[工学]煤矿地质学.doc

山东科技大学（泰安） 科目： 煤矿地质学 主编：齐凯安全第一，预防为主！煤矿地质学(1)第一章1. 地压：是指地球内部的压力，主要是静压力。2. 滨海：是指涨潮线与退潮线之间。3. 浅海:退潮线到水深200m的区域。4.深海：水深200m以下区域。第二章 地质作用地质作用：由于自然动力促使地壳的物质成分、内部构造和地表形态等方面发生的变化作用。第一节 内地质作用1. 内力地质作用包括地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用。2. 内力地质作用结果：形成高山或盆地使岩层褶皱或断裂。造成海陆位置变迁，造成地表起伏不平，同时会引起岩浆作用、变质作用、地震形成岩浆岩、变质岩。3地壳运动的基本形式有两种:垂直运动和水平运动。4.垂直运动：又称造陆运动，结果：造成地壳大规模的隆起与拗陷，引起地势高低变化和海陆变迁。5.水平运动：又称造山运动，结果：使岩层褶皱，断裂形成高山或盆地。6.深成侵入作用：是指发生在地下深处（距地表3km以下）的岩浆浸入作用。7.浅成侵入作用：只发生在地壳浅部（3km深度以上）的岩浆侵入作用。8.变质作用的因素：温度压力化学性质活泼的气态和液态物质9.变质作用的类型：区域变质作用接触变质作用（接触热变质作用、接触交代变质作用）动力变质作用第二节 外力地质作用1. 外力地质作用包括：风化作用剥蚀作用搬运作用沉积作用固结成岩作用2. 外力地质作用的结果：使高地不断遭受风化，夷为平地（削高补低）。3. 风化作用分为：物理风化作用化学风化作用生物风化作用4. 风化作用的产物：碎屑物质溶解物质残余物质5. 剥蚀作用分为:机械剥蚀作用、化学溶蚀作用6. 机械搬运的营力有流水、风、冰川和海水。其中以流水搬运为主。7. 沉积作用分为机械沉积作用、化学沉积作用和生物沉积作用。第三章 地壳的物质组成第一节 组成地壳的化学元素氧O46.95%钠Na2.78%硅Si27.88%钾K2.58%铝Al8.13%镁Mg2.06%铁Fe5.17%钛Ti0.62%钙Ca3.65%氢H0.14%第二节 矿物1. 矿物的概念：矿物是在地质作用下，由一种元素或由一种以上元素化合在一起形成的具有一定化学成分、物理性质和形态特征的自然物质。它们是化学元素在地壳中存在的形式，也是组成岩石和矿石的物质基础。一 常见的造岩矿物：1 石英 SiO2 晶体呈六方柱状及双锥状，柱面上有相互平行的横条纹，常为粒状、块状集合体，有时可见其晶簇。无色，含气泡时呈乳白色，含杂质是可为紫、烟黑等多种颜色；透明至半透明；晶面有玻璃光泽，断口为油脂光泽。2 正长石 KAlSi3O8 晶体常为厚板状或短柱状。呈肉红色或淡黄色；玻璃光泽，半透明。3 斜长石 晶体常为板状，白或灰白色；玻璃光泽。4 黑云母 呈黑、黑绿、黑褐色。5 白云母 晶体呈六方板状或片状；集合体为片状、鳞片状无色透明，含杂质时呈浅黄色、浅绿色等。玻璃光泽，解理面具有珍珠光泽。6 辉石 晶体呈短柱状，断面为近正八边形呈黑、绿黑、褐黑等色。条痕为灰绿色，玻璃光泽。7. 角闪石 晶体一般呈长柱状，横断面为近菱形的六边形。暗绿至绿黑色；条痕为微带绿的灰色；玻璃光泽。8. 橄榄石 晶体为短柱状；通常呈粒状集合体。黄绿至深绿色，强玻璃光泽。9. 粘土矿物 高岭石 晶体颗粒极细小，通常呈土块状或块状集合体。纯者白色，常因杂质渲染而成淡红、浅黄、浅褐等色。条痕白色；土色光泽。 蒙脱石 又称胶岭石或微晶高岭石。长呈土状或致密块状集合体。可见白色、灰色、粉红或浅绿等色；土状光泽。 水云母 又称伊利石或水白云母。10. 方解石 晶体一般为各种菱形面体，集合体有粒状、块状、鲕状、钟乳状和晶簇等。纯者白色，一般呈乳白及灰、黄、淡红等色。玻璃光泽；透明至半透明。11. 解理：矿物晶体在外力作用下，沿一定方向破裂成光滑平面的性质。由此产生的光滑平面，称为解理面。矿物在外力作用下，沿不定方向破裂而形成的凹凸不平破裂面，称为断口。第四章 地质构造第一节 单斜构造1. 单斜构造：在某一范围内，一系列岩层大致向同一个方向倾斜，且倾角大致相等，这种构造形态称为单斜构造。2. 岩层的产状三要素：走向、倾角、倾向。3. 走向：倾斜岩层的层面与水平面的交线，称为走向线。走向线是一条水平线，它两端的延伸方向，称为岩层的走向。4. 倾向：倾斜线在水平面上的投影线所指岩层下倾一侧的方向，又称真倾向。5. 倾斜线：在岩层面上，垂直于走向线沿层面倾斜向下所指引的直线，又称真倾斜线。6. 倾角：倾斜线和它在水平面上的投影线的夹角，又称真倾角。煤层按倾角的分类煤层类别煤层倾角缓倾斜煤层45第二节 褶皱构造1. 褶皱构造:在地壳运动影响下，岩层受水平方向挤压力的长期作用发生塑性形变，而形成波状弯曲。褶皱构造中的一个弯曲称为褶曲，它是组成褶皱构造的基本单位。2. 褶曲分为背斜和向斜。3. 背斜：是岩层向上凸起的弯曲，两翼岩层相背倾斜，中心部分为老岩层，两侧依次对称分布较新岩层。4. 向斜：是岩层下凹的弯曲，两翼相向倾斜，中心部分为新岩层，两翼依次对称分布较老岩层。第三节 断裂构造1. 岩层断裂后，其破裂面两侧的岩块无显著位移的称节理（裂隙）；有显著位移的称断层。它们统称断裂构造。2. 节理的产状分类： 走向节理 节理走向与岩层走向一致或近于平行。 倾向节理 节理走向与岩层走向垂直或近于垂直。 斜交节理 节理走向与岩层走向斜交。3. 断层面：岩层断裂后，两侧岩块沿着破裂面发生相对位移，该破裂面称为断层面。4. 断盘：断层面两侧发生相对位移的岩块，称为断盘。当断层面倾斜时，位于断层面上方的岩块称为上盘；位于断层面下方的岩块称为下盘。断层两盘以相对于升降位移为主时，将相对上升的一盘称为上升盘，相对下降的一盘称为下降盘。5. 正断层：上盘相对下降，下盘相对上升的断层。6. 逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降的断层。7. 断层的组合形式：正断层是上盘降，地堑地垒阶梯状；逆断层是上盘上，冲掩辗推叠瓦状；平移断层平移向，左行右行分两样。第五章 地史的基本知识地史：地壳形成的发展史。年代地层单位与地质年代单位对照表年代地层单位地质年代单位宇 界 系 统阶 时间带宙 代 纪 世期 时 地层层序律：这种上新下老的地层自然排列规律。构造学方法：1.整合接触2.平行不整合接触3.角度不整合接触化石：保存在地层中的生物遗体或遗迹。界、门、纲、目、科、属、种、第六章 煤田地质第一节煤的形成1.煤分为三类：（按成煤植物）由高等植物形成的腐植煤类；由低等植物形成的腐泥煤类；由高等植物和低等植物混合形成的腐植腐泥煤类。2.煤的形成过程：第一阶段是腐泥化阶段，第二阶段是煤化作用阶段。3.煤的形成条件：植物条件自然地理条件气候条件地壳运动条件4.成煤作用的各阶段及产物成煤作用原始物质及递变物质第一阶段泥炭化作用与腐泥化作用高等植物低等植物泥炭褐煤烟煤无烟煤腐泥腐泥煤第二阶段煤化阶段成岩作用变质作用5.煤的变质因素：温度、压力、作用时间。6.煤的变质作用类型：深成变质作用岩浆变质作用动力变质作用第二节 煤的物资组成及性质1. 煤的元素组成：C、H、O、N、S、P2. 灰分（A）：煤完全燃烧后剩下的残渣，称为灰分，又称煤灰。主要成分有氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化镁、氧化铁及稀有元素的氧化物。3. 宏观煤岩成分：丝炭镜煤亮煤暗煤4. 宏观煤岩类型：光亮型煤半光亮型煤半暗淡型煤暗淡型煤5. 煤的工业指标：水分(M)灰分(A)挥发分(V)固定碳（FC）6. 煤的工艺性质：煤的粘结性（胶质层厚度、煤的粘结指数）煤的发热量第三节 煤的工业分类及综合利用1.无贫瘦焦肥，气弱不长褐。第四节 瓦斯煤尘第五节 煤层1. 煤层形态分为：层状、似层状煤层、不规则状煤层2. 引起煤层厚度变化的原因很多，归纳起来可分为原生变化、后生变化。3. 原生变化又称同生变化，是指发生在顶板形成之前。4. 引起原生变化的三个因素：地壳不均衡沉降沉积环境及沼泽基底不平同生冲蚀5. 后生变化是指发生在顶板形成之后。6. 引起后生变化的三个因素：后生冲蚀构造变动引起煤厚变化岩浆侵入引起煤厚变化7. 煤层顶、底板的构成名称柱状图岩性老顶粗砂岩、砾岩或石灰岩直接顶粉砂岩、泥岩或细砂岩伪顶炭质泥岩、泥岩煤层煤直接底泥岩或页岩老底砂岩、粉砂岩、石灰岩或砂砾岩8. 煤层总厚度：指煤层顶底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和。9. 有益厚度：指煤层顶底板之间各煤分层厚度之和。10. 可采厚度：指在当前经济技术条件下，可以开采的煤层厚度或煤分层厚度之和。第六节 含煤岩系 第七节 煤田1. 三大聚煤期：石炭二叠纪（C-P）、三叠侏罗纪（T-J）、第三纪(R)2. 六大聚煤区：华北石炭二叠纪聚煤区华南二叠纪聚煤区东北侏罗纪聚煤区西北侏罗纪聚煤区西藏滇西中生代及第三纪聚煤区台湾第三纪聚煤区第七章 矿井水文地质与工程地质第一节 地下水的基本知识1 岩石的空隙性：岩石空隙的大小、多少、形状、联通程度和分布状况，称为掩饰的空隙性。2 岩石空隙性分为三种:孔隙、裂隙和溶隙。3 岩石的水理性质：含水性持水性给水性透水性4 水在岩石中存在的形式：气态水结合水毛细水重力水固态水5 水的硬度：地下水的硬度大小，决定于水中的Ca离子和Mg离子的含量。表示硬度的方法常用meg/L和德国度。1meg/L=2.8德国度。6 含水层：含有地下水且又透水的岩层称为透水层，它亦是处于地下水位以下的透水岩层。7 隔水层：由不透水岩石构成的岩层，具有阻隔地下水的性能，称为隔水层。如页岩和泥岩及泥灰岩构成的岩石，以及裂隙岩液不发育的岩基。8 地下水的分类（按埋藏条件）:包气带水、潜水、层间水。9 层间水：它是存在与包气带水中的无压水。10 潜水：指埋藏在地表以下第一稳层隔水层以上，具有自由水面的重力水。11 层间水：只存在于两个倾斜的隔水层之间的含水层中的水。可分为无压层间水和承压层间水。12 地下水的分类（按含水层空隙性质）：孔隙水、裂隙水、岩液水。第二节 矿井充水条件及充水程度地表示表示方法1 矿井充水的水源：大气降水含水层水地表水断层水老窑积水2 矿井充水通道：岩石的孔隙与岩层的裂隙断层岩溶洞隙3 人为因素产生的矿井充水通道：未封闭或封闭不良的钻孔矿井长期排水采矿活动产生的塌陷和裂隙，以及采掘过程中破坏了煤层底板隔水层完整性，可形成地表水和地下水涌入矿井的通道。4 矿井充水程度地表示方法：含水系数矿井涌水量。第八章 地质资料的获得与利用1.煤炭资源勘探阶段划分对比表目前采用的阶段划分1986年使用的划分普查找煤找煤普查普查详查（矿区）详查勘探（矿井）精查2勘探手段的种类. 地质填图坑探工程钻探工程地球物理勘探3.勘探类型a构造复杂程度划分为四类: 简单构造中等构造复杂构造极复杂构造 b煤层稳定程度划分为四类：稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层极不稳定煤层4.勘探线：它应该垂直于地层走向，勘探线之间可以相互平行，也可以呈放射状相邻钻孔不要求对齐孔距小于或等于线距钻孔必须在勘探线上5矿井地质勘探按照目的和范围的不同具体可分为矿井资源勘探矿井补充勘探矿井生产勘探矿井工程勘探老区找煤6.地质说明书分为：开拓（或水平延深）地质说明书采区（或盘曲）地质说明书掘进地质说明书回采地质说明书建井地质说明书三大岩石特征区分表岩浆岩沉积岩变质岩常见岩石酸性:花岗岩、花岗斑岩、流纹岩中性：闪长岩、闪长玢岩、安山岩基性：辉长岩、辉绿玢岩、玄武岩超基性岩：橄榄岩、金伯利岩正常碎屑岩类;砾岩、砂岩、粉砂岩火山碎屑岩类：集块岩、火山角砾岩、凝灰岩粘土岩类：泥岩、页岩化学岩类：石灰岩、白云岩片麻岩、片岩、千枚岩、板岩、石英岩、大理岩产状喷出岩、侵入岩结构等粒结构、斑状结构、隐晶质结构、全晶质结构、玻璃质结构碎屑结构、泥质结构、化学结构、生物结构粒状变晶质结构、板状变晶质结构、鳞片变晶质结构构造块状构造、流纹构造、气孔构造、角砾状构造、杏仁构造层理：水平层理、波状层理、斜层理层面构造、结核板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻构造、条带状构造、块状构造矿物成分石英、