1、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/c
2、m3。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 素素氧O46.30钠硅Si28.15钾铝Al8.23镁铁Fe5.63钛钙Ga4.15氢二、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
3、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
4、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
5、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：
6、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
7、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
8、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v1、单斜构造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
9、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
10、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
11、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，之间，个别达个别达10，影响范围一般在，影响范围一般在15-20m；裂隙增多，；裂隙增多，小断层增多，煤岩层风化、氧化，水的涌出量增加小断层增多，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.
