第一章 礦井地質(zhì)知識

第一章礦井地質(zhì)知識第1頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月一、地質(zhì)作用：地球自身動力引起的物質(zhì)組成，內(nèi)力構(gòu)造、和地表形態(tài)變化與發(fā)展的作用。

第2頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月地質(zhì)作用按其能源及作用場分為：

第3頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月二、地殼的物質(zhì)組成

1、門捷列夫周期表中的所有元素（幾乎都存在地殼中）其中最主要的化學(xué)元素有：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H九種占地殼總重量的98.13％而Al、Fe、Ca、Na、K、Mg占總重量的23％其余90多種合起來占總重量的1.78％2、幾個容易混淆的概念礦物：天然存在于地殼中的化合物或自然元素巖石：礦物組合而成的集合體礦石：巖石中含可利用的礦物造巖礦物：形成巖石的常見礦物第4頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月綠砂巖礦石第5頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、巖石分類（1）巖漿巖：地球內(nèi)部的巖漿，沿地殼薄弱地帶侵入或噴出地表，冷卻凝固形成巖石。（2）沉積巖：沉積而成，沉積巖占地表面積75％，占地殼體積5％，巖漿巖占地表面積25％，占地表體積95％（3）變質(zhì)巖：地殼中原有巖石受到高溫、高壓及化學(xué)活潑的氣體或液體的影響，巖石的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，變成一種新的巖石稱為變質(zhì)巖。

例如：石英砂巖――――石英巖

石灰?guī)r、白云巖―――大理巖第6頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月4、沉積巖特征及其分類（1）特征

（2）分類第7頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)地史的概念，煤的形成和煤系

第8頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月一、地史的概念

地球年齡大約有60～70億年，地殼的形成約有20～30億年，在各個時期內(nèi)的地理環(huán)境與生物種群都不相同，形成的巖石和礦產(chǎn)也不相同，為了便于研究，通常根據(jù)地殼運動及古生物的發(fā)展，將地球的歷史從古到今分為：

太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五個代

第9頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月每個代又劃分為若干個紀，

每個紀又劃分為二或三個世

每個世又劃分為若干個期

世以上的劃分與名稱是世界統(tǒng)一的

世以下名稱是按各地實際情況劃分的

地質(zhì)年代單位：代→紀→世→期

↓↓↓↓

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地層單位：界→系→統(tǒng)→階

（一個地質(zhì)年代時期內(nèi)所形成的地層）

第10頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月二、煤的形成

1、成煤過程

植物→泥炭→褐煤→煙煤→無煙煤→石墨第11頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2、成煤條件（1）植物條件：一般植物遺體堆積10－20m才能形成1m厚的煤，由此可見，大量植物的繁殖是成煤的重要條件之一。（2）氣候條件：植物的大量生長受氣候條件的直接影響，只有溫暖潮濕的氣候和充分的養(yǎng)分，才適合植物繁殖。（3）地理條件：成煤期間還必須具備適宜的地形環(huán)境，以使植物大量堆積，廣闊湖泊及低洼地帶，是聚煤的良好場所。（4）地殼運動條件：地殼運動對聚煤有著決定性作用，在聚煤期內(nèi)地殼緩慢下降，才有利聚煤。以上4種彼此密切聯(lián)系，缺一都難以形成有價值的煤田。

第12頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月三、煤系的概念在煤的形成過程中，煤層上下同時形成許多巖層，這些夾有煤層的巖層是在同一個成煤時期形成的，稱為某一地質(zhì)時代的煤系地層。（1）煤系一般按其形成的時代來命名：例如：東北的侏羅紀煤系、華北的石炭二迭紀煤系（2）也可采用煤系發(fā)育好，研究較早的地區(qū)命名：如：華南的晚二迭紀煤系、在江蘇龍?zhí)?、江西樂平等地研究較早，被稱為龍?zhí)睹合祷驑菲矫合?。?3頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)煤的性質(zhì)及工業(yè)分類

第14頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月不同性質(zhì)的煤在工業(yè)上的用途不同，如煉鋼的、發(fā)電的、民用的等等。因此，正確地對煤進行分類，對合理開發(fā)資源是非常重要的。下面我們了解一下煤的性質(zhì)一、煤的物理性質(zhì)（一）煤的的物理性質(zhì)包括：光澤、顏色、條痕、硬度、脆度、比重和容重、導(dǎo)電性等等（見書P7，表1-3）。第15頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）煤的化學(xué)組成對煤質(zhì)影響較大的元素有：碳、氫、氧、氮、硫、磷。碳：是煤中有機物質(zhì)的主要成分，34080.5J/克熱量，煤含碳隨變質(zhì)程度加深而增加。氫：是煤中重要的可燃物質(zhì)，143188.5J/克

含氫量隨變質(zhì)程度加深而減少。氧：是煤中的不可燃物質(zhì)，但可助燃，隨變質(zhì)程度加深而減少。氮：含氮量較少，僅占1~3%,煤燃燒時氮呈游離態(tài)，不產(chǎn)生熱量，煉焦時轉(zhuǎn)化成氨和其它氮化合物。第16頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月硫：是煤中有害物質(zhì)，燃燒時生成SO2（它能腐蝕鍋爐，管道，污染空氣，煉焦煤中的硫，降低鋼鐵質(zhì)量，焦炭中含量每增加1％，煉鐵焦炭增加18～24％，溶劑消耗量增加20％，高爐生產(chǎn)率降低20％，國家規(guī)定含硫不超過1％，另外，開采高硫煤礦井，礦井水呈酸性，腐蝕性強，給礦井排水、提升、帶來困難）。磷：也是有害物質(zhì)（含磷高，不僅增加鐵溶劑，焦炭消耗量，降低高爐生產(chǎn)率，還嚴重影響鋼鐵質(zhì)量，國家規(guī)定煉焦煤含磷不超過0.01％）。第17頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月一、煤的工業(yè)分類（一）我國新的煤炭分類標準對煙煤國家新的煤炭分類標準主要采用兩個指標（1）

代表煤化程度的干燥無灰基揮發(fā)分V%

（2）

代表煙煤粘結(jié)指數(shù)GRr（簡稱）分類中對每一類煤均用兩個漢語拼音的大寫字母表示（如焦煤（JM））第18頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月在新的煤炭分類國標中，還采用了數(shù)碼編號表示煤的分類如氣肥煤的編號是46、氣煤有34、43、44、45共4個數(shù)碼編號在編號中十位數(shù)代表干燥無灰基揮發(fā)分的大?。喝鐭o煙煤揮發(fā)分最小，十位數(shù)字為0，褐煤的揮發(fā)分最大，十位數(shù)最大

（二）新的煤炭分類從褐煤和無煙煤之間共劃分14個大類和17個小類（見書P8，表1-4）。

第19頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)煤層的埋藏特征

第20頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月由于成煤條件及受地殼運動的影響不同，埋藏在地下的煤層的賦存狀態(tài)存在明顯差別。一、煤層賦存狀態(tài)煤層是開采的對象，其賦存狀態(tài)與采礦工作密切相關(guān)。煤層賦存狀態(tài)由煤層的厚度、結(jié)構(gòu)、傾角及穩(wěn)定性構(gòu)成。第21頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

1．煤層厚度：煤層厚度差異較大，有的厚度只有幾厘米，而有的則可達幾十米，甚至百余米，厚度不同開采技術(shù)也應(yīng)不同。因此根據(jù)開采技術(shù)的特點，按煤層厚度不同分為三類煤層：

1）厚煤層煤層厚度在3.5米以上

2）中厚煤層煤層厚度在1.3-3.5米

3）薄煤層最小可采厚度（0.6-0.8米）--1.3米第22頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.煤層結(jié)構(gòu)：指煤層中有無較穩(wěn)定的夾石層。分兩類：簡單結(jié)構(gòu)煤層――煤層中沒有層狀出現(xiàn)的穩(wěn)定夾石層復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層――煤層中含有較穩(wěn)定的夾石層3.煤層穩(wěn)定性：指煤層厚度的變化。分四類：（1）穩(wěn)定煤層：在井田范圍內(nèi)厚度均大于可采標準，厚度變化有一定規(guī)律性（2）較穩(wěn)定煤層：厚度比較大，但井田范圍內(nèi)大多可采第23頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）不穩(wěn)定煤層：厚度變化很大，常有增厚、變薄、分岔、尖滅現(xiàn)象（4）極不穩(wěn)定煤層：常呈雞窩狀、串珠狀等斷續(xù)分布4．煤層的傾角：傾角――煤層或巖層面與水平面之間的二面角叫煤或巖層的傾角根據(jù)傾角大小將煤層分為三類：緩斜煤層0—25度傾斜煤層25—45度急傾斜煤層45度以上

第24頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月二、煤層的產(chǎn)狀要素煤層在空間位置及特征通常用產(chǎn)狀要素來描述產(chǎn)狀要素。

走向線：煤層或巖層層面與水平面相交的線稱走向線

走向：走向線的延伸方向稱走向

傾向：煤層層面上與走向線垂直由高處指向低處的傾】

斜線，投影到水平面上新指的方向。

傾角：煤層層面秘水平面之間的二面角。在礦物資源中均按上述產(chǎn)狀要素描述礦物的賦存形跡。礦物的述形跡的描述又稱產(chǎn)狀三要素

第25頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月三、煤層的頂?shù)装宥x：位于煤層之上（或下）一定距離的巖層，稱為頂板（或底板）。頂?shù)装宓姆诸悾?、頂板

根據(jù)采煤過程頂板巖層變形和跨落的難易程度，頂板分為：①偽頂②直接頂③老頂2、底板分為:①直接底②老底第26頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月四、地質(zhì)構(gòu)造對煤層的影響在地殼運動影響下，煤和巖層改變了原來的埋藏狀態(tài)，產(chǎn)生了變形或位移，稱為地質(zhì)構(gòu)造。分類為：

1、單斜構(gòu)造：受地殼影響，煤層與水平面之間形成一定角度，而且向一個方向傾斜。

2、褶皺構(gòu)造：煤層受地殼運動而成，波狀彎曲，并且保持煤層的連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)。褶皺構(gòu)造的基本單位是褶曲分類：（1）背斜褶曲：中間老、兩翼新。

（2）向斜褶曲：中間新、兩翼老。第27頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、斷裂構(gòu)造：巖層受力后遭到破壞，失去了連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)，叫斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造分為兩種形式（1）裂隙：斷裂面兩側(cè)巖層沒有發(fā)生明顯位移。（2）斷層：斷裂面兩側(cè)巖層產(chǎn)生了明顯位移。

3.1描述斷層形態(tài)的性質(zhì)，常用四個要素進行描述。即斷層面；斷盤；斷層線；斷距。①斷層面：巖體被斷層面切斷時，兩部分巖體沿著破裂面發(fā)生相對位移，此破裂面稱為斷層面。

第28頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月特征：多數(shù)傾斜，而且不規(guī)則,局部可以作為平面看待，可以用走向、傾向、傾角表示它的空間位置。②

斷盤：被斷層分割開,作相對運動的兩個巖體,稱為斷盤。斷層面之上叫上盤；斷層面之下叫下盤。③斷層線：斷層面與地形面的交線，也就是斷層面在地面的出露部分。它常為不規(guī)則的曲線，大致反映斷層的延伸方向。④斷距：上盤與下盤相對位移的距離，斷距可分為垂直斷距和水平斷距。

第29頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2斷層的分類（1）根據(jù)斷層兩盤相對位移方向分：正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升逆斷層：上盤相對上升，下盤相對下降平推斷層：沿水平方向相對運動。（2）根據(jù)斷面走向與巖層走向，相對關(guān)系分：走向斷層：斷層走向和巖層走向近于一致傾向斷層：斷層走向與巖層走向近于正交斜交斷層：斷層走向與巖層走向斜交。第31頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3斷層組成的地貌在