河南理工大学采煤概论精品课程第一篇煤矿地质第1章煤矿地质知识7/27/20241本章主要内容第一章第一章 煤矿地质知识煤矿地质知识第一节第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史地质作用、地壳的物质组成及地史的概念的概念第二节第二节 煤的形成及煤系煤的形成及煤系第三节第三节 煤的性质及工业分类煤的性质及工业分类第四节第四节 煤层的埋藏特征煤层的埋藏特征第五节第五节 煤田地质勘探及矿井资源煤田地质勘探及矿井资源/储量储量7/27/20242第一节第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念地质作用、地壳的物质组成及地史的概念 埋藏在地下的煤和其他矿产资源，都是地壳物质运动和埋藏在地下的煤和其他矿产资源，都是地壳物质运动和各种地质作用的产物。各种地质作用的产物。 一、地质作用一、地质作用1.1.内力地质作用内力地质作用 由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地表形态发生变化的地质作用，它包括表形态发生变化的地质作用，它包括地壳运动、岩浆地壳运动、岩浆地壳运动、岩浆地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震作用活动、变质作用和地震作用活动、变质作用和地震作用活动、变质作用和地震作用等。等。2.2.外力地质作用外力地质作用 它作用在地壳表层，主要是由地球以外的太阳辐射能、它作用在地壳表层，主要是由地球以外的太阳辐射能、日月引力能等引起。按其作用方式可分为：日月引力能等引起。按其作用方式可分为：风化和剥风化和剥风化和剥风化和剥蚀、搬运和沉积蚀、搬运和沉积蚀、搬运和沉积蚀、搬运和沉积 、固结成岩、固结成岩、固结成岩、固结成岩 。7/27/20247/27/20243 3二、地壳的物质组成组成地壳的岩石种类繁多，按照生成原因，可组成地壳的岩石种类繁多，按照生成原因，可以将岩石划为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类以将岩石划为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类别。别。 沉积岩分布最广，地表约沉积岩分布最广，地表约75%75%的面积都覆盖有的面积都覆盖有沉积岩，有许多重要的矿产如煤、油页岩、岩沉积岩，有许多重要的矿产如煤、油页岩、岩盐等本身就是沉积岩。盐等本身就是沉积岩。第一节第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念地质作用、地壳的物质组成及地史的概念 7/27/20247/27/20244 4第一节第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念地质作用、地壳的物质组成及地史的概念三、地史的概念三、地史的概念 地壳的发展历史简称地史。在地壳的发展历史简称地史。在4545亿年以前形成的地球，亿年以前形成的地球，在漫长的岁月里，其地壳在不停地运动，地球上的生在漫长的岁月里，其地壳在不停地运动，地球上的生物也在不断地发展演化。研究表明，地球上的任何一物也在不断地发展演化。研究表明，地球上的任何一种矿物、岩石，任何地貌和构造形态以及任何一种动种矿物、岩石，任何地貌和构造形态以及任何一种动植物，都是地壳发展演化的产物。植物，都是地壳发展演化的产物。 通常根据地壳运动及古生物的发展，将地壳发展历史通常根据地壳运动及古生物的发展，将地壳发展历史的主要阶段及其顺序，从古到今划分为太古代、元古的主要阶段及其顺序，从古到今划分为太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五个大的时期。代、古生代、中生代和新生代五个大的时期。 7/27/20247/27/20245 5第二节煤的形成及煤系一、煤的形成一、煤的形成一、煤的形成一、煤的形成 煤层的形成受古植物、古气候、古地理及古构造等条煤层的形成受古植物、古气候、古地理及古构造等条件的控制。件的控制。 我国最主要的三个聚煤时期为：我国最主要的三个聚煤时期为：石炭二迭纪、侏罗纪石炭二迭纪、侏罗纪石炭二迭纪、侏罗纪石炭二迭纪、侏罗纪和第三纪。和第三纪。和第三纪。和第三纪。 古植物从死亡、堆积到转化为煤的演化过程，称为成古植物从死亡、堆积到转化为煤的演化过程，称为成煤作用。分为煤作用。分为泥炭化阶段泥炭化阶段 和煤化阶段和煤化阶段 。 二、煤系的概念二、煤系的概念二、煤系的概念二、煤系的概念 煤系是指含有煤层的沉积岩系，它们彼此间大致连续煤系是指含有煤层的沉积岩系，它们彼此间大致连续沉积，并在成因上有密切联系。沉积，并在成因上有密切联系。 7/27/20247/27/20246 6第三节 煤的性质及工业分类1 1煤的物理性质煤的物理性质 光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电性等。性等。 2 2煤的化学组成煤的化学组成：有机质和无机质，主要元素有：有机质和无机质，主要元素有：碳、碳、碳、碳、氢、氧氢、氧氢、氧氢、氧、氮、氮、硫、磷硫、磷硫、磷硫、磷。变质程度光泽颜色硬度脆度容重导电性褐煤无光泽暗淡沥青光泽褐色黑褐色2.02.5脆度较小有一定韧性1.051.2不良导体，导电性随变质程度增高而增加烟煤长焰煤沥青光泽褐黑色2.81.21.4气煤强沥青光泽弱玻璃光泽2.6肥煤玻璃光泽2.6最大焦煤强玻璃光泽2.5瘦煤金刚光泽黑色黑灰色无烟煤似金属光泽灰黑色钢灰色3.54.0最小1.351.8良好7/27/20247/27/20247 7第三节 煤的性质及工业分类二、煤的工业分类1 1常用的煤质指标常用的煤质指标评价煤质的主要指标包括：水分评价煤质的主要指标包括：水分WW、灰分、灰分A A、挥发分、挥发分V V、胶质层厚度、胶质层厚度Y Y、发热量、发热量Q Q、硫、硫S S和磷和磷P P的含量以及的含量以及含矸率等。含矸率等。2 2煤的工业分类煤的工业分类我国现行的工业分类，是以炼焦煤为主的分类方案，我国现行的工业分类，是以炼焦煤为主的分类方案，分类指标主要用挥发分和胶质层的最大厚度分类指标主要用挥发分和胶质层的最大厚度y(mmy(mm) )为指标划分煤的种类，从无烟煤到褐煤分为十大煤为指标划分煤的种类，从无烟煤到褐煤分为十大煤种，即种，即无烟煤无烟煤、烟煤烟煤（贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、（贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤）、气煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤）、褐煤褐煤 。 7/27/20247/27/20248 8第四节 煤层的埋藏特征一、煤层赋存状态一、煤层赋存状态 1 1）煤层的厚度）煤层的厚度 薄煤层薄煤层 煤层厚度从最小可采厚度至煤层厚度从最小可采厚度至1.3m1.3m 中厚煤层中厚煤层 煤层厚度煤层厚度1.3m1.3m至至3.5m3.5m 厚煤层厚煤层 煤层厚度煤层厚度3.5m3.5m以上以上 2 2）煤层的稳定性）煤层的稳定性 稳定煤层、较稳定煤层、不稳定的煤层、极不稳定煤层稳定煤层、较稳定煤层、不稳定的煤层、极不稳定煤层 。 3 3）煤层的倾角）煤层的倾角 缓斜煤层缓斜煤层 002525 倾斜煤层倾斜煤层 25254545 急斜煤层急斜煤层 45459090 通常又把通常又把88以下的煤层称为近水平煤层。以下的煤层称为近水平煤层。7/27/20247/27/20249 9第四节 煤层的埋藏特征二、煤层顶底板岩石二、煤层顶底板岩石 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。成的岩石是煤层的底板，较煤后生成的岩层叫做顶板。三、地质构造对煤层的影响三、地质构造对煤层的影响 地质构造的形态多种多样，概括起来可分为地质构造的形态多种多样，概括起来可分为单斜构造、单斜构造、单斜构造、单斜构造、褶曲构造褶曲构造褶曲构造褶曲构造和和断裂构造断裂构造断裂构造断裂构造。 岩层的空间位置及特征通常用产状要素来描述。产状岩层的空间位置及特征通常用产状要素来描述。产状要素有要素有走向、倾向和倾角走向、倾向和倾角走向、倾向和倾角走向、倾向和倾角。 根据断层两盘相对运动的方向，断层分为：根据断层两盘相对运动的方向，断层分为：正断层、正断层、逆断层、平推断层逆断层、平推断层。7/27/20247/27/202410107/27/20247/27/20241111第四节 煤层的埋藏特征四、影响开采工作的其他因素四、影响开采工作的其他因素四、影响开采工作的其他因素四、影响开采工作的其他因素 1 1）煤的自燃倾向性）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。松软，煤层愈厚或氧化愈快，其自燃危险就愈大。 2 2）煤和岩层的含瓦斯性）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。上采取特殊措施。 3 3）矿井的充水程度）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。威胁矿井安全。7/27/20247/27/20241212第五节第五节 煤田地质勘探及矿井储量煤田地质勘探及矿井储量一、煤田地质勘探的任务一、煤田地质勘探的任务了解矿井资源了解矿井资源/ /储量、井田地质条件、煤层赋存储量、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。质等矿井的资源条件。 二、煤田地质勘探工作的阶段划分二、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地质勘探工作划分为煤田煤田普查普查、矿区矿区详查详查和和井田井田精查精查三个阶段依次进行。三个阶段依次进行。三、矿井储量三、矿井储量矿井储量分为：矿井储量分为：矿井地质资源量矿井地质资源量矿井地质资源量矿井地质资源量 、矿井工业储、矿井工业储、矿井工业储、矿井工业储量量量量 、矿井设计储量、矿井设计储量、矿井设计储量、矿井设计储量 、矿井设计可采储量、矿井设计可采储量、矿井设计可采储量、矿井设计可采储量 。 7/27/20247/27/20241313思考题1 1什么叫地质作用？内、外力地质作用有哪几种作用形式？什么叫地质作用？内、外力地质作用有哪几种作用形式？2 2常见的沉积岩主要有哪几种？常见的沉积岩主要有哪几种？ 3 3简述煤的形成过程？简述煤的形成过程？4 4煤的物理和化学性质主要包括几种？常用的煤质指标和工业煤的物理和化学性质主要包括几种？常用的煤质指标和工业分类指标各有哪些？分类指标各有哪些？5 5煤层按厚度可分为哪几类？煤层按厚度可分为哪几类？6 6反映煤层赋存状态的指标主要有几种？煤层按厚度和倾角如反映煤层赋存状态的指标主要有几种？煤层按厚度和倾角如何分类？何分类？7 7反映煤岩层产状要素是什么？反映煤岩层产状要素是什么？8.8.断层的要素有哪几部分？什么叫正断层、逆断层、平推断层断层的要素有哪几部分？什么叫正断层、逆断层、平推断层？9.9.煤田地质勘探的任务是什么？煤田地质勘探划分为哪几个阶煤田地质勘探的任务是什么？煤田地质勘探划分为哪几个阶段？煤田地质勘探有哪几种方法？段？煤田地质勘探有哪几种方法？10.10.矿井储量是如何分类的？矿井储量是如何分类的？7/27/20247/27/20241414