煤矿地质基本知识知识讲解

1、煤矿地质基本知识 通常用煤系地层地质柱状图来表示煤层的顶底板。 煤层的顶板。从采煤工作的角度，根据顶板岩层变形和垮落特征以及与煤层的位置关系，可将顶板分为伪顶、直接顶和老顶三种，如图21a所示。 根据岩层的相对位置及开采过程中岩层变根据岩层的相对位置及开采过程中岩层变形、垮落的难易程度，顶板可分为伪顶、形、垮落的难易程度，顶板可分为伪顶、老顶和基本顶老顶和基本顶3部分。部分。 （1）伪顶）伪顶直接与煤层接触，极易垮塌的薄层岩石，常随采随落，厚度一般仅几厘米到几十厘米；岩性多为炭质页岩。 （2）直接顶）直接顶比伪顶不易垮落，但将煤采出后，一般自行垮落；它是顶板维护和管理的对象，一般厚度可达几米，

2、岩性常为粉砂岩、泥岩。 （3）老顶）老顶一般在长时间内不易自行垮塌，往往只发生缓慢下沉。一般厚度较大，岩性多为砂岩、石灰岩。 值得注意的是并不是每一煤层顶板都可分为上述三种。这取决于煤系沉积过程，比如山西大同等地于煤层直接接触的是老顶，为河相砂岩。 煤层的底板岩石可分为直接底和老底两种，如图21b所示。 a煤层顶板；b煤层底板 1中粒砂岩；2砂质页岩；3炭质页岩；4煤；5粘土岩；6粉砂岩 （1）直接底）直接底以富含炭质的粘土岩最为常见，厚度一般几十厘米。如果直接底的岩性是遇水后膨胀粘土岩，则可造成巷道底板隆起（底鼓）现象，轻者影响巷道运输于支护，重者使巷道遭受破坏。 （2）老底）老底位于直接底

3、之下，常为粉砂岩或砂岩，在南方有些煤矿也可见到石灰岩老底。详细了解煤层底板各层岩石岩性、厚度、强度、含水性、遇水膨胀性等，对于合理布置岩巷（通常是大巷）及支护巷道有主要意义。根据煤层中有无较稳定的夹矸层，可将煤层分为两类。（1）简单结构煤层。这类煤层中没有呈层状出现的较稳定的矸石夹层，但可能含有透镜体或结核。（2）复杂结构煤层：这类煤层中含有较稳定的矸石夹层。通常厚度较大的煤层往往是复杂结构的。各个地区煤层厚度不一，由几厘米到几十厘米甚至上百米。在目前经济技术条件下，可以开采的煤层厚度称为开采厚度。国家或地区规定的开采厚度的最低标准称为最低开采厚度。根据煤层厚度对开采技术的影响，煤层可分为3类

4、：薄煤层小于1.3m的煤层；中厚煤层厚度在1.33.5m的煤层；厚煤层厚度大于3.5m的煤层；在生产工作中，习惯上将厚度大于6m的煤层称为特厚煤层。任何煤层的厚度，实际上或多或少总有些变化。根据煤层厚度变化情况（稳定性），可将煤层分为四类，即稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层、极不稳定煤层。原始沉积的煤层，应该是水平或近水平的并在一定范围内是连续的。由于后期地壳运动及外力地质作用的影响，使煤层随煤系地层发生变形和变位，形成各种构造形态。煤层的空间形态及展布方向用产状要素，即走向、倾向和倾角走向、倾向和倾角来表示，被称为产状三要素，如图22所示。走向：煤层层面与 面的交 图22煤层的产状要素ab走

5、向线；cd倾斜线；ce倾斜线；a煤层倾角线称为走向线，它是水平一条水平线；走向线向两边延伸的方向称为走向，它代表了岩层层面在水平面上延伸方向。倾向：即煤层的倾向方向，它与走向垂直，并指向岩层面倾斜向下的一方，也就是倾斜线在水平面的投影方向。倾角：倾斜层面与水平面之间夹的锐角，也就是倾斜线之间的夹角。倾角的大小反映煤层倾斜的程度。煤层倾角越大，开采难度也就越大。煤层倾角对开采技术和装备选择有较大的影响。煤层的倾角在00900之间的变化。根据目前开采技术，我国按倾角将煤层分为4类：近水平煤层倾角小于80以下缓倾斜煤层倾角在825；倾斜煤层倾角在2545；急倾斜煤层倾角在4590。一般情况下，倾角小

6、的煤层开采比较容易，倾角大的煤层如开采急倾斜煤层就比较困难，特别是实行机械化开采更为困难。原始沉积的煤（岩）层，由于后来地质变迁、地壳运动而造成岩层空间形态个产状发生变化，形成新的结构称为地质构造。地质构造可归纳为三种基本类型，即单斜构造、褶曲构造、断裂构造。单斜构造在一定范围内（通常一个井田）岩层向一个方向倾斜的构造形态叫单斜构造。在较大区域内，单斜构造往往是其他构造形态的一部分，如褶曲一翼，或是断层的一盘。煤层的底板与不同高程水平面的交线在平面上的投影，称为煤层底板等高线图。它反映煤层在空间的形态和构造特点，是矿井设计、生产、储量计算的基础。如图23所示为单斜构造煤层底板等高线图。单斜构造

7、煤层底板等高线表现为间距大致相等的一组平行线。煤层走向有变化则表现为煤层底板等高线发生弯曲。等高线的间距大小表示煤层倾角的大小。2褶曲构造煤层或岩层受到水平力的挤压而发生波状弯曲，但仍保持连续性和完整性的构造形态称为褶皱构造。岩层褶皱构造中的每一个基本单位称褶曲。如图24所示。 图24 背斜和向斜1背斜；2向斜（1）褶皱构造中的每一弯曲为褶曲，褶曲分为向斜和背斜。背斜：岩层在剖面上表现为层面凸起的弯曲。向斜：岩层在剖面上表现为层面下凹的弯曲。注意：判断褶皱构造时，不能以地形高低为依据。背斜和向斜不是孤立存在的，往往彼此相邻，是连续发育的，背斜的一翼也是向斜的一翼，中间无界限。（2）褶曲构造的主

8、要类型。水平褶曲。褶曲水平延伸。煤层底板等高线为一组平行线，标高反映出背斜和向斜的变化。倾伏褶曲。褶曲沿一定方向倾伏。等高线凸向指向标高升高的方向，为倾伏向斜，反之为倾伏背斜，如图25所示。岩层受地质作用力后遭到破坏，失去了连续性和完整性的构造形态。断裂后，两侧岩层若没有发生显著位移，称为裂隙；如发生了显著位移则称为断层。（1）断层要素。断层是岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构造。断层的基本组成部分如图26所示。断层面。岩层断裂后，两个断块发生相互错动的错动面。如果位移不是沿着一个面，而是沿着一个破碎带发生时，这个带称为断层破碎带。断层线。断层面与地面的交线，即断层面在地面的出露线。它大致反映断

9、层的延伸方向。交面线。断层面与煤层底板面的交线。断盘。被断层面分开的两侧岩块。若断层面是倾斜面的，根据岩块与断层面的相对关系，分为上盘和下盘。上盘位于断层面上方；下盘位于断层面下方。断距。断层两盘相对移动的距离断层两盘相对移动的距离。未错开前的某点，错动后分裂为两点，分别在两个盘上，测得两点的实际距离称总断距。落差。断层两盘上对应点的铅直断距，如图27所示。根据断层上下两盘相对移动的方向分为分为3类类，如图28所示。图28 断层的基本类型a正断层；b逆断层；c平推断层正断层。上盘相对下降，下盘相对上升； 逆断层。上盘相对上升，下盘相对下降；平推断层。断层两盘沿水平方向相对移动。根据断层走向与岩

10、层走向的关系可分为走向断层、倾向断层和斜交断层，如图29所示。走向断层断层走向与岩层走向平行；倾向断层断层走向与岩层走向垂直；断层走向与岩层走向斜交；断层在各矿区分布很广，其形态、类型繁多，规模大小不一。一般将落差大于层在各矿区分布很广，其形态、类型繁多，规模大小不一。一般将落差大于50m的称为的称为大型断层；落差在大型断层；落差在2050m之间的称为中型断层；落差小于之间的称为中型断层；落差小于20m 的称为小型断层。的称为小型断层。图29 根据断层走向与所在煤层走向关系分类F1走向断层；F2倾斜断层；F3斜交断层 （3）断层特征。断层岩层两盘产状可能不同，地层不连续，有地层擦痕和地层牵引现象。走向地层还表现为地层重复