01煤矿地质知识采矿概论

IntroductiontoCoalMining主讲：丁自伟副教授职务：采矿工程系主任联系电话：[phone]邮箱：[e-mail]开拓瓦斯爆破支护掘进打钻火灾煤煤矿地质知识1本章主要内容第一节地质作用、地壳的物质组成及地史的概念第二节煤的形成及煤系第三节煤的性质及工业分类第四节煤层的埋藏特征第五节煤田地质勘探及矿井储量第一节地质作用、地壳的物质组成及地史的概念•地球的形状与构成一、地质作用第一节地质作用、地壳的物质组成及地史的概念圣安德烈亚斯断层岩浆活动示意图变质作用风化剥蚀二、地壳的物质组成第一节地质作用、地壳的物质组成及地史的概念矿物的集合体岩浆岩变质岩沉积岩花岗岩、花岗斑岩、流纹岩闪长岩、闪长玢岩、安山岩辉长岩、辉绿岩、玄武岩橄榄岩、金伯利岩大理岩：由石灰岩、白云岩变质而来石英岩：由石英砂岩变质而来其他：片麻岩、片岩、千枚岩、板岩角砾岩、砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩及页岩、石灰岩花岗岩大理岩砂岩页岩泥岩石灰岩化石二、地壳的物质组成地表约75%的面积都覆盖有沉积岩，有许多重要的矿产如煤、油页岩、岩盐等本身就是沉积岩。第一节地质作用、地壳的物质组成及地史的概念三、地史第一节地质作用、地壳的物质组成及地史的概念地质年代学和地层学单位地质年代时间周期年代地层岩石片段（地层）说明宙宇共有4个，5亿年或更长时间代界10个，几亿年纪系世统几千万年期阶数百万年时带小于期/阶，国际地层委员会（ICS）不使用如果把地球诞生到现在的大约45亿年缩小到1年来理解地史：显生宙放大：新生代放大：第二节煤的形成及煤系•一、煤的形成煤是由古代植物遗体演化而形成的。云南的褐煤标本，植物的木质纤维组织清晰可见一、煤的形成•四个成煤条件：•古植物条件：植物大量繁殖•石炭二叠纪–蕨类植物•侏罗纪–裸子植物•第三纪–被子植物•古气候条件：温暖潮湿•古地理环境：存在大面积沼泽•古构造条件：地壳的缓慢下沉速度与植物遗体的堆积速度大致平衡第二节煤的形成及煤系一、煤的形成•二个成煤阶段：•泥炭化阶段•在有氧环境下氧化分解，稳定组分保留下来；•在无氧环境下被厌氧细菌分解，产生腐植酸和沥青质，形成泥炭。•煤化阶段•成岩：泥炭在在一定温度和压力作用下被压实和脱水，碳含量增多，氢氧含量减少，成为褐煤；•变质：泥炭在高温高压作用下，发生物理化学变化，碳含量进一步变大，氢氧含量进一步减少，密度增大，硬度增加，逐渐变成了烟煤、无烟煤甚至石墨。第二节煤的形成及煤系一、煤的形成第二节煤的形成及煤系成煤过程划分示意图二、煤系的概念•煤系（含煤岩系）在一定地质时期内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套含有煤层的沉积岩系。第二节煤的形成及煤系一、煤的性质–物理性质包括：光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电性等。第三节煤的性质及工业分类一、煤的性质–化学组成第三节煤的性质及工业分类碳氢氧氮硫磷二、煤的工业分类第三节煤的性质及工业分类•常用的煤质指标•水分W•灰分A•挥发分V•胶质层厚度Y•发热量Q•硫S和磷P的含量•含矸率•煤的工业分类–GB/T5751-2009中国煤炭分类见下页图。一、煤层赋存状态•煤层的厚度•煤层的倾角第四节煤层的埋藏特征厚度分类薄中厚厚地下开采t1.3m1.3mt3.5mt3.5m露天开采t3.53.5mt10mt10m倾角分类近水平缓倾斜倾斜急倾斜地下开采α8°8°α25°25°α45°α45°露天开采α5°5°α10°10°α45°α45°一、煤层赋存状态•煤层的稳定性（煤层厚度的变化情况及对开采的影响）•稳定煤层、较稳定煤层、不稳定的煤层、极不稳定煤层•煤层结构（煤层中含夹石层的情况）•简单结构煤层•复杂结构煤层第四节煤层的埋藏特征二、煤层的顶底板岩石煤层顶底板岩石是指煤系中位于煤层上下一定距离内的岩层。按照沉积的次序，在正常情况下，先于煤生成的岩石是煤层的底板，较煤后生成的岩层叫做顶板。第四节煤层的埋藏特征36三、地质构造对煤层的影响第四节煤层的埋藏特征单斜构造褶皱构造断层褶曲三、地质构造对煤层的影响第四节煤层的埋藏特征断层构造四、岩溶塌陷和岩浆侵入对煤层的影响第四节煤层的埋藏特征岩溶塌陷岩浆侵入五、影响开采工作的其他因素•煤的自燃倾向性•煤的自燃性决定于煤的疏松程度及氧化过程的剧烈程度。煤愈松软，煤层愈厚或氧化愈快，其自燃危险就愈大。•煤和岩层的含瓦斯性•瓦斯的涌出和积聚不但给矿井生产带来许多困难，还可能造成严重的灾害。因此，在开采含瓦斯较大的煤层时，应当在技术上采取特殊措施。•矿井的充水程度•矿井开采时，由于巷道开掘和采空区塌陷，必然波及煤层上下的含水层以及地表下的水源，而造成矿井充水。严重时还可能威胁矿井安全。第四节煤层的埋藏特征第五节煤田地质勘探及矿井储量一、煤田地质勘探的任务•了解矿井资源/储量、井田地质条件、煤层赋存条件、水文地质条件、开采技术条件、煤种煤质等矿井的资源条件。二、煤田地质勘探工作的阶段划分•煤田地质勘探工作划分为煤田普查、矿区详查和井田精查三个阶段依次进行。第五节煤田地质勘探及矿井储量三、煤田地质勘探方法•地质测量法：对天然露头和人工露头进行测量和描述。•探掘工程法：又称山地工程法，直接揭露岩层、煤层或构造。•钻探工程法：利用钻机钻进，通过采取岩、煤心以获得必要资料。•地球物理勘探法：又称物探，利用岩石、煤层等矿床所具有的不同物理性质对地球物理所产生的异常进行勘探，如地震法、电法和测井等。第五节煤田地质勘探及矿井储量四、矿井储量矿井总储量能利用储量暂不能利用储量工业储量远景储量可采储量设计损失量作业题5.简述煤的形成过程？10.反映煤岩层产状要素是什么？11.影响煤层的主要构造有哪几种？12.断层的要素有哪几部分？什么叫正断层、逆断层、平推断层？