煤層及地質(zhì)構(gòu)造

煤層及地質(zhì)構(gòu)造第一頁，共五十五頁，2022年，8月28日一、地殼地球不是均質(zhì)體，而是具同心狀的圈層構(gòu)造。

1909年莫霍羅維奇：33km；第一個地震波不連續(xù)面：莫霍面；1914年古騰堡：2898km；第二個地震波不連續(xù)面；古騰堡面地球已形成46億年第二頁，共五十五頁，2022年，8月28日地球由內(nèi)到外分三層：地核、地幔、地殼地球最外一層厚約33km左右的硬殼叫地殼地殼是由各種巖石組成的。地殼在陸地上直接暴露出來，在有水體的地方特別是海洋區(qū)則被水圈所覆蓋。地球由巖石組成，占地球總體積的1.55%，總質(zhì)量占地球總質(zhì)量的0.8%。密度2.6－2.9g/cm3。地殼下界為莫霍面，平均厚度33km，最厚的地方是我國的青藏高原，達73km；而海洋部分較薄，約6-8km，平均約6km；

第三頁，共五十五頁，2022年，8月28日

地殼中的元素與克拉克值

美國人克拉克最早測定了地殼中元素的平均含量，他根據(jù)世界5159個巖石樣品，求出了16Km厚地殼內(nèi)50種元素的平均含量。國際上把元素在地殼中平均質(zhì)量分數(shù)％，稱克拉克值，又稱地殼元素的豐度(abundance)。元素克拉克值元素克拉克值氧O46.30鈉Na2.36硅Si28.15鉀K2.09鋁Al8.23鎂Mg2.33鐵Fe5.63鈦Ti0.57鈣Ga4.15氫H0.15第四頁，共五十五頁，2022年，8月28日二、地質(zhì)作用地質(zhì)作用凡是由自然動力所引起的地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部形態(tài)發(fā)生變化和發(fā)展的各種自然作用。按地質(zhì)作用的能源來源、作用場所的不同：地質(zhì)作用：

內(nèi)力地質(zhì)作用

外力地質(zhì)作用第五頁，共五十五頁，2022年，8月28日1內(nèi)力地質(zhì)作用以地球內(nèi)熱為能源并主要發(fā)生在地球內(nèi)部。包括地殼運動、地震作用、巖漿作用、變質(zhì)作用等。

第六頁，共五十五頁，2022年，8月28日第七頁，共五十五頁，2022年，8月28日2、外力地質(zhì)作用

以地球外部的太陽能以及日月引力能為能源，并通過大氣、水、生物因素所引起，主要發(fā)生在地球表層。包括：風化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用、固結(jié)成巖作用等。第八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第十頁，共五十五頁，2022年，8月28日三、巖層與地層巖層與地層巖層：在野外或礦井中，人們常常見到一層層疊置的巖石，通常稱為巖層；特點：在正常情況下，巖層的順序總是上新下老地層：通常為某一地質(zhì)時期所形成的巖層；第十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日

巖石按成因分為巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖

巖石是一種或多種礦物在各種地質(zhì)作用下形成、具有一定結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的集合體。是構(gòu)成巖石圈的基本物質(zhì)。

1巖漿巖是巖漿侵入地殼或噴出地表經(jīng)冷卻固結(jié)而成的巖石，又稱巖漿巖。

2沉積巖是在地殼表層條件下，由風化作用、生物作用、火山作用及其它地質(zhì)應力下改造的物質(zhì)，經(jīng)搬運、沉積成巖等一系列地質(zhì)作用形成的巖石。

3變質(zhì)巖是在變質(zhì)作用下，使地殼中已經(jīng)存在的巖石變成具有新的礦物組合及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征的巖石。在沉積巖中，常見的可燃有機巖就是煤和石油第十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日第十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日描述煤層產(chǎn)狀的三要素：走向傾向傾角第十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日四、煤層及其分類煤層：地殼中由植物遺體轉(zhuǎn)變而成的成層可燃沉積礦產(chǎn)，由有機物質(zhì)和混入的無機礦物質(zhì)所組成。（一）、煤的形成過程煤是植物遺體經(jīng)過復雜的生物、地球化學、物理化學作用轉(zhuǎn)變而形成的。

從植物死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊航?jīng)歷了一系列演化過程

→成煤作用

1、泥炭化作用：從高等植物死亡后，到變成泥炭過程；腐泥化作用：從低等植物死亡后，到變成泥炭過程；

腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤

2、煤化作用：由泥炭轉(zhuǎn)化為煤的過程；

成巖作用：從泥炭（腐泥）變成褐煤的過程；變質(zhì)作用：從從褐煤

→

煙煤→無煙煤；第十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日（二）、成煤的必要條件

1、植物條件

——物質(zhì)基礎(chǔ)；

2、氣候條件

——影響植物生長，同時影響植物的分解；

3、自然地理條件

——植物堆積；

4、地殼運動條件

——埋藏條件第十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日

三個重要成煤時期地球已形成46億年中國有三個重要成煤時期1、新生代的第三紀距今0.3億年2、中生代的侏羅紀距今1.8億年3、古生代的二疊紀和石炭紀距今2.8億年平頂山煤田形成于2億年前古生代的石炭紀二疊紀第十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日

（三）煤的主要成分及煤質(zhì)評價指標

煤的主要成分碳C氫H氧O氮N硫S磷P煤質(zhì)評價指標水分灰分發(fā)熱量揮發(fā)分等第十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日

（四）煤層分類1.按煤層結(jié)構(gòu)分類：①簡單結(jié)構(gòu)②復雜結(jié)構(gòu)第十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日2.按煤層形狀分類①層狀②似層狀③非層狀第二十頁，共五十五頁，2022年，8月28日3、按煤層傾斜程度分類：①近水平煤層：<8°②緩傾斜煤層：8°～25°③傾斜煤層：25°～45°④急傾斜煤層：>45°第二十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日4、按煤層厚度分類：（井工開采）煤層厚度是指煤層頂?shù)装逯g的垂直距離①薄煤層：<1.3m②中厚煤層：1.3m～3.5m③厚煤層：>3.5m第二十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日

（五）煤層與頂?shù)装逯g的層位關(guān)系偽頂:一般在0.5米以下,通常由泥質(zhì)頁巖.炭質(zhì)頁巖組成.隨采隨落.直接頂:厚度一般幾米.多由頁巖.砂質(zhì)頁巖組成.隨撤架垮落.老頂;通常由砂巖.石灰?guī)r等堅硬巖石組成.常在采空區(qū)懸露相當大的面積才垮落.第二十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日

五、地質(zhì)構(gòu)造

煤巖層受力后所發(fā)生變化的形態(tài)叫地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造對安全生產(chǎn)影響很大煤礦地質(zhì)構(gòu)造的基本類型有：①單斜構(gòu)造②褶皺構(gòu)造③斷裂構(gòu)造第二十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日1、單斜構(gòu)造煤層朝一個方向傾斜第二十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日2、褶皺構(gòu)造煤層受到水平方向的外力擠壓作用后呈彎曲狀態(tài)特征：煤層仍保持完整性和連續(xù)性褶皺構(gòu)造影響井田劃分、井筒布置、采區(qū)布置、巷道施工方向、坍塌冒頂、瓦斯突出、突水等。第二十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日3、斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造：煤（巖）層在地殼運動作用力下產(chǎn)生斷裂特征：煤層失去了完整性和連續(xù)性斷裂構(gòu)造包括：斷層.裂隙（節(jié)理）第三十頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日斷層分類:根據(jù)斷層兩盤相對移動方向.分為:正斷層.逆斷層和平推斷層.第三十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日疊瓦狀構(gòu)造階梯狀構(gòu)造第三十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日1935年山東淄博洪山礦，開采過程中揭露周莊斷層，該斷層溝通地面朱龍河，河水以578～648立方米/分鐘潰入井下，78小時后全礦井被淹，造成536人死亡。1971.10.17平煤集團八礦東風井施工中遇斷層，涌水量70立方米/分鐘，涌水溫度37℃，淹井停工，治理到1979.3投資300多萬元。第三十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日2004.10.22，22：09鄭煤集團大平煤礦，掘進一巖石巷道，接近煤層斷層時發(fā)生煤巖突出。突出煤巖量1897t，其中煤1300t，突出瓦斯250000m3，瓦斯逆流進入13、15采區(qū)和西大巷。

22：40西大巷架線電機車電火花引發(fā)瓦斯爆炸，波及11、13、15采區(qū)、火藥庫、西大巷和掘進中的巖石巷道，造成148人死亡，32人受傷。該特別重大瓦斯爆炸事故與煤層斷層有直接關(guān)系第三十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四十頁，共五十五頁，2022年，8月28日新華網(wǎng)阜新2005年2月15日電（記者馮雷）遼寧阜新礦業(yè)集團公司15日上午10時30分召開新聞發(fā)布會證實，2月14日15時49分，遼寧阜新礦業(yè)集團公司孫家灣煤礦海州立井發(fā)生特別重大爆炸事故,事故發(fā)生時，有244人在井下作業(yè)，至15日9時，已搜救28人生還，203人死亡，另有13人下落不明，事故搶救工作正在緊張有序進行第四十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日尋找斷失煤層的方法第四十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日4、巖溶塌陷(巖溶陷落柱).

所謂巖溶塌陷.就是由于石灰?guī)r.白云巖等可溶性巖石在地下水的溶蝕作用下產(chǎn)生塌陷的現(xiàn)象陷落柱的特征：呈上小下大的柱狀.主要由塌陷的巖石碎塊組成.棱角顯著.與陷落柱接觸或附近的煤層和巖層裂隙發(fā)育.有時有出水現(xiàn)象。第四十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第五十頁，共五十五頁，2022年，8月28日井下遇陷落柱前的預兆產(chǎn)狀變化：在塌陷過程中，因牽引作用使周圍的煤、巖層向陷落柱中心方向傾斜；傾角在3°-6°之間，個別達10°，影響范圍一般在15-20m；裂隙增多，小斷層增多，煤巖層風化、氧化，水的涌出量增加第五十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日陷落柱對煤礦生產(chǎn)的影響煤層塌陷在一定范圍內(nèi)失去開采價值，減少煤炭儲量，縮短了礦井服務年限，井巷報廢；由于塌陷破壞煤層的連續(xù)性，給井巷工程的布置和施工，采煤方法和采掘機械的選擇增加很多困難；陷落柱穿透含水層時