第一章煤礦地質(zhì)知識(shí)

1、2采煤概論第一講第1章煤礦地質(zhì)知識(shí)中國(guó)石油大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育3主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一章第一章 煤礦地質(zhì)知識(shí)煤礦地質(zhì)知識(shí)第一節(jié)第一節(jié) 地質(zhì)作用、地殼的物質(zhì)組成及地史的地質(zhì)作用、地殼的物質(zhì)組成及地史的概念概念第二節(jié)第二節(jié) 煤的形成及煤系煤的形成及煤系第三節(jié)第三節(jié) 煤的性質(zhì)及工業(yè)分類(lèi)煤的性質(zhì)及工業(yè)分類(lèi)第四節(jié)第四節(jié) 煤層的埋藏特征煤層的埋藏特征第五節(jié)第五節(jié) 煤田地質(zhì)勘探及礦井資源煤田地質(zhì)勘探及礦井資源/儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量第一節(jié)第一節(jié) 地質(zhì)作用、地殼的物質(zhì)組成及地史的概念地質(zhì)作用、地殼的物質(zhì)組成及地史的概念 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)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)

2、物。和各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物。 一、地質(zhì)作用一、地質(zhì)作用1.內(nèi)力地質(zhì)作用內(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。動(dòng)、變質(zhì)作用和地震作用等。2.外力地質(zhì)作用外力地質(zhì)作用它作用在地殼表層，主要是由地球以外的太陽(yáng)輻射能、它作用在地殼表層，主要是由地球以外的太陽(yáng)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?nèi)赵乱δ艿纫?。按其作用方式可分為：風(fēng)化和剝蝕、搬運(yùn)和沉積蝕、搬運(yùn)和沉積 、固結(jié)成巖、固結(jié)成巖 。二、地殼的

3、物質(zhì)組成二、地殼的物質(zhì)組成 組成地殼的巖石種類(lèi)組成地殼的巖石種類(lèi)繁多，按照生成原因，可繁多，按照生成原因，可以將巖石劃為巖漿巖、沉以將巖石劃為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類(lèi)別。積巖、變質(zhì)巖三大類(lèi)別。 沉積巖分布最廣，地表約沉積巖分布最廣，地表約75%的面積都覆蓋有沉的面積都覆蓋有沉積巖，有許多重要的礦產(chǎn)積巖，有許多重要的礦產(chǎn)如煤、油頁(yè)巖、巖鹽等本如煤、油頁(yè)巖、巖鹽等本身就是沉積巖。身就是沉積巖。6莫霍面莫霍面莫霍面莫霍面6三、地史的概念三、地史的概念 地殼的發(fā)展歷史簡(jiǎn)稱(chēng)地史。在地殼的發(fā)展歷史簡(jiǎn)稱(chēng)地史。在45億年以前億年以前形成的地球，在漫長(zhǎng)的歲月里，其地殼在不停形成的地球，在漫長(zhǎng)的歲月里，其地殼

4、在不停地運(yùn)動(dòng)，地球上的生物也在不斷地發(fā)展演化。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。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。代五個(gè)大的時(shí)期。 第二節(jié)煤的形成及煤系第二節(jié)煤的形成及煤系一、煤

5、的形成一、煤的形成 煤是植物遺體經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物、地球化學(xué)、物煤是植物遺體經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物、地球化學(xué)、物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)變而形成的。理化學(xué)作用轉(zhuǎn)變而形成的。 從植物死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊航?jīng)歷了一系列演化過(guò)從植物死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊航?jīng)歷了一系列演化過(guò)程程 成煤作用成煤作用 （1）泥炭化作用：從高等植物死亡后，到變成泥炭過(guò)程；）泥炭化作用：從高等植物死亡后，到變成泥炭過(guò)程； 腐泥化作用：從低等植物死亡后，到變成泥炭過(guò)程；腐泥化作用：從低等植物死亡后，到變成泥炭過(guò)程； 腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤 （2）煤化作用：由泥炭轉(zhuǎn)化為煤的過(guò)程；）煤化作用：由泥炭轉(zhuǎn)化為煤的過(guò)程； 成巖作用：成巖

6、作用：從泥炭（腐泥）變成褐煤的過(guò)程；從泥炭（腐泥）變成褐煤的過(guò)程； 變質(zhì)作用：變質(zhì)作用：從從從褐煤從褐煤 煙煤煙煤 無(wú)煙煤無(wú)煙煤； （1）成煤的必要條件成煤的必要條件 古植物古植物 物質(zhì)基礎(chǔ)物質(zhì)基礎(chǔ) 古氣候古氣候 生長(zhǎng)與保存生長(zhǎng)與保存 古地理古地理 埋藏場(chǎng)所埋藏場(chǎng)所 古構(gòu)造古構(gòu)造 控制因素控制因素（2）補(bǔ)償關(guān)系：補(bǔ)償關(guān)系： 過(guò)度補(bǔ)償過(guò)度補(bǔ)償 均衡補(bǔ)償均衡補(bǔ)償 不足補(bǔ)償（或?yàn)椋呵费a(bǔ)償）不足補(bǔ)償（或?yàn)椋呵费a(bǔ)償） 二、煤系的概念二、煤系的概念 煤系是指含有煤層的沉積巖系，它們彼此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。間大致連續(xù)沉積，并在成因上有密切聯(lián)系。 1、定義

7、：系指在一定地質(zhì)時(shí)間內(nèi)，形成的具、定義：系指在一定地質(zhì)時(shí)間內(nèi)，形成的具有成因聯(lián)系且連續(xù)沉積的一套含煤巖系。有成因聯(lián)系且連續(xù)沉積的一套含煤巖系。 （1）一定在一套巖層系統(tǒng)中含有煤層；）一定在一套巖層系統(tǒng)中含有煤層； （2）主要由沉積巖組成，在地殼運(yùn)動(dòng)劇烈的）主要由沉積巖組成，在地殼運(yùn)動(dòng)劇烈的地區(qū)，可能含有火山巖和火山碎屑巖；地區(qū)，可能含有火山巖和火山碎屑巖； （3）含有大量的植物化石。）含有大量的植物化石。 2、 煤系的特征煤系的特征 煤系在地殼以沉降運(yùn)動(dòng)為主的振蕩過(guò)程中形成煤系在地殼以沉降運(yùn)動(dòng)為主的振蕩過(guò)程中形成的。由于振蕩運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)與幅度不同，以及地理環(huán)的。由于振蕩運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)與幅度不同，以及

8、地理環(huán)境和范圍的差異性，指使煤系的特點(diǎn)各不相同。境和范圍的差異性，指使煤系的特點(diǎn)各不相同。 1、近海型煤系；、近海型煤系； 2、內(nèi)陸型煤系；、內(nèi)陸型煤系； 3、淺海型煤系。、淺海型煤系。第三節(jié)第三節(jié) 煤的性質(zhì)及工業(yè)分類(lèi)煤的性質(zhì)及工業(yè)分類(lèi)1煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)光澤、顏色、條痕、硬度、脆度、比重和容重、導(dǎo)電性光澤、顏色、條痕、硬度、脆度、比重和容重、導(dǎo)電性等。等。 2煤的化學(xué)組成煤的化學(xué)組成：有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)，主要元素有：有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)，主要元素有：碳、氫、氧氧、氮、氮、硫、磷。變質(zhì)程度變質(zhì)程度光澤光澤顏色顏色硬度硬度脆度脆度容重容重導(dǎo)電性導(dǎo)電性褐煤褐煤無(wú)光澤暗淡瀝青光無(wú)光澤暗淡瀝青光澤澤褐色褐

9、色黑褐色黑褐色2.02.5脆度較小有脆度較小有一定韌性一定韌性1.051.2不良導(dǎo)體，不良導(dǎo)體，導(dǎo)電性隨變導(dǎo)電性隨變質(zhì)程度增高質(zhì)程度增高而增加而增加煙煤煙煤長(zhǎng)焰煤長(zhǎng)焰煤瀝青光澤瀝青光澤褐黑色褐黑色2.81.21.4氣煤氣煤強(qiáng)瀝青光澤強(qiáng)瀝青光澤弱玻璃光澤弱玻璃光澤2.6肥煤肥煤玻璃光澤玻璃光澤2.6最大最大焦煤焦煤強(qiáng)玻璃光澤強(qiáng)玻璃光澤2.5瘦煤瘦煤金剛光澤金剛光澤黑色黑色黑灰色黑灰色無(wú)煙煤無(wú)煙煤似金屬光澤似金屬光澤灰黑色灰黑色鋼灰色鋼灰色3.54.0最小最小1.351.8良好良好二、煤的工業(yè)分類(lèi)二、煤的工業(yè)分類(lèi)1常用的煤質(zhì)指標(biāo)常用的煤質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)煤質(zhì)的主要指標(biāo)包括：水分評(píng)價(jià)煤質(zhì)的主要指標(biāo)包括：水分

10、W、灰分、灰分A、揮發(fā)分、揮發(fā)分V、膠質(zhì)層厚度、膠質(zhì)層厚度Y、發(fā)熱量、發(fā)熱量Q、硫、硫S和磷和磷P的含量以及的含量以及含矸率等。含矸率等。2煤的工業(yè)分類(lèi)煤的工業(yè)分類(lèi)我國(guó)現(xiàn)行的工業(yè)分類(lèi)，是以煉焦煤為主的分類(lèi)方案，我國(guó)現(xiàn)行的工業(yè)分類(lèi)，是以煉焦煤為主的分類(lèi)方案，分類(lèi)指標(biāo)主要用揮發(fā)分和膠質(zhì)層的最大厚度分類(lèi)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(lèi)，從無(wú)煙煤到褐煤分為十大煤為指標(biāo)劃分煤的種類(lèi)，從無(wú)煙煤到褐煤分為十大煤種，即種，即無(wú)煙煤、煙煤無(wú)煙煤、煙煤（貧煤、瘦煤、焦煤、肥煤、（貧煤、瘦煤、焦煤、肥煤、氣煤、弱粘煤、不粘煤、長(zhǎng)焰煤）、氣煤、弱粘煤、不粘煤、長(zhǎng)焰煤）、褐煤褐煤 。 第四

11、節(jié)第四節(jié) 煤層的埋藏特征煤層的埋藏特征一、煤層賦存狀態(tài)一、煤層賦存狀態(tài)1）煤層的厚度）煤層的厚度 薄煤層薄煤層 煤層厚度從最小可采厚度至煤層厚度從最小可采厚度至中厚煤層中厚煤層 煤層厚度至煤層厚度至厚煤層厚煤層 煤層厚度以上煤層厚度以上 2）煤層的穩(wěn)定性）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）煤層的傾角緩斜煤層緩斜煤層 025傾斜煤層傾斜煤層 2545急斜煤層急斜煤層 4590通常又把通常又把8以下的煤層稱(chēng)為近水平煤層。以下的煤層稱(chēng)為近水平煤層。二、煤層頂?shù)装鍘r石二、煤層頂?shù)装鍘r石 煤層頂?shù)装鍘r石是指煤系

12、中位于煤層上下一定距離內(nèi)的煤層頂?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。巖層。按照按照沉積的次序，在正常情況下，先于煤生成的沉積的次序，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。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(duì)煤層的影響三、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層的影響 地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)多種多樣，概括起來(lái)可分為地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)多種多樣，概括起來(lái)可分為單斜構(gòu)造、構(gòu)造、褶曲構(gòu)造構(gòu)造和和斷裂斷裂構(gòu)造構(gòu)造。 巖層的空間位置及特征通常用產(chǎn)狀要素來(lái)描述。產(chǎn)狀要素巖層的空間位置及特征通常用產(chǎn)狀要素來(lái)描述。產(chǎn)狀要素有有走向、傾向和傾角走向、傾向和傾角。根據(jù)斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向

13、，斷層分為：根據(jù)斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向，斷層分為：正正斷層、斷層、逆逆斷斷層、層、平推平推斷層斷層。四、影響開(kāi)采工作的其他因素1）煤的自燃傾向性）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(guò)程的劇烈程煤的自燃性決定于煤的疏松程度及氧化過(guò)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)度。煤愈松軟，煤層愈厚或氧化愈快，其自燃危險(xiǎn)就愈大。就愈大。2）煤和巖層的含瓦斯性）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(lái)許多困難，還瓦斯的涌出和積聚不但給礦井生產(chǎn)帶來(lái)許多困難，還可能造成嚴(yán)重的災(zāi)害。因此，在開(kāi)采含瓦斯較大的可能造成嚴(yán)重的災(zāi)害。因此，在開(kāi)采含瓦斯較大的煤層時(shí)，應(yīng)當(dāng)在技術(shù)上采

14、取特殊措施。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）礦井的充水程度礦井開(kāi)采時(shí)，由于巷道開(kāi)掘和采空區(qū)塌陷，必然波及礦井開(kāi)采時(shí)，由于巷道開(kāi)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。充水。嚴(yán)重時(shí)還可能威脅礦井安全。第五節(jié)第五節(jié) 煤田地質(zhì)勘探及礦井儲(chǔ)量煤田地質(zhì)勘探及礦井儲(chǔ)量一、煤田地質(zhì)勘探的任務(wù)一、煤田地質(zhì)勘探的任務(wù)了解礦井資源了解礦井資源/儲(chǔ)量、井田地質(zhì)條件、煤層賦存儲(chǔ)量、井田地質(zhì)條件、煤層賦存條件、水文地質(zhì)條件、開(kāi)采技術(shù)條件、煤種煤條件、水文地質(zhì)條件、開(kāi)采技術(shù)條件、煤種煤質(zhì)等礦井的資

15、源條件。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地質(zhì)勘探工作劃分為煤田煤田普查普查、礦區(qū)礦區(qū)詳查詳查和和井田井田精查精查三個(gè)階段依次進(jìn)行。三個(gè)階段依次進(jìn)行。三、礦井儲(chǔ)量三、礦井儲(chǔ)量礦井儲(chǔ)量分為：礦井儲(chǔ)量分為：礦井地質(zhì)資源量礦井地質(zhì)資源量 、礦井工業(yè)儲(chǔ)、礦井工業(yè)儲(chǔ)量量 、礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量、礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量 、礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量、礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 。 思考題思考題1什么叫地質(zhì)作用？?jī)?nèi)、外力地質(zhì)作用有哪幾種作用形式？什么叫地質(zhì)作用？?jī)?nèi)、外力地質(zhì)作用有哪幾種作用形式？2常見(jiàn)的沉積巖主要有哪幾種？常見(jiàn)的沉積巖主要有哪幾種？ 3簡(jiǎn)述煤的形成過(guò)程？簡(jiǎn)述煤的形成過(guò)程？4煤的物理和化學(xué)性質(zhì)主要包括幾種？常用的煤質(zhì)指標(biāo)和工煤的物理和化學(xué)性質(zhì)主要包括幾種？常用的煤質(zhì)指標(biāo)和工業(yè)分類(lèi)指標(biāo)各有哪些？業(yè)分類(lèi)指標(biāo)各有哪些？5煤層按厚度可分為哪幾類(lèi)？煤層按厚度可分為哪幾類(lèi)？6反映煤層賦存狀態(tài)的指