力量的減落或消失，被搬運物隨著搬運力量的減落或消失，被搬運物在低洼地區(qū)逐漸沉積的過程。在低洼地區(qū)逐漸沉積的過程。搬運和沉積搬運和沉積 3 3、關(guān)系（內(nèi)力與外力地質(zhì)作用）、關(guān)系（內(nèi)力與外力地質(zhì)作用） 外力地質(zhì)作用在很大程度上受地殼運動的制約。風化剝蝕過程主要在外力地質(zhì)作用在很大程度上受地殼運動的制約。風化剝蝕過程主要在地殼上升隆起的地區(qū)進行，而其進行的強度也與地殼上升隆起的幅度速度地殼上升隆起的地區(qū)進行，而其進行的強度也與地殼上升隆起的幅度速度有關(guān)。有關(guān)。 沉積、固結(jié)成巖過程主要在地

6、殼下降沉陷地區(qū)形成，沉積物的物質(zhì)成沉積、固結(jié)成巖過程主要在地殼下降沉陷地區(qū)形成，沉積物的物質(zhì)成分，厚度和分布范圍等，都受著地殼沉降的幅度和速度的限制。分，厚度和分布范圍等，都受著地殼沉降的幅度和速度的限制。 地質(zhì)構(gòu)造： 在地殼運動中，煤和巖層改變了原始埋藏狀態(tài)所產(chǎn)生的變形或變位的產(chǎn)物稱為地質(zhì)構(gòu)造。 一、單斜構(gòu)造、單斜構(gòu)造 在一定的范圍內(nèi)，煤或巖層大致向一個方向傾斜的構(gòu)造形態(tài)。 巖層的產(chǎn)狀要素： 走向、傾向、傾角 走向： 巖層層面與水平面交線的延伸方向。 傾角： 層面與水平面之間的二面角。 傾角變化在0-90之間。 煤層按傾角分為三類： 緩傾斜煤層 25 產(chǎn)量占70%（全國） 傾斜煤層 25 -

7、45 急傾斜煤層 45 傾向： 巖層面上與走向線垂直向下的傾斜線的水平投影所指的方向。第二節(jié)第二節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造 第二節(jié)第二節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造三三 、斷裂構(gòu)造、斷裂構(gòu)造： 巖層受力后遭到破壞，失去了連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)。 裂隙裂隙：斷裂面兩側(cè)的巖層沒有發(fā)生明顯位移。 斷層斷層：斷裂面兩側(cè)的巖層發(fā)生了明顯位移的斷裂構(gòu)造。 斷層要素斷層要素： 斷層面、斷盤和斷距。（1） 斷層面斷層面： 巖層發(fā)生斷裂位移時，相對滑動的斷裂面。其空間位置 可用產(chǎn)狀要素來描述。 （2） 斷層線斷層線： 斷層面與地面（水平面）的交線。它反映了斷層的延伸方向（斷層的走向）。 （3） 斷盤斷盤： 斷層面兩側(cè)的巖體。

8、 （上盤、下盤）（4） 斷距斷距： 斷層的兩盤相對位移的距離。 斷距可分為： 垂直斷距（相對位移的垂直距離）（落差）（ab）演示 水平斷距（相對位移的水平距離） （bc）第二節(jié)第二節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造 根據(jù)斷層兩盤相對運動的方向, 可分為: 正斷層正斷層 逆斷層逆斷層 平推斷層平推斷層: 斷層兩盤沿水平方 向相對移動。 根據(jù)斷層走向與巖層走向的相對關(guān)系，斷層可分為： 走向斷層走向斷層： 走向一致或近于一 致。 傾向斷層傾向斷層： 走向與傾向一致或 近于一致。 斜交斷層斜交斷層： 斷層走向與巖層走 向斜交。第二節(jié)第二節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造 四、巖溶塌陷及巖漿侵入四、巖溶塌陷及巖漿侵入 當煤層下部分

9、布有可溶性的石灰?guī)r、白云巖，并且發(fā)生巖溶時，巖溶可引起上覆煤層和巖石跨落形成陷落，從而破壞了煤層的完整性。 巖漿侵入煤層時，使煤層的穩(wěn)定性和連續(xù)性遭到破壞。 第二節(jié)第二節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 蘆葦河流樹木濕地蘆葦沼澤稻田濕地平原濕地濕地是富饒多產(chǎn)的生態(tài)體系。濕地的類型繁多，包括：沼澤地、河口三角灣、泥灘、泥沼、水塘、三角洲、珊瑚礁、季節(jié)性河流、瀉湖、淺海、泥炭地、湖泊、泛濫平原等等。 第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 高等植物

10、泥 炭褐 煤長焰煤不粘結(jié)煤弱粘結(jié)煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無煙煤成煤作用煤化作用變質(zhì)作用泥炭化作用（腐泥化作用）成巖作用煙煙 煤煤低等植物腐 泥腐泥煤成煤過程劃分示意圖 上述可見，要形成有開采價值的煤層，必須具備下列條件： 1、植物條件：我國的三大聚煤時期（晚古生代的石炭二迭紀、中生代的侏羅紀和新生代的第三紀），分別是植物界的孢子植物，裸子植物和被子植物繁殖的極盛時代。 2、氣候條件：溫暖潮濕。 3、地理環(huán)境：大面積沼澤化的自然地理條件。濱海平原、海灣瀉湖、河漫灘、河口三角洲等。 4、地殼運動：泥炭層的積聚要求地殼緩慢下沉，下沉速度最好為與植物遺體堆積的速度大致平衡，這種狀態(tài)持續(xù)的時間越久，形成的

11、泥炭層越厚。泥炭層形成以后，地殼下降較快，有利于泥炭的保存和轉(zhuǎn)變成煤。第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 俄俄第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 二、煤系和煤田二、煤系和煤田 煤系煤系是含有煤層的一組沉積巖層（也叫含煤地層）。 煤系一般是按其形成的時代來命名的，如華北的石炭二迭紀煤系，東北的侏羅紀煤系，華南的晚二迭紀煤系。 煤田煤田在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，同一地質(zhì)時期形成并大致連續(xù)發(fā)育的含煤巖系分布區(qū)稱為煤田。三、煤的性質(zhì)及工業(yè)分類三、煤的性質(zhì)及工業(yè)分類 由于成煤的原始物質(zhì),成煤環(huán)境及所受的變質(zhì)作用不同,煤的種類很多,其物理性質(zhì)和化學組成也有差別。性質(zhì)不同的煤用途

12、也不一樣。 （ 一）煤的性質(zhì)一）煤的性質(zhì) 1、 物理性質(zhì) 包括光澤、顏色、條痕、硬度、脆度、比重和容重、導電性等，見表1-3。 2、化學組成 煤是由有機物和無機物混合組成的。 煤煤的的化化學學組組成成碳 最主要的可燃物質(zhì)，含碳量越高，發(fā)熱量越大氫 主要的可燃物質(zhì)，隨變質(zhì)程度加深而降低 氧 不可燃物質(zhì)，隨變質(zhì)程度加深而降低 氮 含氮量較少，近13%，不產(chǎn)生熱量 硫 有害物質(zhì)，燃燒時形成二氧化硫 ，煉焦煤中含硫量不超過1%磷 有害物質(zhì)，煉焦煤中含磷量不超過0.01% 第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層

13、特征煤的形成與煤層特征 四、煤層特征四、煤層特征 由于成煤時期的原始條件和受地殼運動的影響不同，埋藏在地下的煤層的賦存狀態(tài)、頂?shù)装鍘r性及含水性、煤層的含瓦斯性及自燃傾向、以及受地質(zhì)構(gòu)造影響的程度等都有明顯的差別，而這些都與采礦工作密切相關(guān)，因此，有必要對其進行研究。 （ 一）煤層賦存狀態(tài)一）煤層賦存狀態(tài) 1 1、煤層厚度：、煤層厚度：厚煤層 煤層厚度 3.5m 約占產(chǎn)量 40%中厚煤層 1.3-3.5m 40%薄煤層 1.3m 20%第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 2 2、煤層的穩(wěn)定性、煤層的穩(wěn)定性（根據(jù)煤層厚度變化情況及對開采的影響，將煤層分為四類）： 穩(wěn)定性煤層： 在井

14、田范圍內(nèi)厚度均大于最低開采標準，厚度的變化也有一定標準。 較穩(wěn)定煤層： 厚度變化較大，但在井田范圍內(nèi)大多可開采，僅局部不可采。 不穩(wěn)定煤層: 厚度變化很大，常有增厚、變薄、分岔或尖滅現(xiàn)象，井田范圍內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不可采區(qū)。如圖1-8所示。 極不穩(wěn)定性煤層：煤層常呈雞窩狀，串珠狀，斷斷續(xù)續(xù)分布，井田范圍內(nèi)僅局部可采。如圖1-9所示。第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 3、煤層結(jié)構(gòu)： 根據(jù)煤層中有無較穩(wěn)定的夾石層，將煤層分為兩類：簡單結(jié)構(gòu)煤層：沒有層狀出現(xiàn)的比較穩(wěn)定的夾石層。復雜結(jié)構(gòu)煤層：煤層中常含有較穩(wěn)定的夾石層。簡單結(jié)構(gòu) 復雜結(jié)構(gòu)透鏡狀透鏡狀礦物質(zhì)礦物質(zhì)夾層第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 第三節(jié)第三節(jié) 煤的形成與煤層特征煤的形成與煤層特征 一、煤田地質(zhì)勘探的目的與任務一、煤田地質(zhì)勘探的目的與任務 煤田地質(zhì)勘探是運用地質(zhì)科學和技術(shù)方法來分析、研煤田地質(zhì)勘探是運用地質(zhì)科學和技術(shù)方法來分析、研究、探測煤層，查明地層、地質(zhì)構(gòu)造、煤層及開采技術(shù)條究、探測煤層，查明地層、地質(zhì)構(gòu)造、煤層及開采技術(shù)條件等因素，正確評價礦床的經(jīng)濟意義，劃分出各種不同類件等因素，正確評價礦床的經(jīng)濟意義，劃分出各種不同類型的資源量和儲量。其目的是為礦山設計、建設和