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煤矿地质基础知识 一 煤矿埋藏特征 1 煤层的厚度煤层按厚度不同分成 1 薄煤层 小于1 3m的煤层 2 中厚煤层 厚度在1 3 3 5m的煤层 3 厚煤层 厚度大于3 5m的煤层 在生产工作中 习惯将厚度大于6m的煤层称特厚煤层 2 煤层的顶 底板煤层顶底板是指煤系地层中位于煤层上下一定距离内的岩层 按照沉积顺序 先于煤生成的岩石是煤层底板 后生成的是煤层顶板 在正常情况下 煤层顶板位于煤层之上 而煤层底板位于煤层之下 当地质构造破坏较剧烈时 有可能发生倒转 根据顶板岩层相对于煤层的位置及开采过程中岩层变形 跨落的难易程度 顶板可分为伪顶 直接顶和基本顶3种类型 1 伪顶 位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层 其厚度一般在0 5m以下 多为炭质页岩和泥质页岩等 2 直接顶 位于伪顶或直接位于煤层 无伪顶时 之上 具有一定的稳定性 移架或回柱后能自行跨落的岩层 多由砂质岩等组成 3 基本顶 位于直接顶或煤层之上 其厚度及岩石强度较大 是坚硬又难以跨落的岩层 通常由粗砂岩 砾岩 石灰石等组成 在采煤过程中 基本顶是顶板管理的主要对象 煤层底板可分为直接底和基本底 直接底位于煤层之下 厚度数十厘米至数米 多为泥岩 页岩或黏土岩 有的直接底遇水膨胀 容易发生底鼓现象 致使巷道遭到破坏 基本底是位于直接底之下的较坚硬岩层 常为厚层状砂岩 砾岩或石灰岩 3 煤层的形态与结构 1 层状煤层 其层位有显著的连续性 厚度变化有一定的规律或厚度基本稳定 2 似层状煤层 其形状像藕节 串珠或瓜藤等 层位有一定的连续性 厚度变化较大 3 非层状煤层 形状像鸡窝或扁豆状 层位连续性差 常有大范围尖灭 层状煤层比较方便 而非层状煤层常给开采带来一定难度 煤层除在形态上有所不同以外 在构造上也有很大差别 在有的煤层中 有时含有厚度较薄且很不稳定的岩层 这类含在煤层内的岩层称作夹石或夹石 矸 层 根据煤层中有无稳定的夹石层 可将煤层分为两类 即简单结构煤层和复杂结构煤层 简单结构煤层一般不含夹石层 复杂结构煤层含夹石层者1 2层 多者可达几层或十几层 由于夹石层的存在 不仅使煤的灰分增高 而且给开采带来一定的难度 4 煤层的产状要素煤层原始生成时呈水平状态 但由于地壳运动的影响 煤层及岩层由水平状态变成为倾斜或弯曲状态 描述煤层的储存状态和位置用产状要素来表示 煤层产状要素就是它的走向 倾向和倾角 这3个要素就能表示出煤层在空间的位置 1 走向 煤层层面与水平面的交线称为走向线 走向线两端所指的方向就是走向 2 倾向 在煤层层面上与走向线垂直向下延伸的直线叫做倾斜线 倾斜线的水平投影所指的方向称为倾向 3 倾角 煤层层面与水平面的夹角称为倾角 倾角的大小反映煤层的倾斜程度 倾角变化在0 90 之间 煤层倾角越大 开采难度越大 根据采煤技术特点 煤层倾角分为4类 近水平煤层45 5 煤矿地质构造及其安全生产的影响岩 煤 形成初期 一般都是水平或近水平的 并在一定范围内是连续完整的 后来受到地壳运动的影响 使岩层的形态发生了变化 出现了倾斜 褶皱 有的还发生了断裂或延断裂面产生了位移 使岩层失去了完整性 这种有地壳运动造成的岩石的空间形态 如褶曲 断层等 称为地质构造 地质构造的形态多种多样 大致可分为单斜构造 褶皱构造和断裂构造 1 单斜构造岩 煤 层受地质作用力的影响 产生向一个方向倾斜的形态 这样的构造形态称为单斜构造 单斜构造往往是其他构造形态的一部分 或是褶曲的一翼 或是断层的一盘 2 褶曲构造岩 煤 层在地壳运动中受水平方向挤压力的作用 呈现波状弯曲 但依然保持其连续性和完整性 这种构造形态称为褶曲构造 岩 煤 层褶曲构造中的每一个弯曲为一个基本单位 称为褶曲 褶曲的基本形态有背斜和向斜两种 岩 煤 层向上弯拱的褶曲称为背斜 岩 煤 层向下弯拱的褶曲称为向斜 在自然界中 背斜和向斜在位置上往往是彼此相连的 褶曲是由于地壳运动所产生的水平挤压形成的 因此 在褶曲两翼必然存在一个压应力 当地壳运动停止后 由于任何物体都有一个恢复原来状态的趋势 所以又产生了一个拉应力 因此 在褶曲构造带势必储存一个应力能 我们把它叫做构造应力 据测定 构造应力是原始应力的20倍 这就给顶板管理和安全生产带来一定的困难 尤其是在有冲击地压的煤层中困难就更大 3 断裂构造岩层受地质作用力后遭到破坏 失去了连续性和完整性的构造形态称为断裂构造 断裂面两侧的岩层没有发生明显位移的断裂构造称为裂隙或节理 断裂面两侧的岩层发生了明显位移的断裂构造 称为断层 1 断层面 岩层发生断裂位移时 相对滑动的断裂面 2 断盘 断层面两侧产生相对位移的岩体称为断盘 如果断层面为倾斜时 通常将断层面以上的断盘称为上盘 断层面以下的断盘称为下盘 3 断距 断层的两盘相对位移的距离 断距可分为垂直断距 两盘相对位移垂直距离 和水平断距 两盘相对位移水平距离 根据断层走向与岩层的关系 断层又分为 走向断层 断层走向与岩层走向平行或基本平行 倾斜断层 断层走向与岩层走向垂直或基本垂直 斜交断层 断层走向与岩层走向斜交 根据断层的组合形式不同 又可以有地堑 地垒 阶梯