1、2023-1-11第六章第六章 含煤沉积体系含煤沉积体系u 概述概述u 煤层煤层u 含煤沉积体系及成煤特征含煤沉积体系及成煤特征2023-1-12一、含煤岩系的概念一、含煤岩系的概念 含煤岩系：又称含煤建造、含煤地层或煤系等，是指在一定地质含煤岩系：又称含煤建造、含煤地层或煤系等，是指在一定地质时期内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套时期内，形成的具有成因联系且连续沉积的一套含有煤层含有煤层的沉积岩系。的沉积岩系。不同地区含煤岩系中所含煤层的层数、厚度往往不相同，为反映不同地区含煤岩系中所含煤层的层数、厚度往往不相同，为反映含煤岩系中含煤的程度，通常用含煤岩系中含煤的程度，通常用含煤系数含煤
2、系数来表示。含煤系数又可分为来表示。含煤系数又可分为总含煤系数总含煤系数和和可采含煤系数可采含煤系数。总含煤系数总含煤系数是煤系中所有煤层的总厚度与含煤岩系总厚度的百分是煤系中所有煤层的总厚度与含煤岩系总厚度的百分比。用下式表示：比。用下式表示：%100MmK式中：式中：K总含煤系数，总含煤系数，%；m煤层总厚度，煤层总厚度，m；M含煤岩系总厚度，含煤岩系总厚度，m。第一节第一节 概述概述2023-1-13%100MmKkk 可采含煤系数可采含煤系数：是指煤系中所有可采煤层的总厚度与含煤是指煤系中所有可采煤层的总厚度与含煤岩系总厚度的百分比。用下式表示：岩系总厚度的百分比。用下式表示：式中：式
3、中：Kk 可采含煤系数，可采含煤系数，%；mk 可采煤层总厚度，可采煤层总厚度，m；M 含煤岩系总厚度，含煤岩系总厚度，m。一、含煤岩系的概念一、含煤岩系的概念 2023-1-14二、含煤岩系的岩性特征二、含煤岩系的岩性特征 含煤岩系是温暖、潮湿气候条件下的产物。所以，含煤岩系是温暖、潮湿气候条件下的产物。所以，它一般它一般是由灰色、灰绿色、灰黑色及黑色的沉积岩组成是由灰色、灰绿色、灰黑色及黑色的沉积岩组成。其主要是。其主要是各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩和煤层，也有石各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩和煤层，也有石灰岩和砾岩，有时还可见到铝质岩、油页岩、硅质岩和火山灰岩和砾岩，有
4、时还可见到铝质岩、油页岩、硅质岩和火山碎屑岩等。碎屑岩等。此外，此外，组成含煤岩系沉积岩的层理比较发育，常含有丰富组成含煤岩系沉积岩的层理比较发育，常含有丰富的植物化石，有时含有动物化石的植物化石，有时含有动物化石。另外，还常含有菱铁矿结。另外，还常含有菱铁矿结核及泥质、粉砂质等包体。核及泥质、粉砂质等包体。含煤岩系中除煤层外，还常伴生有其它沉积矿产，如铝土含煤岩系中除煤层外，还常伴生有其它沉积矿产，如铝土矿、油页岩、菱铁矿、赤铁矿、褐铁矿、锰矿及磷矿等。矿、油页岩、菱铁矿、赤铁矿、褐铁矿、锰矿及磷矿等。2023-1-15第二节第二节 煤层煤层 煤层：是指顶、底板岩层之间所夹的一套煤与矸石层。
5、煤层：是指顶、底板岩层之间所夹的一套煤与矸石层。一、煤层的形成一、煤层的形成 煤层是由泥炭层经煤化作用转变而成。泥炭层的堆积主要取煤层是由泥炭层经煤化作用转变而成。泥炭层的堆积主要取决于泥炭沼泽水位的变化，而泥炭沼泽水位的变化主要受植物遗决于泥炭沼泽水位的变化，而泥炭沼泽水位的变化主要受植物遗体堆积速度与地壳沉降速度之间的关系影响。因此，煤层的形成体堆积速度与地壳沉降速度之间的关系影响。因此，煤层的形成也决定这种关系，主要表现为以下三种情况：也决定这种关系，主要表现为以下三种情况：1、均衡补偿、均衡补偿：地壳沉降速度与植物堆积速地壳沉降速度与植物堆积速度大致相等度大致相等，即两者达到相对均衡补
6、偿状态，即两者达到相对均衡补偿状态时，沼泽保持一定深度的积水，既利于植物时，沼泽保持一定深度的积水，既利于植物大量繁殖生产，又能使植物遗体保存下来转大量繁殖生产，又能使植物遗体保存下来转化成泥炭，此时可导致泥炭层不断加大。化成泥炭，此时可导致泥炭层不断加大。均衡补偿时间越长，则越能形成厚煤层均衡补偿时间越长，则越能形成厚煤层。2023-1-16一、煤层的形成一、煤层的形成 2、不足补偿、不足补偿：当：当地壳沉降速度大于植地壳沉降速度大于植物遗体堆积速度物遗体堆积速度时，由于植物供应不时，由于植物供应不足，沼泽覆水深度不断加大，待至水足，沼泽覆水深度不断加大，待至水深达一定程度，高等植物便不能生
7、成，深达一定程度，高等植物便不能生成，使泥炭的形成失去物质来源，堆积随使泥炭的形成失去物质来源，堆积随之停止，在原有泥炭层之上沉积了泥、之停止，在原有泥炭层之上沉积了泥、砂等沉积物，最终成为煤层的顶板。砂等沉积物，最终成为煤层的顶板。这种情况虽有利于泥炭层的保存，但这种情况虽有利于泥炭层的保存，但形成的煤层一般厚度不大。形成的煤层一般厚度不大。如果在总体相对均衡补偿的状态下，如果在总体相对均衡补偿的状态下，其间发生短暂的地壳沉降速度大于植其间发生短暂的地壳沉降速度大于植物遗体堆积速度，便形成含有夹石的物遗体堆积速度，便形成含有夹石的煤层。煤层。2023-1-17一、煤层的形成一、煤层的形成 3
8、、过度补偿、过度补偿：当壳沉降速度当壳沉降速度小于植物遗体堆积速度小于植物遗体堆积速度时，时，由于植物遗体堆积过快，造由于植物遗体堆积过快，造成沼泽覆水变浅，常使植物成沼泽覆水变浅，常使植物遗体氧化分解，不利于泥炭遗体氧化分解，不利于泥炭的形成，甚至已形成的泥炭的形成，甚至已形成的泥炭也会遭受侵蚀破坏，因而只也会遭受侵蚀破坏，因而只能形成薄煤层或不能形成煤能形成薄煤层或不能形成煤层。层。2023-1-18二、煤层的顶、底板二、煤层的顶、底板 含煤岩系中位于煤层上下一定距离内的岩层，称为含煤岩系中位于煤层上下一定距离内的岩层，称为煤层的顶底板煤层的顶底板。煤层顶底板的岩石特征、性质及厚度等，对采
9、掘工作有着直接的影煤层顶底板的岩石特征、性质及厚度等，对采掘工作有着直接的影响。响。1、顶板、顶板：根据岩层相对于煤层的位置及垮落性质的不同，可分为：根据岩层相对于煤层的位置及垮落性质的不同，可分为：1）伪顶伪顶：指直接覆盖于煤层之上易垮落的较薄岩层。多为炭质泥岩：指直接覆盖于煤层之上易垮落的较薄岩层。多为炭质泥岩或泥岩，厚几厘米至几十厘米。在采煤过程中，往往随落煤而同时或泥岩，厚几厘米至几十厘米。在采煤过程中，往往随落煤而同时垮落。垮落。2）直接顶直接顶：通常位于伪顶之上，有的则直接位于煤层之上，由较易：通常位于伪顶之上，有的则直接位于煤层之上，由较易垮落的一层或几层岩石组成，经常是煤采出后
10、不久便自行跨落。厚垮落的一层或几层岩石组成，经常是煤采出后不久便自行跨落。厚度一般为数米，岩性常为砂岩、泥岩及石灰岩等。度一般为数米，岩性常为砂岩、泥岩及石灰岩等。2023-1-19二、煤层的顶、底板二、煤层的顶、底板 3）基本顶（老顶）基本顶（老顶）：）：俗称俗称“老顶老顶”。一般位于直接顶。一般位于直接顶之上，有时也直接位于煤层之上，为不易垮落的坚硬岩之上，有时也直接位于煤层之上，为不易垮落的坚硬岩层，通常在煤采出后较长时间内不垮落，往往只是发生层，通常在煤采出后较长时间内不垮落，往往只是发生大面积的缓慢沉降。厚度较大，岩性多为砂岩，也有石大面积的缓慢沉降。厚度较大，岩性多为砂岩，也有石灰
11、岩、砂砾岩等。灰岩、砂砾岩等。应当指出，并不是所有煤层的顶板都可以分为伪顶、应当指出，并不是所有煤层的顶板都可以分为伪顶、直接顶和老顶，有的煤层没有伪顶，只有直接顶和老顶；直接顶和老顶，有的煤层没有伪顶，只有直接顶和老顶；有的煤层甚至没有伪顶、直接顶，只有老顶。因此，实有的煤层甚至没有伪顶、直接顶，只有老顶。因此，实际工作中要注意这些情况。际工作中要注意这些情况。2023-1-1102、底板、底板 直接位于煤层下部一定距离内的岩层称为底板。底板可分为直接直接位于煤层下部一定距离内的岩层称为底板。底板可分为直接底、基本底两种。底、基本底两种。1）直接底直接底：直接位于煤层之下：直接位于煤层之下,
12、通常是当初沼泽地生长植物的土壤通常是当初沼泽地生长植物的土壤,其中往往含有植物根部化石其中往往含有植物根部化石,所以又称为所以又称为根土岩根土岩。厚度一般不大，仅。厚度一般不大，仅数十厘米，岩性以富含炭质的粘土岩最常见，还有泥岩等。数十厘米，岩性以富含炭质的粘土岩最常见，还有泥岩等。值得指出，如果直接底的岩性是遇水膨胀的粘土岩，则容易引起值得指出，如果直接底的岩性是遇水膨胀的粘土岩，则容易引起底板的隆起，轻者影响运输，重者使巷道遭到破坏。底板的隆起，轻者影响运输，重者使巷道遭到破坏。2）基本底基本底：俗称：俗称“老底老底”。通常位于直接底之下。厚度较大，岩性。通常位于直接底之下。厚度较大，岩性
13、常为砂岩、粉砂岩等。常为砂岩、粉砂岩等。二、煤层的顶、底板二、煤层的顶、底板 2023-1-111三、煤层的结构三、煤层的结构 根据煤层中有无较稳定的夹石层，可将煤层分为简单根据煤层中有无较稳定的夹石层，可将煤层分为简单结构和复杂结构两种。结构和复杂结构两种。1、简单结构煤层、简单结构煤层 煤层中没有呈层状出现的较稳煤层中没有呈层状出现的较稳定的夹石层，但可以夹有不少较小定的夹石层，但可以夹有不少较小的矿物质透境体。简单结构的煤层的矿物质透境体。简单结构的煤层反映当初成煤时，沼泽中植物遗体反映当初成煤时，沼泽中植物遗体的堆积基本上是连续的。通常厚度的堆积基本上是连续的。通常厚度较小的煤层往往是
14、简单结构。较小的煤层往往是简单结构。2023-1-112三、煤层的结构三、煤层的结构 2、复杂结构煤层、复杂结构煤层 煤层中含有较稳定的夹石层，少煤层中含有较稳定的夹石层，少者一到两层，多者几层甚至十余层。者一到两层，多者几层甚至十余层。复杂结构煤层反映当初成煤时，沼泽复杂结构煤层反映当初成煤时，沼泽中植物遗体堆积曾发生一次或多次间中植物遗体堆积曾发生一次或多次间歇。通常厚煤层或巨厚煤层往往是复歇。通常厚煤层或巨厚煤层往往是复杂结构煤层。杂结构煤层。2023-1-113 煤层中夹石的岩性可以是多种多样的。最常见的是煤层中夹石的岩性可以是多种多样的。最常见的是炭质泥岩、粘土岩及粉砂岩，也有油页岩
15、、石灰岩及细炭质泥岩、粘土岩及粉砂岩，也有油页岩、石灰岩及细砂岩等。夹石的厚度不一，从几厘米到几十厘米。呈薄砂岩等。夹石的厚度不一，从几厘米到几十厘米。呈薄层状、似层状或透镜状。层状、似层状或透镜状。注意：注意：同一煤层的结构并不是固定不变的，不仅在同一煤层的结构并不是固定不变的，不仅在不同的井田内，煤层的结构可能有变化，甚至在同一井不同的井田内，煤层的结构可能有变化，甚至在同一井田内，煤层的结构也可能有变化，夹石层数有增有减，田内，煤层的结构也可能有变化，夹石层数有增有减，夹石层厚度和岩性也可能发生变化。因此，应当注意这夹石层厚度和岩性也可能发生变化。因此，应当注意这一点。一点。三、煤层的结
16、构三、煤层的结构 2023-1-114 结核：黄铁矿、钙质、硅质、白云石质结核：黄铁矿、钙质、硅质、白云石质 煤核：煤层中保有植物化石的结核煤核：煤层中保有植物化石的结核 植物残体：木质部、管胞、树皮植物残体：木质部、管胞、树皮 化石：珊瑚、腕足类和有孔虫化石：珊瑚、腕足类和有孔虫四、煤层中的结核、包体和化石四、煤层中的结核、包体和化石 2023-1-115五、煤层的形态五、煤层的形态 煤层的形态：煤层的形态：是指煤层的空间展布特征。根据煤层成层的连续性、是指煤层的空间展布特征。根据煤层成层的连续性、厚度变化大小及可采情况，将煤层形态分为层状、似层状和不规则厚度变化大小及可采情况，将煤层形态分
17、为层状、似层状和不规则状三类：状三类：1、层状煤层、层状煤层：煤层呈连续层状，层位稳定，厚度变化不大，且有一：煤层呈连续层状，层位稳定，厚度变化不大，且有一定规律。在一个井田范围内全部或大部可采。定规律。在一个井田范围内全部或大部可采。2、似层状煤层、似层状煤层：煤层基本连续，层位比较稳定，厚度变化较大且无：煤层基本连续，层位比较稳定，厚度变化较大且无一定规律。煤层的可采面积可大于不可采面积（如藕节状煤层）或一定规律。煤层的可采面积可大于不可采面积（如藕节状煤层）或小于不可采面积（串珠状煤层）。小于不可采面积（串珠状煤层）。3、不规则煤层、不规则煤层：煤层层位不稳定，基本不连续，厚度变化大且无
18、规：煤层层位不稳定，基本不连续，厚度变化大且无规律可循。煤层可采面积大多小于不可采面积。常见有透镜状、扁豆律可循。煤层可采面积大多小于不可采面积。常见有透镜状、扁豆状煤层等。状煤层等。2023-1-116（a）藕节状藕节状（b）串珠状串珠状（c）鸡窝状鸡窝状（d）马尾状马尾状五、煤层的形态五、煤层的形态2023-1-117六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 （一）煤层厚度（一）煤层厚度：是指煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。根据煤层结构，可分是指煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。根据煤层结构，可分为总厚度、有益厚度及可采厚度。为总厚度、有益厚度及可采厚度。1）总厚度：）总厚度：是指煤层顶底板
19、之间各煤分层和夹石层厚度的总和。是指煤层顶底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和。2）有益厚度：）有益厚度：是指煤层顶底板之间各煤分层厚度的总和。是指煤层顶底板之间各煤分层厚度的总和。3）可采厚度：）可采厚度：是指在现代经济技术条件下，可以开采的煤层或煤是指在现代经济技术条件下，可以开采的煤层或煤分层厚度的总和。分层厚度的总和。另外，按照国家目前有关政策，根据煤种、产状、开采方法和不另外，按照国家目前有关政策，根据煤种、产状、开采方法和不同地区的资源情况等，所规定的可采厚度的下限标准，称为同地区的资源情况等，所规定的可采厚度的下限标准，称为最低可最低可采厚度采厚度。这个标准在各个国家往往是不同的，
20、甚至同一国家在不同。这个标准在各个国家往往是不同的，甚至同一国家在不同时期也可根据技术的发展和国民经济对煤的需要情况而有所变动。时期也可根据技术的发展和国民经济对煤的需要情况而有所变动。2023-1-118 目前，我国国土资源部规定的一般地区煤层的最低目前，我国国土资源部规定的一般地区煤层的最低可采厚度标准（井下开采）详见下表。可采厚度标准（井下开采）详见下表。产产状状厚厚度度煤煤 类类倾倾 角角25254545炼焦用煤炼焦用煤0.70m0.60m0.50m非炼焦用非炼焦用0.80m0.70m0.60m褐煤褐煤1.50m1.40m1.30m一般地区煤层最低可采厚度标准（地下开采）一般地区煤层最
21、低可采厚度标准（地下开采）六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-119 煤层厚度是影响采煤方法选择的主要因素之一。根据煤层厚度是影响采煤方法选择的主要因素之一。根据煤矿生产的需要，将煤层分为三个厚度级别：煤矿生产的需要，将煤层分为三个厚度级别：级别级别煤层厚度煤层厚度薄煤层薄煤层1.30中厚煤层中厚煤层1.313.50厚煤层厚煤层3.50煤层厚度分级煤层厚度分级 六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-120 上述所列最低可采厚度，适用于一般地区，对于缺煤省区，可上述所列最低可采厚度，适用于一般地区，对于缺煤省区，可根据当地需要另行规定。如我国南方各省，煤层一
22、般较薄，且较为根据当地需要另行规定。如我国南方各省，煤层一般较薄，且较为缺乏，为了充分利用煤炭资源，最低可采厚度可适当降低。缺乏，为了充分利用煤炭资源，最低可采厚度可适当降低。此外，在采煤工作中，考虑开采方法，煤层厚度又可分为不同此外，在采煤工作中，考虑开采方法，煤层厚度又可分为不同的级别，即：的级别，即：极薄煤层极薄煤层 0.3 0.5m 薄煤层薄煤层 0.51.3 m 中厚煤层中厚煤层 1.33.5 m 厚煤层厚煤层 3.58.0 m 特厚煤层特厚煤层 8.0 m六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-121（二）煤层厚度变化原因（二）煤层厚度变化原因 煤层厚度差别较大，其
23、变化范围从几厘米煤层厚度差别较大，其变化范围从几厘米几百米；几百米；不同井田煤层厚度可以不同，即便同一井田同一煤层其不同井田煤层厚度可以不同，即便同一井田同一煤层其厚度也可能有很大变化。煤厚的变化影响采区和工作面厚度也可能有很大变化。煤厚的变化影响采区和工作面的划分，以及采煤方法的选择。因此，有必要了解煤厚的划分，以及采煤方法的选择。因此，有必要了解煤厚变化原因，掌握其变化规律，正确指导采掘生产。变化原因，掌握其变化规律，正确指导采掘生产。引起煤厚变化的原因很多，可以归纳为引起煤厚变化的原因很多，可以归纳为原生变化原生变化和和后生变化后生变化两大类。两大类。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其
24、变化 2023-1-122u 原生变化：原生变化：指在泥炭堆积过程中，在形成煤层顶板岩层的沉积物覆指在泥炭堆积过程中，在形成煤层顶板岩层的沉积物覆盖之前，由于各种地质作用而引起的煤层形态和煤层厚度的盖之前，由于各种地质作用而引起的煤层形态和煤层厚度的变化。主要包括聚煤坳陷基底不均衡沉降引起的煤层分岔、变化。主要包括聚煤坳陷基底不均衡沉降引起的煤层分岔、变薄、尖灭，沉积环境和地形对煤层形态的影响以及河流、变薄、尖灭，沉积环境和地形对煤层形态的影响以及河流、海水的同生冲刷作用。海水的同生冲刷作用。u 后生变化：后生变化：指泥炭层被新的沉积物覆盖以后，由于构造变动、河流指泥炭层被新的沉积物覆盖以后，
25、由于构造变动、河流冲蚀等后期地质作用所引起的煤层形态和煤冲蚀等后期地质作用所引起的煤层形态和煤 层厚度的变化。层厚度的变化。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-1231、泥炭沼泽基底不平、泥炭沼泽基底不平 特征：特征：“顶平底不平顶平底不平”；往往在含煤岩系的底部或下部的煤层往往在含煤岩系的底部或下部的煤层煤厚变化极不规则；基底古地形低洼处煤层增厚，向突起部位煤厚变化极不规则；基底古地形低洼处煤层增厚，向突起部位尖灭变薄，呈现超覆样式；煤层及夹石层的层理与顶板岩层平尖灭变薄，呈现超覆样式；煤层及夹石层的层理与顶板岩层平行，在底板隆起处可见煤分层及夹石层被隔开而不连续。行，在
26、底板隆起处可见煤分层及夹石层被隔开而不连续。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-124湖北早二叠世梁水组煤层形态湖北早二叠世梁水组煤层形态2023-1-125AA+1 4 0+1 3 0+1 2 0+1 1 0+1 0 0BB(a)AABB(b)(c)24351图 4-3 辽 宁 阜 新 煤 盆 地 泥 炭沼 泽 基 底 不 平 图 示a 平 面 图；b、c 剖 面 图1 泥 岩；2 砂 岩；3 砾 岩；4 巷 道；5 煤 层 底 板 等 高 线1 1 0辽宁阜新煤盆地泥炭沼泽基底不平图示辽宁阜新煤盆地泥炭沼泽基底不平图示(a)-平面图；(b)、(c)-剖面图1-泥岩；2-
27、砂岩；3-砾岩；4-巷道；5-煤层底板等高线 2023-1-1262、地壳不均衡沉降：、地壳不均衡沉降：含煤岩系形成过程中，聚煤拗陷基底沉降速度往往不平含煤岩系形成过程中，聚煤拗陷基底沉降速度往往不平衡，这种差异性（同沉积褶皱、同沉积断裂，以及差异小振衡，这种差异性（同沉积褶皱、同沉积断裂，以及差异小振荡运动等）可导致煤层形态和厚度的变化。在沉降速度与植荡运动等）可导致煤层形态和厚度的变化。在沉降速度与植物遗体堆积速度近于一致的地段，形成较厚的煤层；其它地物遗体堆积速度近于一致的地段，形成较厚的煤层；其它地段煤厚较薄。段煤厚较薄。通常地壳不均衡沉降引起的煤厚变化具有明显的方向性通常地壳不均衡沉
28、降引起的煤厚变化具有明显的方向性与分带性。即在沿地壳沉降幅度增大的方向上，由煤层厚度与分带性。即在沿地壳沉降幅度增大的方向上，由煤层厚度较大、较稳定的地带可逐步变为煤层层数增多、厚度变薄，较大、较稳定的地带可逐步变为煤层层数增多、厚度变薄，最后尖灭。最后尖灭。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-127德国下莱茵第三纪煤盆地中的同沉积断层德国下莱茵第三纪煤盆地中的同沉积断层（据（据M.Teichmuller,1968）断裂两侧含煤岩系和煤层厚度显著断裂两侧含煤岩系和煤层厚度显著差异，煤层层位和厚度难以对接。差异，煤层层位和厚度难以对接。2023-1-1283、同生冲蚀、同生冲
29、蚀：是指在泥炭堆积过程中，煤层顶板沉积物形成之前，河流、海是指在泥炭堆积过程中，煤层顶板沉积物形成之前，河流、海水对泥炭层的冲刷剥蚀。水对泥炭层的冲刷剥蚀。河流的同生冲蚀作用河流的同生冲蚀作用较为常见，较为常见，它所引起的煤厚变化特点是：它所引起的煤厚变化特点是：冲蚀沉积物一般为砂岩、粉砂冲蚀沉积物一般为砂岩、粉砂岩，并与煤层有共同的顶板岩，并与煤层有共同的顶板；煤层受冲蚀面积一般不大，冲煤层受冲蚀面积一般不大，冲蚀深度较浅，很少将煤层切断蚀深度较浅，很少将煤层切断。SENW0510250500m图 4-10 垂 直 古 河 床 边 缘 的 沉 积 剖 面 图 1 页 岩；2 粉 砂 岩；3
30、砂 岩；4 煤 层（据 Taylor,1981）垂直古河床边缘的沉积剖面图 1-页岩；2-粉砂岩；3-砂岩；4-煤层六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-129 滨海沼泽中堆积的泥炭滨海沼泽中堆积的泥炭遭受海水冲蚀遭受海水冲蚀而导致煤层厚而导致煤层厚度变化的特点是：煤层直接度变化的特点是：煤层直接顶板常为石灰岩，煤层表面顶板常为石灰岩，煤层表面形成大小不等的凹坑或槽沟；形成大小不等的凹坑或槽沟；当海水冲蚀影响范围较广，当海水冲蚀影响范围较广，即冲蚀比较严重，在一定范即冲蚀比较严重，在一定范围内煤层几乎完全缺失。围内煤层几乎完全缺失。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2
31、023-1-1304、煤层的后生冲刷、煤层的后生冲刷 煤系在形成后，伴随着地壳的上升和河流的发育，煤层和含煤系在形成后，伴随着地壳的上升和河流的发育，煤层和含煤岩系常遭受河流的切割剥蚀。煤岩系常遭受河流的切割剥蚀。煤矿生产中较为常见。煤矿生产中较为常见。特征特征：p煤层顶板遭到剥蚀，出现河床相砂岩、砾岩等粗碎屑岩，与煤层顶板遭到剥蚀，出现河床相砂岩、砾岩等粗碎屑岩，与煤层接触面凹凸不平。其底部常含砾石，泥质岩包体、煤屑，煤层接触面凹凸不平。其底部常含砾石，泥质岩包体、煤屑，且呈定向排列；且呈定向排列；p规模往往较大，可形成宽几十米、几百米，长数公里甚至十规模往往较大，可形成宽几十米、几百米，长
32、数公里甚至十几公里的薄煤带或无煤带；几公里的薄煤带或无煤带；p冲刷面附近的煤，一般光泽暗淡，后生裂隙发育，常见方解冲刷面附近的煤，一般光泽暗淡，后生裂隙发育，常见方解石、石膏等矿物充填，灰分较高。石、石膏等矿物充填，灰分较高。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-131四川永荣矿区河流剥蚀后的煤层形态四川永荣矿区河流剥蚀后的煤层形态煤层的后生冲刷煤层的后生冲刷2023-1-132此外，冰川刨蚀、海浪冲蚀作用也能引起煤厚的此外，冰川刨蚀、海浪冲蚀作用也能引起煤厚的局部变化。局部变化。煤层的后生冲刷煤层的后生冲刷2023-1-1335、构造变动引起煤厚变化、构造变动引起煤厚变化
33、构造变动引起煤层形态和厚度变化是极为普遍的构造变动引起煤层形态和厚度变化是极为普遍的现象。由于煤层本身比较松软，在构造应力的影响下，现象。由于煤层本身比较松软，在构造应力的影响下，容易发生塑性流变，产生煤层的局部加厚、变薄、尖容易发生塑性流变，产生煤层的局部加厚、变薄、尖灭或煤层和顶底板互相穿插现象。灭或煤层和顶底板互相穿插现象。主要包括：以主要包括：以褶皱褶皱为主的变化；以为主的变化；以断裂断裂为主的变为主的变化；化；断裂和褶皱断裂和褶皱两者兼具的复杂变化。两者兼具的复杂变化。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-134较大规模的褶皱引起的煤较大规模的褶皱引起的煤层加厚和变
34、薄层加厚和变薄，一般在褶，一般在褶曲轴部增厚，褶曲翼部变曲轴部增厚，褶曲翼部变薄，乃至尖灭。在平面上薄，乃至尖灭。在平面上具有一定的方向性，垂直具有一定的方向性，垂直压应力方向，沿褶皱轴走压应力方向，沿褶皱轴走向呈带状延伸，煤层加厚向呈带状延伸，煤层加厚和变薄带相伴出现。和变薄带相伴出现。2023-1-135不同褶皱作用下对煤厚的影响也不一样不同褶皱作用下对煤厚的影响也不一样2023-1-136不协调褶曲所夹的煤层容易形成不规则增厚带或变薄带。不协调褶曲所夹的煤层容易形成不规则增厚带或变薄带。2023-1-1370510m图 4-16 湖南永耒矿区溜煤上山剖面图（据湖南煤田地质勘探公司资料，1
35、974）湖南永耒矿区溜煤上山剖面图 伴随伴随纵弯褶皱作用纵弯褶皱作用而产生的层间滑动可以派生而产生的层间滑动可以派生层间牵引褶皱，规模虽小，但常成组出现，造成煤层间牵引褶皱，规模虽小，但常成组出现，造成煤层顶底板波状起伏，使煤层局部压薄或增厚，煤层层顶底板波状起伏，使煤层局部压薄或增厚，煤层呈串珠状或断续透镜体呈串珠状或断续透镜体。2023-1-138 断裂构造对煤层断裂构造对煤层厚度的影响，表现厚度的影响，表现为断层无煤带或沿为断层无煤带或沿断裂面及其两侧的断裂面及其两侧的厚度变化带。厚度变化带。张性、张扭性张性、张扭性断断层常由于引张作用层常由于引张作用而出现而出现煤层变薄带煤层变薄带（如
36、图（如图4-27）。）。2023-1-139压性、压扭性压性、压扭性断裂面的断裂面的两侧有可能出现逆掩重两侧有可能出现逆掩重迭或挤压聚集的迭或挤压聚集的煤层加煤层加厚带厚带（如图（如图4-28）。）。2023-1-140构造变动引起煤厚变化的常见特征：构造变动引起煤厚变化的常见特征：p较大的褶皱引起煤层加厚或变薄，以及煤层形态的变化；较大的褶皱引起煤层加厚或变薄，以及煤层形态的变化；p断裂对煤断裂对煤厚厚的影响表现在无煤带或断裂面两侧的厚度变化：的影响表现在无煤带或断裂面两侧的厚度变化：p张性、张扭性断裂常由于牵引作用，出现变薄带；张性、张扭性断裂常由于牵引作用，出现变薄带；p压性、压扭性断裂
37、两侧可能出现煤层重叠或挤压加厚带；压性、压扭性断裂两侧可能出现煤层重叠或挤压加厚带；p构造应力作用也会使得煤层顶板因脆性较大，而产生次级断构造应力作用也会使得煤层顶板因脆性较大，而产生次级断裂，煤层发生塑性流变，甚至挤入顶底板；或顶底板岩石碎裂，煤层发生塑性流变，甚至挤入顶底板；或顶底板岩石碎块被压入煤层中。块被压入煤层中。煤层原始结构受到破坏，出现层间揉皱或滑动镜面，构煤层原始结构受到破坏，出现层间揉皱或滑动镜面，构造复杂的地段煤层多为鳞片状、粉状的糜棱煤。造复杂的地段煤层多为鳞片状、粉状的糜棱煤。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-1416、岩浆侵入、岩浆侵入 特征特征
38、：厚度较大的似层状、层状的岩床对煤层的影响很大，有厚度较大的似层状、层状的岩床对煤层的影响很大，有时能把煤层大部或全部吞食，或使其变成天然焦，也可使围时能把煤层大部或全部吞食，或使其变成天然焦，也可使围岩发生变质；岩发生变质；不规则透镜状、指状的岩体使煤层形态、结构和厚度发不规则透镜状、指状的岩体使煤层形态、结构和厚度发生既不规则的变化，对正常生产影响很大；生既不规则的变化，对正常生产影响很大；岩墙斜穿或垂直煤层，平面上呈长条状延伸，常沿断裂岩墙斜穿或垂直煤层，平面上呈长条状延伸，常沿断裂成组出现，一般对煤层厚度影响不大。但岩墙很厚时，往往成组出现，一般对煤层厚度影响不大。但岩墙很厚时，往往可
39、以形成较宽的无煤带。可以形成较宽的无煤带。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变化 2023-1-1422023-1-1432023-1-1447、岩溶作用、岩溶作用 当煤系下伏岩系为石灰岩、白云岩、石膏等可溶性岩矿层时，由当煤系下伏岩系为石灰岩、白云岩、石膏等可溶性岩矿层时，由于地下水的长期溶蚀，形成了大量的溶洞，其规模越来越大，在上伏于地下水的长期溶蚀，形成了大量的溶洞，其规模越来越大，在上伏岩系的重力作用下，溶洞上伏的煤层及围岩跨落，产生塌陷，形成岩岩系的重力作用下，溶洞上伏的煤层及围岩跨落，产生塌陷，形成岩溶陷落。溶陷落。特征特征：陷落柱一般呈上小下大的柱状体，其发育受到构造和水文地质
40、条陷落柱一般呈上小下大的柱状体，其发育受到构造和水文地质条件限制，沿构造线排布，时常在两组断裂交汇处发育，平面上具带状件限制，沿构造线排布，时常在两组断裂交汇处发育，平面上具带状分布的特点；分布的特点；柱状陷落柱内被上伏岩石、煤碎块所充填，棱角明显，大小不一，柱状陷落柱内被上伏岩石、煤碎块所充填，棱角明显，大小不一，杂乱无章，并为粘土充填胶结；杂乱无章，并为粘土充填胶结；陷落柱的中心轴与岩层层面近于垂直，上煤层若遇陷落柱，则下陷落柱的中心轴与岩层层面近于垂直，上煤层若遇陷落柱，则下煤层相应部位也一定会出现，且规模更大。煤层相应部位也一定会出现，且规模更大。六、煤层厚度及其变化六、煤层厚度及其变
41、化 2023-1-145岩溶作用对煤层影响岩溶作用对煤层影响2023-1-146u 煤系的特征煤系的特征p 煤系的岩性特征煤系的岩性特征p 煤系的旋回结构煤系的旋回结构u 含煤沉积体系含煤沉积体系p 冲积扇冲积扇p 河流沉积体系河流沉积体系p 湖泊沉积体系湖泊沉积体系p 三角洲沉积体系三角洲沉积体系p 滨岸带沉积体系滨岸带沉积体系 第三节 含煤沉积体系及成煤特征2023-1-147一、煤系的特征一、煤系的特征 含煤建造、煤系、含煤岩系、含煤地层、含煤沉积等术语无实质性区含煤建造、煤系、含煤岩系、含煤地层、含煤沉积等术语无实质性区别，只是各自所强调的方面不同：别，只是各自所强调的方面不同：含煤建
42、造含煤建造建造与改造，含煤建造的形成可以跨地质时代。其上、下建造与改造，含煤建造的形成可以跨地质时代。其上、下界限的确定除考虑含煤建造本身的特点外，还应考虑是否为连续沉积。常界限的确定除考虑含煤建造本身的特点外，还应考虑是否为连续沉积。常以地区名称加上含煤建造形成的时代命名，如华北石炭以地区名称加上含煤建造形成的时代命名，如华北石炭二叠纪含煤建造。二叠纪含煤建造。含煤岩系含煤岩系沉积物。含有煤层，并有成因联系的沉积岩系。常与煤系通沉积物。含有煤层，并有成因联系的沉积岩系。常与煤系通用。用。煤系煤系作地层单位使用。往往指区域内含有煤层的段位，如本溪煤系，作地层单位使用。往往指区域内含有煤层的段位
43、，如本溪煤系，龙潭煤系等。龙潭煤系等。含煤岩系沉积体系含煤岩系沉积体系：含煤岩系中有成因联系的一套沉积相的规律组合。：含煤岩系中有成因联系的一套沉积相的规律组合。如河流沉积体系等。如河流沉积体系等。（一）概述（一）概述2023-1-148（一）概述（一）概述 煤系的分布常以大区域中与煤层煤系的分布常以大区域中与煤层(或煤线或煤线)有成因关系的沉有成因关系的沉积岩系的范围作为界限：积岩系的范围作为界限：如华北石炭二叠纪含煤建造的分布范围，就是指自本溪组如华北石炭二叠纪含煤建造的分布范围，就是指自本溪组至下石盒子组诸地层的分布范围。至下石盒子组诸地层的分布范围。煤系的特征，主要表现在三个方面：煤系
44、的特征，主要表现在三个方面：岩性岩性 旋回结构旋回结构 沉积相沉积相2023-1-149 2、岩石组成：、岩石组成：主要是各种粒度的碎屑岩（包括石英砂岩、长石石英砂岩、长石砂岩主要是各种粒度的碎屑岩（包括石英砂岩、长石石英砂岩、长石砂岩和岩屑和岩屑 砂岩，以及粉砂岩和砾岩）和粘土岩，并夹有石灰岩、燧石层等。砂岩，以及粉砂岩和砾岩）和粘土岩，并夹有石灰岩、燧石层等。此外，煤系中还有铝土矿、耐火粘土、油页岩、菱铁矿、黄铁矿等。此外，煤系中还有铝土矿、耐火粘土、油页岩、菱铁矿、黄铁矿等。不同的岩石组成反映的沉积环境也是不同的：不同的岩石组成反映的沉积环境也是不同的：长石石英砂岩和岩屑石英砂岩长石石英
45、砂岩和岩屑石英砂岩：多是在内陆条件下形成。：多是在内陆条件下形成。砾岩和粗砂岩砾岩和粗砂岩：反映沉积物离剥蚀区较近，河流相。反映沉积物离剥蚀区较近，河流相。石灰岩石灰岩：反映的是浅海环境。：反映的是浅海环境。（二）煤系的岩性特征（二）煤系的岩性特征 1、颜色：、颜色：组成煤系的沉积岩多为灰色、灰黑色、黑色和灰绿色，也有杂色组成煤系的沉积岩多为灰色、灰黑色、黑色和灰绿色，也有杂色(带红色、紫色、灰绿色斑块带红色、紫色、灰绿色斑块)。2023-1-150 3、沉积构造和生物化石：、沉积构造和生物化石：含煤建造沉积岩的非水平类型层理比较发育，并且常产有含煤建造沉积岩的非水平类型层理比较发育，并且常产
46、有丰富的生物化石，特别是植物化石。此外，还常含有黄铁矿和丰富的生物化石，特别是植物化石。此外，还常含有黄铁矿和各种碳酸盐结核及泥质、粉砂质等包体。各种碳酸盐结核及泥质、粉砂质等包体。包体（包裹体）：矿物岩石中的杂质的统称。包括气态、液包体（包裹体）：矿物岩石中的杂质的统称。包括气态、液态以及固态包体。态以及固态包体。（二）煤系的岩性特征（二）煤系的岩性特征2023-1-151 原生包体原生包体：是在矿物形成以前就已经存在的，之后在该：是在矿物形成以前就已经存在的，之后在该矿物生长过程中被包裹进去。矿物生长过程中被包裹进去。同生包体同生包体：在矿物形成时同时形成的并被包裹进去的。：在矿物形成时同
47、时形成的并被包裹进去的。如，水晶中的气液包体，当水晶生长的时候，因为外界的如，水晶中的气液包体，当水晶生长的时候，因为外界的原因未能把气液排开，而包裹在内。原因未能把气液排开，而包裹在内。次生包体次生包体：当矿物形成后，由于后期原因，杂质进入矿：当矿物形成后，由于后期原因，杂质进入矿物内部。如矿物的裂隙张开，沙子、水等充填，后期由于物内部。如矿物的裂隙张开，沙子、水等充填，后期由于地壳作用，裂隙闭合，于是，杂质就被包在矿物内部。地壳作用，裂隙闭合，于是，杂质就被包在矿物内部。一般原生与同生包体是证明矿物是天然的有力证据。一般原生与同生包体是证明矿物是天然的有力证据。包体的类型：包体的类型：20
48、23-1-152 岩性特征在剖面上的规律性变化，呈现旋回现象：岩性特征在剖面上的规律性变化，呈现旋回现象：u 近煤层颜色变深，远煤层变浅；近煤层颜色变深，远煤层变浅；u 近煤层出现缓波状或水平状层理，远煤层出现交错层理近煤层出现缓波状或水平状层理，远煤层出现交错层理和斜层理；和斜层理；u 近煤层植物化石多，远煤层少；近煤层植物化石多，远煤层少；u 煤层底板含植物根部化石，顶板往往含较为完整的叶部煤层底板含植物根部化石，顶板往往含较为完整的叶部化石；化石；u 近煤层粒度较细，远煤层较粗。近煤层粒度较细，远煤层较粗。（三）煤系的旋回结构（三）煤系的旋回结构2023-1-1531 1、概念、概念 旋
49、回结构旋回结构：指在垂直剖面中一套有共生关系：指在垂直剖面中一套有共生关系的岩性和岩相规律性组合和交替现象，它反映煤系的岩性和岩相规律性组合和交替现象，它反映煤系在形成过程中一系列控制因素（如地壳运动、古地在形成过程中一系列控制因素（如地壳运动、古地理、古气候等）的周期性变化。研究煤系的旋回结理、古气候等）的周期性变化。研究煤系的旋回结构是重塑煤系形成环境的重要手段，是对比含煤地构是重塑煤系形成环境的重要手段，是对比含煤地层的方法之一。层的方法之一。（三）煤系的旋回结构（三）煤系的旋回结构2023-1-1542 2、旋回的划分、旋回的划分 p 美国学派：将旋回底界选定美国学派：将旋回底界选定在
50、有冲蚀作用的河道砂岩之下；在有冲蚀作用的河道砂岩之下；p 欧洲学派：将旋回底界定在欧洲学派：将旋回底界定在煤或根土岩与上覆的海相页岩煤或根土岩与上覆的海相页岩或石灰岩之间；或石灰岩之间；p 三角洲学派：将旋回底界选三角洲学派：将旋回底界选定在海相石灰岩和上覆前积页定在海相石灰岩和上覆前积页岩或向上变粗的砂页岩层序之岩或向上变粗的砂页岩层序之间。间。PAPTPTAPAPTAPTAA5A4A4A3A2A1E6E5E4E3E2E1D7D6D5D4D3D2D1123456相美国学派欧洲学派三 角洲 学派1-水道砂岩；2-向上变粗层序；3-含贝壳的页岩；4-含贝壳的灰岩；5-煤；6-根土岩；P-前积相；
