1、12第一节第一节 煤田地质概述煤田地质概述 一、成煤作用二、聚煤时期 三、含煤岩系 四、煤层特征3一、成煤作用一、成煤作用 （一）成煤作用：（一）成煤作用：从植物死亡、堆积到转变为煤的演从植物死亡、堆积到转变为煤的演变过程，以及在这个演变过程中经受的各种作用。变过程，以及在这个演变过程中经受的各种作用。4一、成煤作用一、成煤作用 煤的形成过程煤的形成过程 5 形成有开采价值煤层的形成有开采价值煤层的必要条件必要条件：第一，温暖潮湿的气候条件；第一，温暖潮湿的气候条件；第二，大量植物的生长、死亡；第二，大量植物的生长、死亡；第三，大面积沼泽化的地理条件；第三，大面积沼泽化的地理条件；第四，地壳运
2、动的良好配合。第四，地壳运动的良好配合。（二）成煤的必要条件（二）成煤的必要条件一、成煤作用一、成煤作用 6二、聚煤期二、聚煤期 按岩石的成因，分为按岩石的成因，分为岩浆岩、沉积岩岩浆岩、沉积岩、变质岩、变质岩。岩浆岩岩浆岩是由地壳内部熔融状态的岩浆，沿地壳的裂是由地壳内部熔融状态的岩浆，沿地壳的裂隙等薄弱地带侵入地壳或喷出地表，冷凝固结而形成的岩隙等薄弱地带侵入地壳或喷出地表，冷凝固结而形成的岩石。石。7沉积岩沉积岩是地壳表层环境中常温常压条件下形成的岩石。主是地壳表层环境中常温常压条件下形成的岩石。主要由风化和剥蚀岩石的碎屑及可溶物质等，经搬运、沉积、要由风化和剥蚀岩石的碎屑及可溶物质等，
3、经搬运、沉积、压紧、胶结而形成的岩石。压紧、胶结而形成的岩石。由于风化、剥蚀、搬运作用形成的岩石。特点：由于风化、剥蚀、搬运作用形成的岩石。特点：成层状态；存在古生物化石。如：砾石、砂岩、页成层状态；存在古生物化石。如：砾石、砂岩、页岩、石灰岩、煤。岩、石灰岩、煤。沉积岩约占沉积岩约占75%（地表），（地表），矿产蕴藏量的矿产蕴藏量的80%，是研究的主要对象。是研究的主要对象。二、聚煤期二、聚煤期 89101112变质岩变质岩是由原有的沉积岩、岩浆岩在受到高温、高压及化是由原有的沉积岩、岩浆岩在受到高温、高压及化学性活泼的气体或液体的作用，岩石的物理化学性质、结学性活泼的气体或液体的作用，岩石
4、的物理化学性质、结构及构造都发生变化，变成一种新的岩石，称为变质岩。构及构造都发生变化，变成一种新的岩石，称为变质岩。受高温高压作用已改变了成份和性质的岩石。受高温高压作用已改变了成份和性质的岩石。如：大理石、石英岩、片麻岩等如：大理石、石英岩、片麻岩等二、聚煤期二、聚煤期 131415161718二、聚煤期二、聚煤期 19地质年代（地层年代）表地质年代（地层年代）表 20二、聚煤期二、聚煤期 聚煤期或成煤期聚煤期或成煤期：地质历史中形成煤炭资源的时期。地质历史中形成煤炭资源的时期。古生代：石炭纪、二叠纪（孢子植物）古生代：石炭纪、二叠纪（孢子植物）3个主要聚煤期个主要聚煤期 中生代：侏罗纪（
5、裸子植物）中生代：侏罗纪（裸子植物）新生代：古近纪、新近纪（第三纪）新生代：古近纪、新近纪（第三纪）（被子植物）（被子植物）徐州煤田成煤于古生代的石炭纪、二迭纪，距徐州煤田成煤于古生代的石炭纪、二迭纪，距今有今有2.72.73.53.5亿年了！亿年了！21三、含煤岩系三、含煤岩系 含煤岩系含煤岩系简称煤系，是指含有煤层，并有成因联系的沉简称煤系，是指含有煤层，并有成因联系的沉积岩系。积岩系。煤系地层命名方法：煤系地层命名方法：煤系地层通常以形成的地质年代来命名，如华北的石煤系地层通常以形成的地质年代来命名，如华北的石炭二叠纪煤系，华南的晚二叠世煤系，东北的侏罗纪煤系等；炭二叠纪煤系，华南的晚二
6、叠世煤系，东北的侏罗纪煤系等；采用煤系发育良好，研究较早的地区来命名，如华南采用煤系发育良好，研究较早的地区来命名，如华南的晚二叠世煤系在江苏龙潭和江西乐平等地研究较早，也称的晚二叠世煤系在江苏龙潭和江西乐平等地研究较早，也称为龙潭煤系或乐平煤系。为龙潭煤系或乐平煤系。22煤田煤田 同一地质时期形成，并大致连续发育的含同一地质时期形成，并大致连续发育的含煤岩系分布区。（地质历史发展过程中，由含炭物煤岩系分布区。（地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带）质沉积形成的大面积含煤地带）煤田常以其所在的地点来命名，如大同煤田、徐州煤田常以其所在的地点来命名，如大同煤田、徐州煤田、鄂尔多
7、斯煤田、开滦煤田等。煤田、鄂尔多斯煤田、开滦煤田等。面积从几十到几百平方公里面积从几十到几百平方公里储量从几亿到几百亿吨。储量从几亿到几百亿吨。三、含煤岩系三、含煤岩系 23四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 （一）煤层的结构和顶、底板（一）煤层的结构和顶、底板 1.煤层的结构煤层的结构 煤层通常是煤层通常是层状层状的。根据煤层中有的。根据煤层中有无较稳定的无较稳定的夹矸层夹矸层，将煤层分为两类。，将煤层分为两类。（1）简单结构煤层）简单结构煤层 （2）复杂结构煤层）复杂结构煤层24四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 2.2.煤层的顶、底板煤层的顶、底板 顶板：顶板：赋存在煤层之上的邻近岩层。赋存
8、在煤层之上的邻近岩层。底板：底板：赋存在煤层之下的邻近岩层。赋存在煤层之下的邻近岩层。基本底直接底煤层基本顶直接顶伪顶25四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 （二）煤层厚度（二）煤层厚度 煤层的厚度煤层的厚度：煤层顶底板之间的垂：煤层顶底板之间的垂直距离。直距离。煤层总厚度煤层总厚度：包括所有煤分层和夹包括所有煤分层和夹矸层厚度总和。矸层厚度总和。有益厚度有益厚度：煤分层厚度的总和，不煤分层厚度的总和，不包括夹矸层厚度。包括夹矸层厚度。最低可采厚度最低可采厚度：在当前技术和经济：在当前技术和经济条件下，可开采的最小煤层厚度。条件下，可开采的最小煤层厚度。26四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 （三
9、）煤层的构造形态（三）煤层的构造形态地质构造地质构造 地壳运动造成地壳运动造成的煤层和岩层的空间形态的煤层和岩层的空间形态煤层的产状煤层的产状 对煤层赋存对煤层赋存状态和空间特征的描述状态和空间特征的描述27四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 1.单斜构造单斜构造 在一定范围内，煤（岩）层大致向一个方向倾在一定范围内，煤（岩）层大致向一个方向倾斜的构造形态，称为单斜构造。斜的构造形态，称为单斜构造。282.褶皱构造褶皱构造 褶皱构造褶皱构造 岩层受力后，被挤压弯曲，但保持岩层受力后，被挤压弯曲，但保持连续性的构造形态。连续性的构造形态。（由若干个褶曲组合而成）（由若干个褶曲组合而成）褶曲褶曲 褶
10、皱构造中的单个弯曲褶皱构造中的单个弯曲单斜构造断褶曲构造断裂构造层断层四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 2930 褶曲的基本形态是褶曲的基本形态是背斜背斜和和向斜。向斜。用用褶曲要素褶曲要素来描述一个褶曲在空间的形态，来描述一个褶曲在空间的形态，四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 核部核部核部、翼部、轴面、轴线、枢纽核部、翼部、轴面、轴线、枢纽313.断裂构造断裂构造断裂构造断裂构造 岩层受力后，遭到破坏失去连续性的构造。岩层受力后，遭到破坏失去连续性的构造。节理节理 没有出现明显位移的断裂构造。没有出现明显位移的断裂构造。断层断层 出现了明显位移的断裂构造。出现了明显位移的断裂构造。单斜构造断
11、褶曲构造断裂构造层断层四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 3233特大断层-东非大裂谷343536四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 （1）断层要素断层要素断层面：断层面：岩层沿之断裂滑动的面。断面层可能是平面或曲面。岩层沿之断裂滑动的面。断面层可能是平面或曲面。断层线断层线：断层面与地面的交线。断层线的方向反映断层延伸方：断层面与地面的交线。断层线的方向反映断层延伸方向。断层线可能呈直线或曲线。向。断层线可能呈直线或曲线。交面线交面线：断层面与岩层层面（一般是岩层底面）的交线：断层面与岩层层面（一般是岩层底面）的交线 断盘断盘：断层两侧的岩层或岩体。：断层两侧的岩层或岩体。断距断距：两盘相对移动
12、的距离。：两盘相对移动的距离。落差落差37四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 （2）断层分类断层分类根据上下盘的相对运动。根据上下盘的相对运动。a a、正断层、正断层上盘相对下降，下盘相对上升。上盘相对下降，下盘相对上升。b b、逆断层、逆断层上盘相对上升，下盘相对下降。上盘相对上升，下盘相对下降。c c、平推断层、平推断层 没有垂直方向位移的断层。没有垂直方向位移的断层。正 断 层平 推 断 层逆 断 层38四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 根据断层走向与煤层走向关系：根据断层走向与煤层走向关系：走向断层走向断层 断层走向与煤层走向平行断层走向与煤层走向平行倾向断层倾向断层 断层走向与煤层走向
13、垂直断层走向与煤层走向垂直斜交断层斜交断层 断层走向煤层走向斜交断层走向煤层走向斜交39钻 孔钻 孔钻 孔勘 探 线地面勘探线、钻孔、与煤层断层的关系示意图地面勘探线、钻孔、与煤层断层的关系示意图四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 40四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 （四）常用的煤层分类（四）常用的煤层分类1.按煤层倾角分类按煤层倾角分类根据当前开采技术，我国将煤层按倾角分为四类：根据当前开采技术，我国将煤层按倾角分为四类：近水平煤层近水平煤层 45412.按煤层厚度分类按煤层厚度分类 根据当前开采技术，我国将煤层按厚度分为三根据当前开采技术，我国将煤层按厚度分为三类：类：薄煤层薄煤层 3.5
14、m 四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 42 3.按煤层稳定性分类按煤层稳定性分类 煤层稳定性煤层稳定性是煤层形态、厚度、结构及可采性的变化程是煤层形态、厚度、结构及可采性的变化程度。按煤层稳定性，可分为：度。按煤层稳定性，可分为：稳定煤层稳定煤层 较稳定煤层较稳定煤层 不稳定煤层不稳定煤层 极不稳定煤层极不稳定煤层四、煤层赋存特征四、煤层赋存特征 43第二节第二节 煤质及煤的工业分类煤质及煤的工业分类 一、煤的元素成分一、煤的元素成分 煤煤有机物质：碳（有机物质：碳（C）、氢（）、氢（H）、氧（）、氧（O）、氮（）、氮（N）无机物质无机物质1.碳碳（1）变质程度越深，含碳量越高）变质程度越深，
15、含碳量越高（2）含碳量越高，发热量越高）含碳量越高，发热量越高 泥炭：泥炭：5060%,褐煤：褐煤：6070%,烟煤：烟煤：7492%,无烟煤：无烟煤：9098%含碳量含碳量44第二节第二节 煤质及煤的工业分类煤质及煤的工业分类 2.氢氢（1）变质程度越深，氢含量越少）变质程度越深，氢含量越少（2）完全燃烧产生热量：）完全燃烧产生热量：1千克氢千克氢4.2千克碳千克碳 3.氧氧 （1）变质程度越深，含氧量越低）变质程度越深，含氧量越低 。泥炭：泥炭：3040%,褐煤：褐煤：1030%,烟煤：烟煤：210%,无烟煤：无烟煤：2%含氧量含氧量45第二节第二节 煤质及煤的工业分类煤质及煤的工业分类
16、4.氮氮 煤中氮含量仅煤中氮含量仅13%，主要来自成煤物质的蛋白质。，主要来自成煤物质的蛋白质。5.硫硫有机硫：成煤植物本身或成煤过程中硫酸盐类与植物有机硫：成煤植物本身或成煤过程中硫酸盐类与植物分解产物相互作用而形成。分解产物相互作用而形成。硫硫无机硫：无机硫：硫化物硫：黄铁矿硫化物硫：黄铁矿(FeS2)、白铁矿（、白铁矿（FeS2）硫酸盐硫：石膏（硫酸盐硫：石膏（CaSO42H2O）等。）等。46第二节第二节 煤质及煤的工业分类煤质及煤的工业分类 煤中煤中有机硫有机硫、无机硫无机硫和和元素硫元素硫的总含量叫煤的的总含量叫煤的全硫含量（全硫含量（St）。低硫煤低硫煤 St1.5%；中硫煤中硫
17、煤 St=1.5%2.5%高硫煤高硫煤 St=2.5%4.0%；富硫煤富硫煤 St4.0%。6.磷磷（无机矿物中，煤中含磷（无机矿物中，煤中含磷0.0015-1%）炼焦煤中硫含量不超过炼焦煤中硫含量不超过1.2%炼焦煤中磷含量不超过炼焦煤中磷含量不超过0.2%47二、评价煤质的常用指标二、评价煤质的常用指标煤的工业分析：煤的工业分析：水分、灰分、挥发分和固定碳水分、灰分、挥发分和固定碳煤的工艺性质：煤的工艺性质：发热量、胶质层厚度、粘结指数、含矸率发热量、胶质层厚度、粘结指数、含矸率第二节第二节 煤质及煤的工业分类煤质及煤的工业分类 三、中国煤的分类三、中国煤的分类 我国实行的煤炭分类，如表我
18、国实行的煤炭分类，如表1-3所示。所示。共分共分14大类，大类，17小类小类48表表1-3 中国煤炭分类和用途中国煤炭分类和用途 49依据中华人民共和国地质矿产行业标准依据中华人民共和国地质矿产行业标准煤煤、泥煤地质勘探规范、泥煤地质勘探规范规定执行：规定执行：煤层最低可采厚度煤层最低可采厚度 0.7m；最高灰分（最高灰分（Ad）40%；最高硫分（最高硫分（St.d）3%；最低发热量（最低发热量（Q）22.1MJ/kg第二节第二节 煤质及煤的工业分类煤质及煤的工业分类 50第三节第三节 煤田地质勘探及煤炭储量煤田地质勘探及煤炭储量 一、煤田地质勘探阶段及其任务一、煤田地质勘探阶段及其任务 远景
19、规划煤田普查煤炭工业建设 矿区总体设计矿区详查 煤田地质勘探 矿井设计井田精查煤田普查煤田普查找煤找煤:为寻找煤炭资源，并对工作地区有无进一为寻找煤炭资源，并对工作地区有无进一步工作价值作出评价所进行的地质调查工作。步工作价值作出评价所进行的地质调查工作。普查勘探普查勘探:为煤炭工业的远景规划和详查提供必为煤炭工业的远景规划和详查提供必要资料所进行的地质工作。要资料所进行的地质工作。51矿区详查：矿区详查：在普查的基础上进行。根据国家建在普查的基础上进行。根据国家建设需要和普查结果，选择资源条件好、开发条设需要和普查结果，选择资源条件好、开发条件有利的矿区进一步查明资源的情况，为矿区件有利的矿
20、区进一步查明资源的情况，为矿区总体设计提供依椐。总体设计提供依椐。井田精查：井田精查：为煤矿初步设计提供地质资料所进为煤矿初步设计提供地质资料所进行的详查勘探工作。在设计部门划分的井田范行的详查勘探工作。在设计部门划分的井田范围内，对影响煤层开采的各种地质条件进行详围内，对影响煤层开采的各种地质条件进行详细了解，为矿井设计提供地质资料。细了解，为矿井设计提供地质资料。第三节第三节 煤田地质勘探及煤炭储量煤田地质勘探及煤炭储量 52二、煤田地质勘探技术手段二、煤田地质勘探技术手段 1.遥感地质调查遥感地质调查2.地质填图地质填图3.钻探工程钻探工程4.山地工程山地工程5.地球物理勘探地球物理勘探
21、三、煤炭储量三、煤炭储量煤炭储量煤炭储量：煤田内埋藏的具有一定工业价值和一定勘探研究：煤田内埋藏的具有一定工业价值和一定勘探研究程度的煤炭资源量。程度的煤炭资源量。第三节第三节 煤田地质勘探及煤炭储量煤田地质勘探及煤炭储量 53 根据勘探和地质研究程度，将煤炭储量按精度依次分为根据勘探和地质研究程度，将煤炭储量按精度依次分为A、B、C、D四级。其中：四级。其中：A、B级储量之和为高级储量；级储量之和为高级储量；A、B、C级储量之和为工业储量；级储量之和为工业储量；D级储量称为远景储量。级储量称为远景储量。第三节第三节 煤田地质勘探及煤炭储量煤田地质勘探及煤炭储量 54煤炭储量（新分类方法）煤炭
22、储量（新分类方法）55复复 习习 56复复 习习 57第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 在采矿设计、施工和生产过程中，需要一套在采矿设计、施工和生产过程中，需要一套图纸分别反映地形、地物、地下煤层形态、地质图纸分别反映地形、地物、地下煤层形态、地质构造、矿井巷道与煤层或矿体之间的关系；矿井构造、矿井巷道与煤层或矿体之间的关系；矿井各种巷道、工作面以及它们之间的关系等，这类各种巷道、工作面以及它们之间的关系等，这类图纸称为图纸称为矿图矿图。矿图投影方法矿图投影方法:正投影和标高投影。正投影和标高投影。一、矿图的基本知识一、矿图的基本知识 58三面正投影关系三面正投影关系等高等长等宽59图图
23、1-10 标高投影原理标高投影原理1大巷大巷;2上山上山;A、B、C标高点标高点 在平面图上既能反在平面图上既能反映井巷的水平投影映井巷的水平投影图，又能表示出井图，又能表示出井井巷的空间位置。井巷的空间位置。第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 60二、地质图二、地质图 煤矿地质图：煤矿地质图：反映煤矿各种地质现象与井巷工程之反映煤矿各种地质现象与井巷工程之间相互关系及它们空间分布情况的所有图件。间相互关系及它们空间分布情况的所有图件。煤矿常用地质图有：煤矿常用地质图有：a.钻孔柱状图钻孔柱状图 b.地质剖面图地质剖面图 c.煤层底板等高线图煤层底板等高线图 d.地形地质图地形地质图第四节
24、第四节 矿图基本知识矿图基本知识 61 1.钻孔柱状图钻孔柱状图 根据钻孔资料编制的地质柱状图称为根据钻孔资料编制的地质柱状图称为钻孔柱状图钻孔柱状图。该图。该图可以表示一个钻孔内的煤层、岩层的相互位置及厚度。可以表示一个钻孔内的煤层、岩层的相互位置及厚度。32151413107456118129mm比 例：比 例：1 5 0、1 100、1 200。第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 622.地质剖面图地质剖面图 把同一条勘探线所有钻孔柱状图，按一定比例并按其标高把同一条勘探线所有钻孔柱状图，按一定比例并按其标高和间距画出来，然后把对应的煤层、岩层及地质构造连起来。和间距画出来，然后把对
25、应的煤层、岩层及地质构造连起来。就得到该勘探线的就得到该勘探线的地质剖面图地质剖面图，如图，如图1-14所示。所示。第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 633煤层底板等高线图煤层底板等高线图煤层底板等高线：煤层底板等高线：煤层底板相同高程各点的连线。煤层底板相同高程各点的连线。煤层底板等高线图：煤层底板等高线图：假想用一定间距的水平面切割煤层底假想用一定间距的水平面切割煤层底面，得出一组走向线，把它们投影到水平面上，所得到的图面，得出一组走向线，把它们投影到水平面上，所得到的图等高距：等高距：相邻两个水平面的高程差。在同一幅图上等高线相邻两个水平面的高程差。在同一幅图上等高线的等高距相同。
26、的等高距相同。第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 6465 煤层底板等高线图常用的比例有煤层底板等高线图常用的比例有1 2000，1 5000，1 10000等。常用的等高距为等。常用的等高距为20m、50m、100m。第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 66在煤层底板等线图上应标明在煤层底板等线图上应标明坐标网格及方位坐标网格及方位第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 67某矿某矿3煤层底板等高线图煤层底板等高线图第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 68 4地形地质图地形地质图 煤田煤田地形地质图地形地质图：以地形图为底图，反映地层、煤层、构：以地形图为底图，反映地层、煤层、构
27、造、岩层等煤田基本地质特征的图件。造、岩层等煤田基本地质特征的图件。图图1-20 山岭与湖泊等高线山岭与湖泊等高线 第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 69 图图1-21 地形地质图地形地质图第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 70三、采掘工程图三、采掘工程图 采掘工程图是反映采掘工程图是反映采掘工程采掘工程、地质地质和和测量测量信息信息的综合性图纸。的综合性图纸。1.采掘工程平面图采掘工程平面图及剖面图及剖面图 对于中倾斜以下的对于中倾斜以下的煤层，通常只画水平投煤层，通常只画水平投影图，称采掘工程平面影图，称采掘工程平面图。如图图。如图1-22所示。所示。第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 71第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 722.采掘工程立面图采掘工程立面图 急倾斜煤层以正面投影为主，得出的图称为采掘工程立急倾斜煤层以正面投影为主，得出的图称为采掘工程立面图。面图。第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 733.煤层层面图煤层层面图 选择一个与煤选择一个与煤层层面平行的投影层层面平行的投影面作正投影，所得面作正投影，所得出的图形就能完全出的图形就能完全反映煤层内的真实反映煤层内的真实情况，称为煤层层情况，称为煤层层面图。面图。第四节第四节 矿图基本知识矿图基本知识 747576
