第1章 煤礦地質(zhì)知識.ppt

1、1,采 煤 概 論,河北工程大學(xué)資源學(xué)院 主講：郝彬彬,2,第一章 煤礦地質(zhì)知識,第一節(jié) 地殼與地質(zhì)作用 第二節(jié) 煤的形成及工業(yè)分類 第三節(jié) 煤田地質(zhì)勘探與儲量 第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,3,第一節(jié) 地殼與地質(zhì)作用,一、地殼及巖石 巖石按其生成的方式可以分三大類： 1、 巖漿巖 2、 沉積巖 3、 變質(zhì)巖 煤是一種沉積巖。,4,第一節(jié) 地殼與地質(zhì)作用,二、地質(zhì)作用與地殼運動,埋藏在地下的煤和其他礦產(chǎn)資源，都是地殼物質(zhì)運動和各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物。 1.內(nèi)力地質(zhì)作用 由地球內(nèi)部能量引起的地殼物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)造、地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用，它包括地殼運動、巖漿活動、變質(zhì)作用和地震作用等。 2.外

2、力地質(zhì)作用 它作用在地殼表層，主要是由地球以外的太陽輻射能、日月引力能等引起。按其作用方式可分為：風(fēng)化和剝蝕、搬運和沉積 、固結(jié)成巖 。,5,一、煤的形成 1、成煤植物 在漫長的45億年的地球歷史上，有過三次高等植物的極盛時期，即: 石炭二疊紀(jì)的蕨類植物 三疊侏羅紀(jì)的裸子植物 第三紀(jì)的被子植物 這三個時期也是歷史上的三個聚煤期,第二節(jié) 煤的形成及工業(yè)分類,6,2、煤的形成過程 第一階段：泥炭化階段 第二階段：煤化階段 煤成巖作用 煤變質(zhì)作用,第二節(jié) 煤的形成及工業(yè)分類,7,第二節(jié) 煤的形成及工業(yè)分類,3、成煤條件 煤在地殼中的積聚主要依靠古氣侯、古地理地貌和地質(zhì)作用等條件的良好配合。形成有開采

3、價值的煤層，必須具備以下四個條件： 第一，植物條件。 第二，氣候條件。 第三，地理環(huán)境。 第四，地殼運動。,8,二、煤系 煤系地層：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，通常稱為某一地質(zhì)時代的煤系地層。 煤系：煤系是指含有煤層的沉積巖系，它們彼此間大致連續(xù)沉積，并在成因上有密切聯(lián)系。,第二節(jié) 煤的形成及工業(yè)分類,9,三、煤的性質(zhì) 1煤的物理性質(zhì) 光澤、顏色、條痕、硬度、脆度、比重和容重、導(dǎo)電性等。 2煤的化學(xué)組成：有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)，主要元素有：碳、氫、氧、氮、硫、磷。,第二節(jié) 煤的形成及工業(yè)分類,10,11,第二節(jié) 煤的形成及工業(yè)分類,四、煤的工

4、業(yè)分類 1常用的煤質(zhì)指標(biāo) 評價煤質(zhì)的主要指標(biāo)包括：水分W、灰分A、揮發(fā) 分V、膠質(zhì)層厚度Y、發(fā)熱量Q、硫S和磷P的含量以 及含矸率等。 2煤的工業(yè)分類 我國現(xiàn)行的工業(yè)分類，是以煉焦煤為主的分類方案，分類指標(biāo)主要用揮發(fā)分和膠質(zhì)層的最大厚度y(mm)為指標(biāo)劃分煤的種類，從無煙煤到褐煤分為十大煤種，即無煙煤、煙煤（貧煤、瘦煤、焦煤、肥煤、氣煤、弱粘煤、不粘煤、長焰煤）、褐煤 。,12,13,第三節(jié) 煤田地質(zhì)勘探與儲量,一、煤田地質(zhì)勘探的任務(wù) 煤田地質(zhì)勘探的任務(wù)主要是：查清楚煤系地層構(gòu)造、煤層賦存狀況、煤炭儲量及煤質(zhì)、水文地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件等。,14,第三節(jié) 煤田地質(zhì)勘探與儲量,二、煤田地質(zhì)勘探的

5、三個階段 煤礦建設(shè)大體分為遠(yuǎn)景規(guī)劃、礦區(qū)總體設(shè)計和礦井設(shè)計三個階段，每個階段都要以經(jīng)過審批的地質(zhì)報告書為依據(jù)，因此煤田地質(zhì)勘探工作也相應(yīng)分為三個階段。 1、煤田普查勘探 2、礦區(qū)詳查 3、井田精查,15,第三節(jié) 煤田地質(zhì)勘探與儲量,三、煤田地質(zhì)勘探方法 從找煤到滿足上述三個勘探階段的精度要求，需要一系列的勘探手段和方法。常用的方法有： 1、地質(zhì)測量 2、掘探工程 3、鉆探工程 4、物探工程,16,四、煤炭儲量 1、儲量分級 根據(jù)煤田內(nèi)不同塊段的勘探程度，將儲量分為A、B、C、D四級， A、B級為高級儲量， C、D級為低級儲量。級別越高表示地質(zhì)情況查明得越詳細(xì)，煤炭的數(shù)量和質(zhì)量了解得越可靠。,第

6、三節(jié) 煤田地質(zhì)勘探與儲量,17,2、儲量分類 地質(zhì)儲量 尚難利用儲量 能利用儲量 工業(yè)儲量 遠(yuǎn)景儲量 可采儲量與設(shè)計損失量,第三節(jié) 煤田地質(zhì)勘探與儲量,18,第三節(jié) 煤田地質(zhì)勘探與儲量,19,一、煤層賦存狀態(tài) 1煤層的形狀 煤層通常是層狀的，層位有明顯的連續(xù)性，厚度也比較均勻，但由于受到沉積條件及地殼運動的影響，也有似層狀和非層狀的煤層，例如串珠狀、馬尾狀等。,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,20,21,2、煤層厚度 煤層厚度是指煤層頂?shù)装庵g的垂直距離。煤層的厚度由幾厘米到幾十米，最厚可達(dá)百米以上。 根據(jù)煤層厚度對開采技術(shù)的影響，將煤層分為以下三類 薄煤層 煤層厚度從最低可采厚度1.3m 中

7、厚煤層 煤層厚度為1.3m一3.5m 厚煤層 煤層厚度為3.5m以上,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,22,23,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,3、煤層的埋藏深度 煤層的埋藏深度：大小不一，最大垂深可達(dá)2000m。 世界主要產(chǎn)煤國平均礦井開采深度： 德國 1100m （最大采深1700m） 波蘭 700m 英國 650m 俄羅斯 600m 美國、南非、印度、澳大利亞在100250m,24,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,目前，我國的開采深度已達(dá)到1000m以上。我國平均開采深度為 450-500m。 沈陽彩屯煤礦 1199m（最深的礦井） 開灤礦區(qū)趙各莊礦 1160m 山東新汶孫村礦 105

8、5m 北票冠山 1059m 河南省平頂山礦區(qū) 1000m,25,4、煤層的產(chǎn)狀要素 煤層的空間狀態(tài)要用產(chǎn)狀要素（即煤層的走向、傾向和傾角)來表示。,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,26,煤層的傾角：煤層與水平面之間所夾的最大銳角。 近水平煤層：58 緩斜煤層：825 傾斜煤層：2545 急傾斜煤層：45,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,27,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,5、煤層的穩(wěn)定性 任何煤層的厚度，實際上都是變化的，有時厚有時薄，甚至尖滅。根據(jù)厚度變化情況可將煤層分為下列四類： 穩(wěn)定煤層：這種煤層在整修礦井開采范圍內(nèi)厚度均大于最小可采厚度，且厚度變化有一定的規(guī)律性。 較穩(wěn)定煤層：在礦井

9、開采范圍內(nèi)絕大多數(shù)煤層基本可采，而只有局部煤層不可采。 不穩(wěn)定煤層：煤層厚度變化很大 ，有薄有厚，甚至尖滅。經(jīng)常出現(xiàn)不可采區(qū)域。 極不穩(wěn)定煤層：煤層常呈雞窩狀，斷斷續(xù)續(xù)分布，在井田范圍內(nèi)僅局部可采。,28,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,二、煤層頂?shù)装鍘r石 底板：直接位于煤層下面的巖層。 頂板：直接覆蓋于煤層上面的巖層。 偽頂：直接覆蓋在煤層之上的薄巖層，巖性多為砂質(zhì)頁巖、泥巖，厚度不大，幾厘米至幾十厘米，易垮落，增加煤的含矸。 直接頂：位于偽頂之上。巖性多為粉砂巖或泥巖，厚度12米左右，能回柱后自行垮落。 老頂：也叫基本頂，位于直接頂之上，巖性多為砂巖或石灰?guī)r，一般厚度大，強(qiáng)度大，不易自行垮

10、落。,29,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,三、地質(zhì)構(gòu)造 構(gòu)造變動：沉積巖層開始形成時，一般呈水平和連續(xù)完整狀態(tài)，在地殼運動的作用下，產(chǎn)生了變形和變位，改變了原先的賦存狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)造變動。 地質(zhì)構(gòu)造：由構(gòu)造變動形成的巖層空間狀態(tài)，叫做地質(zhì)構(gòu)造。 構(gòu)造變動形狀主要分為兩類：褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。,30,31,32,33,34,35,36,37,38,四、其他地質(zhì)因素 1、礦井水文地質(zhì)及巖溶陷落柱,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,39,陷落柱定義：在煤層底板以下的石灰?guī)r中，由于酸性水的作用會形成許多溶洞。而且隨酸性水的不斷補給，溶洞會不斷增大。最后導(dǎo)致其上部的巖層整體陷落，形成一個下部大、上部小的破碎柱體叫陷落柱。 其直徑從幾米到幾百米大小不等，其中陷落的巖層雜亂無章、極其破碎。而且其中大都有水，對煤礦安全生產(chǎn)不利。,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,40,第四節(jié) 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素,2、巖漿侵入,3、地溫及自燃,41,1什么叫地質(zhì)作用？內(nèi)、外力地質(zhì)作用有哪幾種作用形式？ 2簡述煤的形成過程？ 3煤的物理和化學(xué)性質(zhì)主要包括幾種？常用的煤質(zhì)指標(biāo)