矿井开拓与生产系统-煤矿地质基本知识.docx

矿井开拓与生产系统矿井开拓与生产系统- -煤矿地质基本知识煤矿地质基本知识一、一、 煤层的形成与赋存特征煤层的形成与赋存特征1.煤层的形成在成煤的古地质年代，大量的植物死亡后，堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用，转变成泥炭或腐泥；泥炭或腐泥被埋藏后，由于盆地基底下降而沉埋至地下深部，经成岩作用而转变成褐煤；温度和压力逐渐增高，再经变质作用后转变成烟煤至无烟煤。2.煤层的形态与结构煤在地下通常是呈层状埋藏的，煤层在空间的展布特征，称为煤层形态。根据煤层在空间的连续情况，可分为层状、似层状、不规则状、马尾状等煤层形态。煤层结构是指煤层中夹矸的数量和分布特征。按是否含有夹矸层，常将煤层分为以下 2 种：（1） 简单结构煤层，是指不含夹矸的煤层。（2） 复杂结构煤层，是指含有夹矸的煤层。3.煤层的顶板与底板（1） 顶板。正常层序的含煤地层中覆盖在煤层上面的岩层称为顶板。根据岩层相对于煤层的位置和垮落性能、强度等特征的不同，顶板可分为伪顶、直接顶和基本顶 3 种如图 3-3 所示。在采煤过程中，直接顶是顶板管理的重要部位。伪顶是指位于煤层之上，随采随落的极不稳定岩层。其厚度一般在 0.5 m 以下，多由页岩、碳质页岩组成，不易支护。直接顶是指位于煤层或伪顶之上，具有一定的稳定性，移架或回柱后能自行垮落的岩层。其厚度一般为 12 m，多由页岩、泥岩、粉砂岩及少量的石灰岩组成。基本顶是指位于直接顶或煤层之上，通常厚度及岩石强度较大且难以垮落的岩层。基本顶一般只发生缓慢下沉，在采空区上方悬露一段时间，达到相当面积之后才垮落一次，其岩性多为砂岩、砾岩和石灰岩等坚硬岩石。（2） 底板。正常层序的含煤地层中赋存于煤层之下的岩层称为底板。底板可分为直接底和基本底（又称老底）2 种，如图 3-3 所示。直接底是指位于煤层之下硬度较低的岩层，厚度一般几十厘米至几米左右，通常为泥岩、页岩或黏土岩。基本底是指位于直接底或煤层之下较硬岩层，通常为厚层砂岩、石灰岩等。图 3-3煤层的顶板与底板4.煤层的厚度煤层厚度是指煤层顶、底板之间的垂直距离。根据矿井开采的技术特点，煤层厚度可大致分为以下 3 类：（1） 薄煤层，是指厚度为 1.3 m以下的煤层。（2） 中厚煤层，是指厚度为 1.33.5 m 的煤层。（3） 厚煤层，是指厚度为 3.5 m 以上的煤层。在实际工作中，习惯上把厚度大于 8m 的煤层称为特厚煤层。在复杂结构的煤层中，煤层厚度可分为总厚度和有益厚度。总厚度是指包括夹矸在内的全厚度；有益厚度是指除去夹矸的纯煤厚度。5.煤（岩）层的产状煤层产状是指煤层在空间的位置及特征。煤层产状要素有走向、倾向和倾角，如图 3-4 所示。图 3-4 煤层产状ab走向线；cd倾向线；ce倾斜线；煤层倾角；1煤层层面；2水平面（1） 走向。煤层走向线是指煤层层面与水平面相交的线。走向线两端所指的方向称为走向。走向代表煤层在水平面中的延伸方向。（2） 倾向。煤层层面上与走向垂直的线称为倾斜线。倾斜线由高向低在水平面投影所指的方向称为倾向。（3） 倾角。煤层层面与水平面所夹的最大锐角称为倾角。根据矿井开采技术的特点，煤层按倾角大致可分为 4 类：近水平煤层，是指倾角为 8以下的煤层。 缓倾斜煤层，是指倾角为 825的煤层。 倾斜煤层，是指倾角为 2545的煤层。 急倾斜煤层，是指倾角为 45以上的煤层。二、二、 地质构造地质构造地质构造是指煤岩体在地壳运动作用下发生变化留下的形态或迹象。矿井地质构造包括井田范围内的褶皱、断层、节理和层间滑动等。矿井地质构造是影响煤矿生产和安全最重要的地质条件，也是岩体失稳的重要地质因素。（一）（一） 常见的构造形态常见的构造形态1.褶皱构造岩层或煤层在地应力作用下形成的一系列连续的弯曲形态称为褶皱构造。每一个单独的弯曲称为褶曲。岩层向上凸起，并且核部是老地层、两侧为新地层者称为背斜；岩层向下凹陷，并且核部是新地层、两侧为老地层者称为向斜，如图 3-5 所示。图 3-5背斜和向斜 1背斜；2向斜 2.断裂构造煤（岩）层受力后发生断裂，出现断裂面，失去了连续完整性的构造形态称为断裂。断裂面两侧煤（岩）层没有发生明显位移的断裂构造称为裂隙或节理；断裂面两侧煤（岩）层产生明显位移的断裂构造称为断层。