煤矿地质考试资料.doc

1地球概况和地质作用1.所有由地球的自然动力使地壳、岩石圈甚至整个地球的物质组成，内部构造和地表形态变化的作用，总称为地质作用。引起地质作用的自然力称为地质应力。2.由地球内部能量引起的地质作用称为内力地质作用，由地球外部能量引起的地质作用称外力地质作用（地质作用的分类）2矿物与岩石1.矿物的概念：矿物是由各种地质作用所形成的天然单质或化合物。它们具有相对确定的化学组成，呈固态者还具有固定的内部结构，它们在一定的物理化学条件下稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。2.克拉克值：国际上把元素在地壳中的平均质量分数，称为克拉克值3.晶质体：就是化学元素的离子，离子团或原子按一定规则重复排列而形成的固体4.矿物的物理性质：1.颜色2.条痕3.光泽4.透明度5.硬度6.解理7.断口8.脆性和延展性9.硬性和挠性10.密度11.磁性12.电性13.发光性14.其他性质5.结晶习性概念:在相同条件下形成的同种晶体经常具有特定的形态。结晶习性：一向延伸型 晶体沿1个方向特别发育（柱状，针状，纤维状）二向延伸型 晶体沿2个方向特别发育（板状，片状，鳞片状）三向延伸型 晶体沿3个方向特别发育（粒状，近似球状）6.根据硬度高的矿物可以刻划硬度低的矿物的道理，德国摩氏选择了10种矿物作为标准，将硬度分为10级，这十种矿物称为“摩氏硬度计”7.火成岩的主要类型：(1)橄榄岩 2辉长岩 3 玄武岩 4闪长岩 5 安山岩 6 正长岩 7 花岗岩 8 流纹岩8.沉积岩的主要类型(1)砾岩与角砾岩 2砂岩 3 粉砂岩 4泥质岩 5石灰岩 6白云岩 7硅质岩 8火山-沉积碎屑岩9.变质岩的主要类型(1)角岩 2大理岩 3石英石 4矽卡岩 5糜棱岩 6板岩 7千枚岩 8片岩 9片麻岩3古生物与地层1.正式岩石地层单位 (1)组 2段 3层 4群 5岩石地层面2.每个年代地层单位都有一个对应的的地质年代单位，其等级依次为宙、代、纪、世、期和亚期。（年代地层单位:指在特定的地质时间间隔中形成的成层或非成层的岩石体。形成年代地层单位的地质时间间隔称为地质年代单位。）3.晚古生代是地史上第一个重要的聚煤期。晚三叠世和侏罗纪成为我国第二个重要的成煤期古近纪和新近纪气候比较温暖，植物繁茂，成为地史上第三个重要的聚煤期4地质构造1.岩层的产状要素 1）走向：岩层层面与任一参考水平面的交线称为走向线 2）倾向：岩层面上与走向线相垂直并沿倾斜面向下所引的直线，称为倾斜线或真倾斜线。倾斜线在参考水平面上的投影线称为倾向线；倾向线所指的方向，即为岩层的倾向3） 倾角：岩层的倾斜线与倾向线之间的夹角称倾角，又称真倾角。视倾斜线与视倾向线之间的夹角称为视倾角或假倾角2.倾斜岩层在地形地质图上的露头有一下三种情况（V字形法则）1) 岩层倾向与地形坡向一致，且岩层倾角大于地形坡角 2) 岩层倾角与地形坡向一致，且岩层倾角小于地形坡角 3) 岩层倾向与地形坡向相反3.背斜是褶皱面弯曲凸向地层由老变新的方向，即核老翼新的褶皱，包括背形背斜和向形背斜。向斜是褶皱面弯曲凸向地层由新变老的方向，即核新翼老的褶皱，包括向形向斜和背形向斜。4.褶曲要素核翼及翼角转折端枢纽点及枢纽轴面轴及轴迹5.褶曲的形态分类1. 根据褶曲在横剖面的形态分类1) 根据轴面产状分类 1直立褶曲倾斜褶曲倒转褶曲平卧褶曲翻转褶曲2) 根据转折端形状及两翼特点分类箱状褶曲等斜褶曲挠曲构造阶2. 褶曲在纵剖面的形态分类水平褶曲倾伏褶曲3. 褶曲在平面上的形态分类 褶曲在平面上的形态分类，有穹窿及构造盆地。褶曲长与宽之比小于:，呈近浑圆形，其中背斜称为穹窿，向斜称为构造盆地。褶曲长与宽之比为3:110:1时，背斜称短轴背斜，向斜称短轴向斜。褶曲长与宽之比大于10:1时，称线性褶皱。 4.褶曲的组合形态分类:(1)复背斜和复向斜 (2)隔档式和隔槽式褶皱6.断裂构造：地壳中的岩石受地应力作用所产生的断裂，称为断裂构造7.节理:在野外常看到岩层或岩体中的某一部位，分布着具有一定方向的裂隙，将岩层或岩体分割成许多岩块，但裂隙两侧的岩块没有发生显著的位移，这种断裂构造称为节理，其破裂面称节理面。 节理的分类1. 按成因分类 （）构造节理（）非构造节理2. 按力学性质分类 （）张节理（）剪节理8.断层：构造运动产生的地应力超过组成地壳岩石的强度极限时，岩石便发生断裂，断裂后的岩块（或岩层）若沿破裂面发生相对位移，这种断裂构造称为断层9.断层要素： 断层面断层线断盘交面线断距:(1)真断距 (2)地层断距 (3)落差10.断层分类 根据两盘相对位移方向分类（1） 正断层 （2）逆断层 :(1)冲断层 (2)逆掩断层 (3)平移断层 (4)枢纽断层 根据断层走向与两盘岩层走向关系分类（1） 走向断层 （2）倾向断层 （3）斜交断层 根据断层走向与褶曲轴向关系分类：1.纵断层 2.横断层 3.斜断层 根据断层组合分类：1阶梯状断层 2.地堑 3.地垒5煤地质学基础1.成煤原始物质：植物是形成煤的原始物质2.成煤作用：自然界植物遗体从堆积到转变成煤的作用，称成煤作用。成煤作用包括泥炭化作用（或腐泥化作用）和煤化作用。3.成煤作用阶段划分：4.影响煤化作用的因素：（1）温度（2）时间（3）压力5.煤的变质作用类型：（1）煤深成变质作用（2）煤区域岩浆热变质作用（3）煤接触变质作用（4）煤动力变质作用6.煤岩成分：镜煤、 丝炭、 亮煤 、暗煤 7.宏观煤岩类型:(1)光亮煤 (2)半亮煤 (3)半暗煤 (4)暗淡煤8.煤中的矿物质：（1）内在矿物质：原生矿物质、次生矿物质（同生矿物质、后生矿物质） （2）外来矿物质9.煤的物理性质：包括5个方面，光学性质，机械性质，空间结构性质，电磁性质及热性质（1）煤的颜色 (2)煤的光泽 (3)煤的反射率 4.煤的硬度与脆度：（1）煤的硬度 煤抵抗外来机械作用的能力 （2）煤的脆度 煤受外力作用而突然断裂的难易程度，表现为抗压强度和抗剪强度 5.煤的断口 6.煤的密度：（1）煤真密度: 曾称煤真比重。煤（不包括煤的孔隙）单位体积的质量，单位为g/cm3 (2)煤视密度: 曾称煤容重或煤体重。煤（包括煤的孔隙）单位体积的质量，单位为g/cm3（3）煤真相对密度 : 曾称煤真比重 在20时，煤（不包括煤的孔隙）的质量与同体积水的质量之比 (4）煤视相对密度: 曾称煤视比重、煤容重。在20，煤（包括煤的孔隙）的质量与同体积水的质量之比7.煤孔隙率8.煤的导电性9.煤的磁性10.煤的导热性10.含煤岩系古地理类型1.浅海型含煤岩系 2.近海型含煤岩系 3.内陆型含煤岩系11.聚煤盆地概念：聚煤盆地是指同一成煤期内形成含煤岩系的盆地12.聚煤盆地的形成条件：1.古植物 2.古气候 3.古地理环境 4.古构造13.聚煤盆地的类型及分别有什么特点：1) 坳陷型聚煤盆地，特点:该盆地是由于地壳坳陷而形成的含煤岩系基底呈波状起伏、断裂不发育的聚煤盆地。其内部比较稳定和均一，但常常邻接活动构造带，受到各种板块边缘活动动力效应的波及，因此盆地边界构造对盆地的形成和演化有重要的影响。 2) 断陷型聚煤盆地，特点:该盆地是边缘由断裂控制，含煤岩系基底被断裂切割成块状的煤盆地。其边缘常常存在主干断裂，对盆地的形成和演化起控制作用，基底断块的旋转、滑落是盆地形成的主要动力方式。3) 构造-侵蚀型聚煤盆地，特点:侵蚀型聚煤盆地内含煤岩系的不断堆积必须以区域性沉陷为构造背景。流水侵蚀和溶蚀是盆地形成和扩展的直接动力，提供了聚煤作用的场所，并且流水体系是盆地覆水程度和泥炭沼泽发育的重要控制因素，区域性的缓慢沉降，提供了含煤岩系堆积、加厚的构造条件，即形成所谓构造侵蚀煤盆地。14.煤田与煤产地概念：煤田：煤田一般是指在同一地质历史过程中形成并连续发育的含煤岩系分布的区域煤产地：煤产地是煤田受后期地质构造作用而分隔开的面积不大的产煤地区，或是面积和储量都较小的煤盆地6煤矿开采及安全地质条件1.煤层厚度概念:煤层厚度是指煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。2.煤层厚度类型：1. 按煤层结构分类：（1） 煤层总厚度 （2）有益厚度 （3）可采厚度 （4）最低可采厚度2. 按煤层厚度分类：极薄煤层，煤层厚度为0.30.5m；薄煤层，煤层厚度0.51.3m；中厚煤层，煤层厚度1.33.5m；厚煤层，煤层厚度3.58.0m;煤层厚度8m,为巨厚煤层3. 按煤层形态分类：1）层状煤层 2）似层状煤层：（1）藕节状煤层 （2）串珠状煤层 （3）瓜藤状煤层3）不规则状煤层:（1）鸡窝状煤层 （2）扁豆状煤层 4）马尾状煤层3.煤层厚度变化控制因素:煤层形态和煤层厚度多种多样，习惯上根据引起煤厚变化的地质因素，区分为原生变化和后生变化两大类。在泥炭堆积过程中，由于各种地质作用而引起的煤层形态和煤层厚度的变化称为原生变化；泥炭层被新的沉积物覆盖以后，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层厚度的变化，则称为后生变化现将常见的煤层形态和煤层厚度变化及控制因素分述如下：1. 泥炭沼泽基底不平对煤层厚度的影响2. 沉积环境对煤层厚度的影响3. 后期构造变动对煤层厚度的影响4. 岩浆侵入对煤层厚度的影响5. 喀斯特陷落柱对煤层厚度的影响4.褶皱构造的识别与观测1) 褶皱构造的识别标志：地层层序的对称重复和岩层产状的规则变化，是识别褶皱的两大标志2) 褶皱构造的观测： （1） 褶皱枢纽位置、倾伏方向和倾伏角（2） 褶皱两翼煤、岩层和轴面的产状要素（3） 褶皱与断层、节理、煤厚变化的关系5.矿井地质构造处理的基本要求：（1） 有力生产 处理构造必须及时，防止采掘工作中断；处理构造所布置的巷道，要尽量简化生产系统和运输环节（2） 保证安全 避免处理后的采区和采面出现下行风、串联风和小眼漏风；尽可能不采用自溜与小眼直接连接的出煤方式等。（3） 减少煤损 正确控制构造的延展变化，合理布置巷道，减少煤柱损失；对斜交断层要尽量不丢三角煤（4） 少掘巷道 要防止不适当的多掘巷道，尤其是无效进尺6.矿井地质构造处理的基本方法（1） 设计阶段对构造的处理:(1)井筒位置的选择 (2)井田边界的确定 (3)水平和采区的划分 (4)回采工作面的布置（2） 掘进阶段对构造的处理:(1)运输大巷遇断层的处理 (2)采区上(下)山遇断层的处理 (3)阶段运输平巷遇断层的处理（3） 回采阶段对构造的处理:(1)强行硬过 (2)重开切眼 (3)划小工作面7.喀斯特陷落柱的判断与处理陷落柱的判断：（1） 煤、岩层产状发生变化 （2）裂隙和小断层增多 （3）煤出现风氧化现象 （4）煤层中挤入破碎岩块 （5）地下水涌出量增大陷落柱的处理方法：（1） 设计时 尽量把陷落柱留设在煤柱中，即减少煤炭损失，又保证生产安全（2） 掘进遇陷落柱 如果是矿井主要巷道（开拓巷道、采区和采面运输巷道），应按原设计施工，直接穿过陷落柱，同时注意安全生产，特别要防止矿井水或瓦斯的涌出；如果是回风巷，可采取绕过的方法，同时起到探明陷落柱的作用（3） 回采工作面中遇到陷落柱 一般应先探明其形状、大小、位置，然后决定处理方法8.瓦斯的生成：瓦斯是在成煤过程中生成的。在成煤过程中，植物经厌氧菌的作用，纤维质分解产生大量的瓦斯；随后，在煤的变质过程中，随着煤的化学成分和结构的变化，继续不断地生成瓦斯9.瓦斯的性质：它是一种无色、无味、无臭的气体，难溶于水。瓦斯对空气的相对密度为0.554，在标准状态下的密度为0.716，所以它容易在巷道的顶部、上帮等较高的地方聚集。瓦斯的扩散性很强，是空气的1.6倍，能从邻近层穿过裂缝逸散。瓦斯不能助燃，但可在一定的条件下燃烧或爆炸。瓦斯无毒，但浓度很高时，会使人窒息。10.瓦斯的赋存状态瓦斯在媒体中有游离、吸着和溶解3种赋存状态11.影响煤层瓦斯赋存的地质因素：1.煤的变质程度 2.围岩的透气性 3.地质构造 4.煤层的埋藏深度 5.地下水的活动情况12.煤(岩)与瓦斯突出:在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤，岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。煤(岩)与瓦斯突出的类型：1. 按突出的力学特征分类：(1)煤（岩）与瓦斯突出(2)煤（岩） 与瓦斯压出 (3)煤（岩） 与瓦斯倾出2. 按突出的强度分类：突出强度分为小型突出，煤岩突出量50t/次；中型突出，煤岩突出量为5099t/次；次大型突出，煤岩突出为100499t/次；大型突出，煤岩突出量为500999t/次；特大型突出，煤岩突出量1000t/次3. 按突出危险程度分类：（1）无突出危险的煤层或区域 （2）疑突出危险煤层或区域 （3）一般突出危险煤层或区域 （4）严重突出危险煤层或区域13.影响煤(岩)与瓦斯突出的因素:（1）煤层瓦斯含量和瓦斯压力的影响 （2）地应力的影响 （3）煤体结构破坏程度的影响 14.煤与瓦斯突出的一般规律：1) 突出与深度有关 突出一般都发生在一定深度一下。随着深度增加，突出次数增加，强度增大，突出煤层数增多，突出危险区扩大2) 突出与煤层厚度有关 突出次数和强度随着煤层厚度，特别是软煤分层的厚度增加而增加。突出最严重的煤层往往是最厚的主采煤层。3) 突出与地质构造有关 突出与地质构造的性质、形式和部位密切相关，特别是构造应力集中的封闭型构造突出危险性大为增加4) 突出与瓦斯量、瓦斯压力有关 突出瓦斯主要成分为甲烷，个别为二氧化碳。突出煤层的相对瓦斯涌出量都在10m3/t以上；发生突出的瓦斯压力一般都在0.71.0MPa以上。同一煤层瓦斯压力越高，突出危险性越大；不同煤层之间瓦斯压力与突出危险性的关系，因其他因素不同而不便直接对比5) 突出与围岩厚度、性质有关 煤层顶、底板岩层厚度大，硬度高时，突出危险性增大6) 突出与煤层性质有关 突出煤层通常具有的特点是力学强度低，软硬不均，透气性差，瓦斯放散速度较高，湿度小，煤原生结构遭受强烈的构造破坏，层理紊乱，揉皱和滑动镜面发育7) 突出与煤层倾角有关 突出动力作用方向大都是自上而下，突出的危险性常随煤层倾角增大而增加8) 突出与采掘形成的集中应力有关 在采动应力集中的地区施工，突出危险性剧增，不仅突出次数多，而且突出强度大9) 突出与落煤有关 突出绝大多数发生在落煤时，尤其是爆破震动煤体，常为诱发突出的动力因素15.矿井瓦斯的涌出量:指从煤层和岩层以及采落的煤(岩)体涌入矿井中的气体总量，矿井进行瓦斯抽放时应包括抽放瓦斯量。其表示方法有:1) 相对瓦斯涌出量 平均每产1 t 煤所涌出的瓦斯量，单位m3/t2) 绝对瓦斯涌出量 单位时间内从煤层和岩层以及采落的煤(岩)体所涌出的瓦斯量，单位为m3/d或m3/min16.矿井瓦斯等级划分1) 低瓦斯矿井 矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min2) 高瓦斯矿井 矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min3)煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井 矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出，该矿井即为突出矿井17.煤尘:指矿井生产过程中产生的细微颗粒的煤炭粉尘。煤尘特征：1.煤尘浓度 2.煤尘粒度 3.煤尘的挥发分 4.煤尘中的水分和灰分18.煤的自燃：暴露于空气中的煤炭自身氧化积热达到着火温度而自然燃烧的现象。1)煤的自然条件：煤的自燃必须同时具备有可燃性碎煤、有充分氧气和适宜的蓄热升温的环境这3个因素2)煤自燃的诱发因素：内在因素主要有煤炭的化学成分和煤化程度、煤岩成分，煤的水分、孔隙率、碎度和脆度等；外在因素主要有煤层赋存状态和地质构造、采掘与通风条件等3)煤层自然发火期：在一定条件下，煤炭从接触空气到自燃所需时间称煤层自然发火期19.地温：地温又称地球的温度，指地表面和地面以下不同深度地方的温度。矿井热害指矿井中影响人体健康、降低劳动生产率和危及安全生产的热，湿作业环境。20.顶板(煤层顶板是赋存在煤层之上的邻近岩层)：（1）伪顶 （2）直接顶 （3）基本顶21.底板(煤层地板是赋存在煤层之下的邻近岩层)：（1）直接底 （2）基本底22.煤层顶、底板对煤矿生产的影响：1. 影响回采工作面正常生产 2 .导致突水事故 3.影响支护密度、支护形式及支护性能23.矿山压力：矿体或采掘空间周围的岩体，称为围岩。存在于采掘空间围岩内的力，称矿山压力。天然存在于岩体中的应力，称为原岩应力；受采掘影响在岩体内重新分布后形成的应力，称为采动应力24.采场的顶板活动:(1)初次垮落与初次垮落距 (2)初次来压与初次来压步距 (3)周期来压与周期来压步距25.冲击矿压:冲击矿压是矿井开拓开采过程中矿压活动的一种突发形式。井巷或工作面周围煤(岩)体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然剧烈破坏的动力现象，称冲击矿压。其防治方法有:开采解放层，震动爆破，钻孔卸载，水力冲孔，煤层注水，强制放顶，改进采煤方法与回采顺序。26.冲击矿压在的主要特征有：类似爆炸的巨声，巨大冲击波，强烈的弹性振动，煤体挤压移动（在顶板下层面上有清晰擦痕）或粉碎（靠近顶底板处出现粉状煤），顶板下沉、底板鼓裂7.矿井水文地质与水害防治1.岩石中的空隙根据其成因和后期所受应力作用程度，分为孔隙、裂隙和喀斯特(1)孔隙：分布于松散的沉积岩层中及半胶结的碎屑沉积岩中岩石颗粒或颗粒集合体之间的空隙 ( 2)裂隙：指各种应力作用下岩石破裂产生的裂隙 (3)喀斯特：喀斯特又称岩溶，是水对可溶性岩石（碳酸盐岩、硫酸盐岩、齿化合物岩等）进行以化学溶蚀作用为特征（并包括水的机械侵蚀和崩塌作用，以及物质的携出、转移和再沉积）的综合地质作用，以及由此所产生的现象的统称。2.透水层与弱透水层透水层：重力水能够透过的土层或岩层弱透水层： 允许地下水以极小速度流动的弱导水岩层3.含水层与隔水层 (1)含水层：地下水面以下饱水的透水层(2)隔水层：重力水不能透过的土层或岩层4.地下水的分类(1)按地下水的埋藏条件分类1.上层滞水：指埋藏在离地表不深的包气带中局部隔水层上的重力水。2.潜水：埋藏在地表以下、第一个稳定隔水层以上，且具有自由水面的重力水。3.承压水：充满于上、下两个相对稳定隔水层之间的含水层中，对顶板产生静水压力的地下水。(2)按含水介质性质分类: 1.孔隙水 2.裂隙水 3.喀斯特水地下水的物理性质: 包括温度，颜色，透明度，气味，觉味，密度，导电性和放射性等。矿井充水: 是指矿井开采时，矿区范围内及其附近的各种来源的水(大气降水，地表水，地下水及老巷积水等)，通过各种方式流入矿井的现象。7.矿井充水水源：1. 大气降水的渗入2.地表水的渗入3.地下水的渗入4.老窑水渗入8.影响矿井充水的因素：1.覆