第1章 煤矿地质知识.ppt

1、1,采 煤 概 论,河北工程大学资源学院 主讲：郝彬彬,2,第一章 煤矿地质知识,第一节 地壳与地质作用 第二节 煤的形成及工业分类 第三节 煤田地质勘探与储量 第四节 影响煤矿生产的地质因素,3,第一节 地壳与地质作用,一、地壳及岩石 岩石按其生成的方式可以分三大类： 1、 岩浆岩 2、 沉积岩 3、 变质岩 煤是一种沉积岩。,4,第一节 地壳与地质作用,二、地质作用与地壳运动,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。 1.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、地表形态发生变化的地质作用，它包括地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震作用等。 2.外

2、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、日月引力能等引起。按其作用方式可分为：风化和剥蚀、搬运和沉积 、固结成岩 。,5,一、煤的形成 1、成煤植物 在漫长的45亿年的地球历史上，有过三次高等植物的极盛时期，即: 石炭二叠纪的蕨类植物 三叠侏罗纪的裸子植物 第三纪的被子植物 这三个时期也是历史上的三个聚煤期,第二节 煤的形成及工业分类,6,2、煤的形成过程 第一阶段：泥炭化阶段 第二阶段：煤化阶段 煤成岩作用 煤变质作用,第二节 煤的形成及工业分类,7,第二节 煤的形成及工业分类,3、成煤条件 煤在地壳中的积聚主要依靠古气侯、古地理地貌和地质作用等条件的良好配合。形成有开采

3、价值的煤层，必须具备以下四个条件： 第一，植物条件。 第二，气候条件。 第三，地理环境。 第四，地壳运动。,8,二、煤系 煤系地层：在煤的形成过程中，煤层上下同时形成许多岩层。这些夹有煤层的岩层是在同一个成煤时期形成的，通常称为某一地质时代的煤系地层。 煤系：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。,第二节 煤的形成及工业分类,9,三、煤的性质 1煤的物理性质 光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电性等。 2煤的化学组成：有机质和无机质，主要元素有：碳、氢、氧、氮、硫、磷。,第二节 煤的形成及工业分类,10,11,第二节 煤的形成及工业分类,四、煤的工

4、业分类 1常用的煤质指标 评价煤质的主要指标包括：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的含量以 及含矸率等。 2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，分类指标主要用挥发分和胶质层的最大厚度y(mm)为指标划分煤的种类，从无烟煤到褐煤分为十大煤种，即无烟煤、烟煤（贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤）、褐煤 。,12,13,第三节 煤田地质勘探与储量,一、煤田地质勘探的任务 煤田地质勘探的任务主要是：查清楚煤系地层构造、煤层赋存状况、煤炭储量及煤质、水文地质条件、开采技术条件等。,14,第三节 煤田地质勘探与储量,二、煤田地质勘探的

5、三个阶段 煤矿建设大体分为远景规划、矿区总体设计和矿井设计三个阶段，每个阶段都要以经过审批的地质报告书为依据，因此煤田地质勘探工作也相应分为三个阶段。 1、煤田普查勘探 2、矿区详查 3、井田精查,15,第三节 煤田地质勘探与储量,三、煤田地质勘探方法 从找煤到满足上述三个勘探阶段的精度要求，需要一系列的勘探手段和方法。常用的方法有： 1、地质测量 2、掘探工程 3、钻探工程 4、物探工程,16,四、煤炭储量 1、储量分级 根据煤田内不同块段的勘探程度，将储量分为A、B、C、D四级， A、B级为高级储量， C、D级为低级储量。级别越高表示地质情况查明得越详细，煤炭的数量和质量了解得越可靠。,第

6、三节 煤田地质勘探与储量,17,2、储量分类 地质储量 尚难利用储量 能利用储量 工业储量 远景储量 可采储量与设计损失量,第三节 煤田地质勘探与储量,18,第三节 煤田地质勘探与储量,19,一、煤层赋存状态 1煤层的形状 煤层通常是层状的，层位有明显的连续性，厚度也比较均匀，但由于受到沉积条件及地壳运动的影响，也有似层状和非层状的煤层，例如串珠状、马尾状等。,第四节 影响煤矿生产的地质因素,20,21,2、煤层厚度 煤层厚度是指煤层顶底扳之间的垂直距离。煤层的厚度由几厘米到几十米，最厚可达百米以上。 根据煤层厚度对开采技术的影响，将煤层分为以下三类 薄煤层 煤层厚度从最低可采厚度1.3m 中

7、厚煤层 煤层厚度为1.3m一3.5m 厚煤层 煤层厚度为3.5m以上,第四节 影响煤矿生产的地质因素,22,23,第四节 影响煤矿生产的地质因素,3、煤层的埋藏深度 煤层的埋藏深度：大小不一，最大垂深可达2000m。 世界主要产煤国平均矿井开采深度： 德国 1100m （最大采深1700m） 波兰 700m 英国 650m 俄罗斯 600m 美国、南非、印度、澳大利亚在100250m,24,第四节 影响煤矿生产的地质因素,目前，我国的开采深度已达到1000m以上。我国平均开采深度为 450-500m。 沈阳彩屯煤矿 1199m（最深的矿井） 开滦矿区赵各庄矿 1160m 山东新汶孙村矿 105

8、5m 北票冠山 1059m 河南省平顶山矿区 1000m,25,4、煤层的产状要素 煤层的空间状态要用产状要素（即煤层的走向、倾向和倾角)来表示。,第四节 影响煤矿生产的地质因素,26,煤层的倾角：煤层与水平面之间所夹的最大锐角。 近水平煤层：58 缓斜煤层：825 倾斜煤层：2545 急倾斜煤层：45,第四节 影响煤矿生产的地质因素,27,第四节 影响煤矿生产的地质因素,5、煤层的稳定性 任何煤层的厚度，实际上都是变化的，有时厚有时薄，甚至尖灭。根据厚度变化情况可将煤层分为下列四类： 稳定煤层：这种煤层在整修矿井开采范围内厚度均大于最小可采厚度，且厚度变化有一定的规律性。 较稳定煤层：在矿井

9、开采范围内绝大多数煤层基本可采，而只有局部煤层不可采。 不稳定煤层：煤层厚度变化很大 ，有薄有厚，甚至尖灭。经常出现不可采区域。 极不稳定煤层：煤层常呈鸡窝状，断断续续分布，在井田范围内仅局部可采。,28,第四节 影响煤矿生产的地质因素,二、煤层顶底板岩石 底板：直接位于煤层下面的岩层。 顶板：直接覆盖于煤层上面的岩层。 伪顶：直接覆盖在煤层之上的薄岩层，岩性多为砂质页岩、泥岩，厚度不大，几厘米至几十厘米，易垮落，增加煤的含矸。 直接顶：位于伪顶之上。岩性多为粉砂岩或泥岩，厚度12米左右，能回柱后自行垮落。 老顶：也叫基本顶，位于直接顶之上，岩性多为砂岩或石灰岩，一般厚度大，强度大，不易自行垮

10、落。,29,第四节 影响煤矿生产的地质因素,三、地质构造 构造变动：沉积岩层开始形成时，一般呈水平和连续完整状态，在地壳运动的作用下，产生了变形和变位，改变了原先的赋存状态，这种现象称为构造变动。 地质构造：由构造变动形成的岩层空间状态，叫做地质构造。 构造变动形状主要分为两类：褶皱构造和断裂构造。,30,31,32,33,34,35,36,37,38,四、其他地质因素 1、矿井水文地质及岩溶陷落柱,第四节 影响煤矿生产的地质因素,39,陷落柱定义：在煤层底板以下的石灰岩中，由于酸性水的作用会形成许多溶洞。而且随酸性水的不断补给，溶洞会不断增大。最后导致其上部的岩层整体陷落，形成一个下部大、上部小的破碎柱体叫陷落柱。 其直径从几米到几百米大小不等，其中陷落的岩层杂乱无章、极其破碎。而且其中大都有水，对煤矿安全生产不利。,第四节 影响煤矿生产的地质因素,40,第四节 影响煤矿生产的地质因素,2、岩浆侵入,3、地温及自燃,41,1什么叫地质作用？内、外力地质作用有哪几种作用形式？ 2简述煤的形成过程？ 3煤的物理和化学性质主要包括几种？常用的煤质指标