煤层及地质构造一、地壳地球不是均质体，而是具同心状的圈层构造。地球不是均质体，而是具同心状的圈层构造。 1909年莫霍罗维奇年莫霍罗维奇 ：33km；第一个地震波不连续面：莫第一个地震波不连续面：莫霍面；霍面；1914年古腾堡：年古腾堡：2898km；第二个地震波不连续面；古腾第二个地震波不连续面；古腾堡面堡面地球已形成46亿年v地球由内到外分三层： 地核、地幔、地壳v地球最外一层厚约33km左右的硬壳叫地壳v地壳是由各种岩石组成的。v地壳在陆地上直接暴露出来，在有水体的地方特别是海洋区则被水圈所覆盖。地球由岩石组成，占地球总体积的1.55%，总质量占地球总质量的0.8%。密度2.62.9g/cm3。地壳下界为莫霍面，平均厚度33km，最厚的地方是我国的青藏高原，达73km；而海洋部分较薄，约而海洋部分较薄，约6-8km，平均约，平均约6km； v 地壳中的元素与克拉克值 美国人克拉克最早测定了地壳中元素的平均含量，他根据世界5159个岩石样品，求出了16Km厚地壳内50种元素的平均含量。国际上把元素在地壳中平均质量分数，称克拉克值，又称地壳元素的丰度(abundance)。元元 素素克拉克值克拉克值元元 素素克拉克值克拉克值氧O46.30钠Na2.36硅Si28.15钾K2.09铝Al8.23镁Mg2.33铁Fe5.63钛Ti0.57钙Ga4.15氢H0.15二、地质作用二、地质作用v地质作用地质作用凡是由自然动力所引起的地壳物质成分、内部结构以及外部形态发生变化和发展的各种自然作用。v按地质作用的能源来源、作用场所的不同：v地质作用：v 内力地质作用v 外力地质作用v1 内力地质作用 以地球内热为能源并主要发生在地球内部。包括地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用等。v v2、外力地质作用 以地球外部的太阳能以及日月引力能为能源，并通过大气、水、生物因素所引起，主要发生在地球表层。v包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用等。三、岩层与地层三、岩层与地层岩层与地层岩层与地层岩层：岩层：在野外或矿井中，人们常常见到一层层叠置的在野外或矿井中，人们常常见到一层层叠置的岩石，通常称为岩层；岩石，通常称为岩层；特点：特点：在正常情况下，岩层的顺序总是上在正常情况下，岩层的顺序总是上新下老新下老地层：地层：通常为某一地质时期所形成的岩层；通常为某一地质时期所形成的岩层；岩石按成因分为岩浆岩、变质岩、沉积岩 岩石是一种或多种矿物在各种地质作用下形成、具有一定结构和构造的集合体。是构成岩石圈的基本物质。 1岩浆岩是岩浆侵入地壳或喷出地表经冷却固结而成的岩石，又称岩浆岩。 2 沉积岩是在地壳表层条件下，由风化作用、生物作用、火山作用及其它地质应力下改造的物质，经搬运、沉积成岩等一系列地质作用形成的岩石。 3 变质岩是在变质作用下，使地壳中已经存在的岩石变成具有新的矿物组合及结构、构造等特征的岩石。 在沉积岩中，常见的可燃有机岩就是煤和石油描述煤层产状的三要素：走向 倾向 倾角四、煤层及其分类煤层：煤层：地壳中由植物遗体转变而成的成层可燃沉积矿产，由有机物质和混地壳中由植物遗体转变而成的成层可燃沉积矿产，由有机物质和混入的无机矿物质所组成。入的无机矿物质所组成。 （一）、 煤的形成过程煤是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物理化学作用转变而形成的。煤是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物理化学作用转变而形成的。 从植物死亡、堆积到转变为煤经历了一系列演化过程从植物死亡、堆积到转变为煤经历了一系列演化过程 成煤作用成煤作用 1、泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程；、泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程； 腐泥化作用：从低等植物死亡后，到变成泥炭过程；腐泥化作用：从低等植物死亡后，到变成泥炭过程； 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：由泥炭转化为煤的过程；、煤化作用：由泥炭转化为煤的过程； 成岩作用：成岩作用：从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程；从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程； 变质作用：变质作用：从从从褐煤从褐煤 烟煤烟煤 无烟煤无烟煤；（二）、 成煤的必要条件 1、植物条件 物质基础；物质基础； 2、气候条件 影响植物生长，同时影响植物的分解；影响植物生长，同时影响植物的分解； 3、自然地理条件 植物堆积；植物堆积； 4、地壳运动条件 埋藏条件埋藏条件三个重要成煤时期v地球已形成46亿年v 中国有三个重要成煤时期1、新生代的第三纪 距今 0.3亿年2、中生代的侏罗纪 距今 1.8亿年3、古生代的二叠纪和石炭纪 距今 2.8亿年v 平顶山煤田形成于 2 亿年 前古生代的石炭纪二叠纪 （三）煤的主要成分及煤质评价指标v煤的主要成分 碳C 氢H 氧O 氮N 硫S 磷Pv煤质评价指标 水分 灰分 发热量 挥发分等（四）煤层分类1.按煤层结构分类： 简单结构 复杂结构v2. 按煤层形状分类v 层状 v 似层状v 非层状3、按煤层倾斜程度分类：v 近水平煤层： 454、按煤层厚度分类： （井工开采）煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离v 薄 煤 层： 3.5m（五）煤层与顶底板之间的层位关系v伪顶: 一般在0.5米以下,通常由泥质页岩.炭质页岩组成.随采随落.v直接顶: 厚度一般几米.多由页岩.砂质页岩组成.随撤架垮落.v老顶; 通常由砂岩.石灰岩等坚硬岩石组成.常在采空区悬露相当大的面积才垮落. 五、地质构造vv煤岩层受力后所发生变化的形态叫地质构造煤岩层受力后所发生变化的形态叫地质构造vv地质构造对安全生产影响很大地质构造对安全生产影响很大vv煤矿地质构造的基本类型有：煤矿地质构造的基本类型有：vv 单斜构造单斜构造 vv 褶皱构造褶皱构造 vv 断裂构造断裂构造v1、单斜构造煤层朝一个方向倾斜煤层朝一个方向倾斜v2、褶皱构造v煤层受到水平方向的外力挤压作用后呈弯曲状态v特征：煤层仍保持完整性和连续性v褶皱构造影响井田划分、井筒布置、采区布置、巷道施工方向、坍塌冒顶、瓦斯突出、突水等。v3、 断裂构造v断裂构造： 煤（岩）层在地壳运动作用力下产生断裂 v特征： 煤层失去了完整性和连续性v断裂构造包括：断层. 裂隙（节理）v断层分类: 根据断层两盘相对移动方向.分 为: 正断层.逆断层和平推断层.叠瓦状构造阶梯状构造v1935年山东淄博洪山矿，开采过程中揭露周庄断层，该断层沟通地面朱龙河，河水以 578648立方米/分钟溃入井下， 78小时后全矿井被淹，造成536人死亡。v1971. 10. 17 平煤集团八矿东风井施工中遇断层，涌水量70立方米/分钟，涌水温度37，淹井停工，治理到1979.3 投资300多万元。v2019.10. 22 ，22：09 郑煤集团大平煤矿，掘进一岩石巷道，接近煤层断层时发生煤岩突出。突出煤岩量1897t，其中煤1300t，突出瓦斯250000m3，瓦斯逆流进入13、15采区和西大巷。 22：40 西大巷架线电机车电火花引发瓦斯爆炸，波及11、13、15采区、火药库、西大巷和掘进中的岩石巷道，造成148人死亡，32人受伤。v该特别重大瓦斯爆炸事故与煤层断层有直接关系v新华网阜新2019年2月15日电（记者冯雷）辽宁阜新矿业集团公司15日上午10时30分召开新闻发布会证实，2月14日15时49分，辽宁阜新矿业集团公司孙家湾煤矿海州立井发生特别重大爆炸事故,事故发生时，有244人在井下作业，至15日9时，已搜救28人生还，203人死亡，另有13人下落不明，事故抢救工作正在紧张有序进行寻找断失煤层的方法v4、岩溶塌陷(岩溶陷落柱).v 所谓岩溶塌陷.就是由于石灰岩.白云岩等可溶性岩石在地下水的溶蚀作用下产生塌陷的现象v陷落柱的特征：v 呈上小下大的柱状.主要由塌陷的岩石碎块组成.棱角显著.与陷落柱接触或附近的煤层和岩层裂隙发育.有时有出水现象。q井下遇陷落柱前的预兆井下遇陷落柱前的预兆q产状变化：在塌陷过程中，因牵引作用使周围的煤、产状变化：在塌陷过程中，因牵引作用使周围的煤、岩层向陷落柱中心方向倾斜；倾角在岩层向陷落柱中心方向倾斜；倾角在3-6之间，个之间，个别达别达10，影响范围一般在，影响范围一般在15-20m；裂隙增多，小；裂隙增多，小断层增多，煤岩层风化、氧化，水的涌出量增加断层增多，煤岩层风化、氧化，水的涌出量增加v陷落柱对煤矿生产的影响v 煤层塌陷在一定范围内失去开采价值，减少煤炭煤层塌陷在一定范围内失去开采价值，减少煤炭储量，缩短了矿井服务年限，井巷报废；储量，缩短了矿井服务年限，井巷报废；v 由于塌陷破坏煤层的连续性，给井巷工程的布置由于塌陷破坏煤层的连续性，给井巷工程的布置和施工，采煤方法和采掘机械的选择增加很多困难；和施工，采煤方法和采掘机械的选择增加很多困难；v 陷落柱穿透含水层时，将地下导水采掘工作面，陷落柱穿透含水层时，将地下导水采掘工作面，在地下水丰富的矿区内，将威胁生产安全；在地下水丰富的矿区内，将威胁生产安全；v5、岩浆侵入v 地下岩浆沿断层或裂隙上冲侵入到煤系地层的现象称岩浆侵入. 主要有以下危害: 蚕食煤层.使煤质变差.可造成连续完整煤层的分割与破坏.