矿井地质

2020/6/231矿井地质与防治水管理矿井地质篇2020/6/232•第一篇矿井地质•第一章简介地质学•一、地质学概念•地质学是研究地球的科学【注：现阶段主要是研究地球外表的一层硬壳----地壳。具体就是研究地壳的构造、物质组成、发展变化以及各种矿产形成和分布规律等内容的科学】•一切生活资料和生产资料都直接或间接取之于地球，所以研究地球的学科就成为最古老的学科。早在石器时代认识岩石制造石器、到大禹治水、指南针的问世、张衡制造世界上第一台地动仪、以及现在的登月、研究火星土壤、水分等等。【注：随研究深入，形成不同特点的分科。如研究地壳的物质组成的有：矿物学、岩石学；研究地壳面貌变化及地质构造变动的有：构造地质学、地貌学、地质力学及大地构造学等；研究地壳发展历史及古生物发展演变历史的有：古生物学、地史学等；研究各种矿产的形成及分布等的应用地质有：矿床学、水文地质学、石油地质学、煤田地质学及工程地质学等。随着科学的发展出现新学科，如瓦斯地质、数学地质、遥感地质、海洋地质、地球化学及地球物理等。】2020/6/233•二、地质学认识•我们平时了解地质较少，接触最多的就是天气预报中的地质灾害，泥石流、滑坡，当然还有极端事件，如汶川大地震（2008年5月12日，遇难8.7万人）、唐山大地震（1976年7月28日，遇难24.2万人）、印度洋海啸（2004年4月26日，遇难30万人）等等我们都记忆犹新【注：当年地质学家李时光曾预测中国四大地震带，具体城市有唐山、邢台、海城、临沂，其他城市都震了，临沂还没发生大地震，根据临沂地震台网统计，临沂一年发生无感地震300~400次，就是因为这样频繁活动卸压，从而释放了能量。】当然还有我们常去的泰山、九寨沟、华山、张家界、黄山，石林等等国家地质公园。【注：这些是我们对地质的初步了解，如果有兴趣，可以上网查阅，我们也可以互相交流。鉴于时间原因这里就不多说了。】2020/6/234泰山2020/6/235•（泰山—南方的山秀美，北方的山雄壮，南方的山上绿树成荫。现在泰山的森林覆盖率已达到了90%以上。目前，构成泰山植被的维管束植物已有1136种，隶属136科533属，其中野生植物814种，栽培植物322种，这在北方地区已属十分罕见）2020/6/236石林2020/6/237•【云南石林——岩溶地貌，也叫喀斯特地貌，是指地表可溶性岩石(主要是石灰岩)受水的溶解而发生溶蚀、沉淀、崩塌、陷落、堆积等现象，而形成各种特殊的地貌——石林、石峰、石芽、溶斗、落水洞、地下河等】2020/6/238华山2020/6/239•华山属于断层山（断块山、花岗岩山），海拔2154.9米居五岳之首，位于陕西华阴县城南，又名太华山，东临潼关，南接秦岭，北瞰黄、渭、洛三河，是我国“五岳”中的西岳。大约在距今8亿－10亿年的元古代时期，这一带地壳大面积隆起基底，形成大致呈东西方向的狭长陆地，其组成岩石是前古生代的变质岩。今天我们在华山的太华峰还可以看到这种古老的岩石。后来在中生代晚期（白垩纪——距今大约7万－8000万年）地壳又发生剧烈变动，大面积花岗岩岩浆侵入地壳，构成了后来华山的主体岩石（斑状黑云母花岗岩）。地壳运动的同时，伴随发生强烈的断裂作用，特别是华山的北侧，大致是现今陇海铁路经过的地方，形成了巨大的华山山前大断裂，断裂的北侧下沉，形成渭河地堑；南侧上升，形成秦岭山脉，华山是它的一部分。二者之间的相对高差达1000多米。在漫长地质年代里，隆起区（南部）上覆的盖层岩石被剥蚀殆尽，华山花岗岩就暴露出来；在不断的抬升挤压过程中，花岗岩体遭受破裂，发育了大量垂直的裂隙和节理，最终产生许多峻峭的悬崖峭壁和危岩奇峰，“华山如立”的奇观也就由此而来。2020/6/2310•第二章矿井地质•第一节矿井地质学概念•今天我们这里主要讲矿井地质。•一、矿井地质学是利用地质基础知识来研究煤的形成、赋存状态，确定煤的储量及其用途，分析和解决影响矿井建设与采煤的地质因素，达到指导采掘工程正常进行而发展起来的一门实践性较强的地质学科。【注：对煤炭的开发和利用，在我国也有悠久的历史。早在2500年前的地理名著“山海经”中，记录了大约70多种矿物和岩石及它们的的产地。其中“石涅”就是煤。在新石器时代晚期的遗物和周朝的墓葬里，均发现过用煤制成的工艺品，从煤质来看，它产于抚顺。在春秋战国时期，已较多的使用煤炭。在汉朝的一冶铁遗址中发现煤的加工产品——煤饼，这说明那时已把煤作为冶铁燃料。宋朝“汴京数百万家，尽仰石炭，无一家燃薪者，可见当时采煤生产已具相当规模，用煤已很普遍。】2020/6/2311•二、煤矿地质与煤矿建井、地下采煤、煤矿测量的关系非常密切，煤矿地质资料不仅是新井建设、矿井接续生产、老矿挖潜以及与水、火、瓦斯等自然灾害作斗争的重要依据；而且又是指导煤矿正常生产不可缺少的重要根据。【注：没有可靠的地质资料就不可能作出正确的矿井设计，没有正确的地质工作就不能正确的建井与回采。】•煤矿地质工作为矿井和开采服务，又指导建井和采煤工作的进行。它始终贯穿在建井、开拓、回采直至矿井报废的全过程。如果地质资料不正确，不仅影响生产的正常进行，而且还会造成人力、物力、财力的极大浪费。•煤矿地质工作与煤矿测量工作必须紧密配合，如确定开采范围、测量井口位置、标定钻孔位置及指导巷道掘进方向等。•【注：矿井地质是一个系统的学科，短短一个小时不能谈及多少，现就几个问题、结合我矿实际和主要工作我们共同学习一下。】2020/6/2312•第二节地层及地质年代•一、地层•地层是在某一地质时期内形成的岩层。一般是指沉积岩，先沉积的在下，后沉积的在上，有逆断层存在，地层会倒转。【注：当然，还有岩浆岩（火成岩）、变质岩]。•岩浆岩—是指岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石，常见的有花岗岩，火成岩在东部矿区常见。•变质岩—原生岩石（已形成的岩浆岩、沉积岩、变质岩）在高温、高压以及外来物质的参与下，改变了结构、构造和化学成分及矿物成分，形成新的岩石。泰山就是变质岩，常见的大理石（纯白色的大理石叫作汉白玉）、钻石（钻石原岩——金伯利岩，先在南非金伯利发现，故以该地名来命名）、各种宝石。】•我们矿上是橄榄辉长岩（钾-氩法同位素地质年龄测定，年龄值为1.064亿年，应属燕山晚期，地质时代相当于中生代末期的晚白垩世）。2020/6/2313汉白玉栏杆2020/6/2314翡翠手镯【世界著名优质翡翠矿床位于缅甸北部乌尤河流域。从十三世纪（也许还早）就开始在这一带开采冲积砂矿和冰川砂矿，直到十八世纪才发现原生翡翠矿床。原生翡翠矿产于前寒武纪地层中呈由北向东延伸的蛇纹石化橄榄岩体内。】2020/6/2315翡翠观音玉坠2020/6/2316•宇宙——天地万物的总称。语出战国时《庄子·齐物论》：“旁日月，挟宇宙。”在空间上无边无垠，在时间上无始无终。宇宙是物质世界，其中的物质处于不断的运动和变化之中。•地层单位：宇、界、系、统、阶、时间带•宇——是国际性的最大的地层单位。是指在宙的时间内形成的地层•界——是比宇低一级的国际性年代地层单位。是指在代的时间内形成的地层，•系——是比界低一级的国际性年代地层单位。是指在一个纪的时间内形成的地层•统——是比系低一级的国际性年代地层单位。是指在一个世的时间内形成地层。2020/6/2317•王楼煤矿地层自上而下依次为：第四系冲积、洪积层、上侏罗统蒙阴组、二迭系上统上石盒子组、下统下石盒子组和山西组、石炭系上统太原组及中统本溪组、奥陶系中、下统。•1、第四系(Q)•全井田厚185.56～338.76m，平均约255m，由粘土、砂质粘土、钙质粘土、砂及砂砾层等组成，西南厚东北薄，在本补勘区厚240.60~292.65m，平均厚266.50m,呈西区厚，东区薄，属河流及湖相沉积地层。根据岩性和物性特征分上、中、下三组：下组又划分为上、下两段。•与下伏地层呈角度不整合接触。2020/6/2318•2、上侏罗统蒙阴组(J3m)•区域地层分五段。根据测井曲线和岩性对比，井田内存有一、二、三、四段。东南部缺失，井田内最大厚度667.80m，平均300.85m，由东南向西北逐渐增厚（见图3-2），本补勘区厚155.55~600.50m，平均厚342.46m，与下伏地层呈角度不整合接触。属干热条件下洪积、冲积相沉积。底部有不稳定的含铁质细砾岩或泥砾岩。与下伏地层不整合接触。•3、二迭系(P)•包括上统上石盒子组、下统下石盒子组和山西组。井田内揭露最大厚度192.18m。•①上石盒子组(P21)：•井田内保留较少，平均厚度42.97m。属干旱条件下的河湖相沉积，与下石盒子组分界，呈整合接触。•②下石盒子组(P12)•最大厚度64.80m，平均厚度43.54m。为连续沉积。与下伏地层呈现整合接触。•③山西组(P11)•厚度100.40~119.20m，正常沉积厚度平均105.49m。本组属于陆相为主的过渡相沉积，化石主要有羊齿类和蕨类。2020/6/2319•4、石炭系(C)•包括中统本溪组和上统太原组。•①太原组(C3)•厚度178.25~192.95m，平均厚度184.57m。为一套典型的海陆交互相沉积，本组共含石灰岩十一层(由上而下为一、二、三、五、六、七、八、九、十上、十下、十一)，是煤层对比的良好标志层。富含动、植物化石。•②本溪组(C2)•厚22.90～43.95m，平均31.52m，为一套海陆交互相沉积地层，含石灰岩二层(十三、十四)，与下伏中、下奥陶统地层为假整合接触。•5、中、下奥陶统(O1-2)•最大揭露厚度为55.56m（水BC-2）。主要为浅棕灰～褐灰色厚层状石灰岩、白云质灰岩、夹泥灰岩及少量的钙质泥岩，岩溶较发育，为煤系地层下伏的主要含水层。2020/6/2320•二、地质年代•宙、代、纪、世、期、时•宙——是国际通用的最大的第一级地质年代单位。一般根据动物化石出现的情况，将整个地质时期分为动物化石稀少的隐生宙和动物化石大量出现的显生宙。宙再分为代。•代——是国际通用的最大的第二级地质年代单位。整个地质年代分为两个宙五个代。隐生宙分为太古代及元古代；显生宙分为古生代、中生代、新生代。代是根据生物演变及大的地壳运动阶段划分的。•代再分为纪。•太古代大约开始于距今30～40亿年前，•元古代大约开始于距今10亿年前•古生代大约开始于距今6亿年前•中生代大约开始于距今2亿年前•新生代大约开始于距今0.7亿年前2020/6/2321•【太古代发育铁矿产，我国的鞍山式铁矿就产于此地层中，没有生物遗迹。】•泰山山地是山东丘陵中最高大的中山山地，地层为华北地台典型基底和盖层结构区，南部上升幅度大，盖层被风化掉了，露出大片基底——泰山杂岩，即太古界泰山群地层，其绝对年龄25亿年左右，是我国最古老的地层之一｛日本研究人员最近在茨（cí）城县一处山地发现了约５亿年前形成的火山岩地层。这是迄今日本国内发现的最古老地层｝。有24代帝王遣官祭祀72次。“登东山而小鲁，登泰山而小天下”，“一览众山小”。泰山南有北辛文化（北辛遗址位于滕州市官桥镇东南北辛村北首薛故河南岸，是黄河下游一种原始社会较早期的文化遗址）(约7000后前)和大汶口文化（以泰山地区为中心，东起黄海之滨，西到鲁西平原东部，北至渤海南岸，南及今江苏淮北一带，首先发现于大汶口）(约6300～4400年前)，北有龙山文化（龙山文化泛指中国黄河中、下游地区约当新石器时代晚期的一类文化遗存。铜石并用时代文化，因首次发现于山东章丘龙山镇而得名，）（约4400～3900年前)。2020/6/2322泰山石敢当【为什么敢当，因为历史久远，文化底蕴浓厚】2020/6/2323•纪——是国际通用的最大的第三级地质年代单位。每个代和纪都有自己的代表符号。纪可再分为世。•【注：元古代—只有一个纪，震旦纪，这一套地层在我国分布广泛、发育完整，因此以我国得名，古时候印度称中国为震旦。•古生代—包括6个纪，寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪。这些纪的命名均起源于西欧，主要是英国的古地名及古民族名，而石炭纪的命名是由于这一地质时代所形