第一篇 煤矿地质
第一章 煤矿地质知识
埋藏在地下的煤和其他矿产资源，都是地壳物质运动和各种地质作用的产物。
第一节 地质作用、地壳的物质组成及地史的概念
一、地质作用
地质作用进行的场所及能源的不同，可分为内力地质作用和外力地质作用。 1.内力地质作用
由地球内部能量引起的地壳物质成分、内部构造、地表形态发生变化的地质作用，它包括地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震作用等。
在上述的内力地质作用中，最活跃的、起主导作用的是地壳运动。地壳运动可以在地壳中造成巨大裂缝，为岩浆活动创造条件，地壳板块间的挤压碰撞可以导致地震，强烈的地壳运动还会引起岩石变质，除此之外，地壳运动还控制着外力的地质作用。
2.外力地质作用
它作用在地壳表层，主要是由地球以外的太阳辐射能、日月引力能等引起。它能使地表形态发生变化和地壳表层化学元素产生迁移、分散和富集。按其作用方式可分为：
1）风化和剥蚀 2）搬运和沉积 3）固结成岩
总之，在各种地质作用中，起主导作用的是地壳运动，它控制了其它地质作用的存在和发展。 二、地壳的物质组成
地壳是由岩石组成的，岩石则是由一些细小的矿物颗粒组成。 1.矿物 2.岩石
岩石是矿物的集合体。组成地壳的岩石种类繁多，按照生成原因，可以将岩石划为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类别。
三、地史的概念
地壳的发展历史简称地史。
为了便于研究，通常根据地壳运动及古生物的发展，将地壳发展历史的主要阶段及其顺序，从古到今划分为太古代、元古代、中生代和新生代五个大的时期。为了反映更短的时间间隔内地壳的变化，代以下又分为若干纪，纪以下又分为世。代、纪、世是国际统一的地质时代单位。
在各个地质时代内，都有相应的沉积岩层形成。各个地质时代内所生成的地层相应地称为界、系、统，它是国际统一的地层单位。
第二节 煤的形成及煤系
一、煤的形成
煤是由古代植物遗体演化而形成的。
煤层的形成受古植物、古气候、古地理及古构造等条件的控制。
第三节 煤的性质及工业分类
由于成煤的原始物质、生成环境及所受的变质作用不同，煤的种类很多，其物理性质和化学组成也有差别。性质不同的煤在工业上的用途是不相同的。因此研究煤的性质，正确地对煤进行分类，是合理开发煤炭资源的重要前提。 一、煤的性质 1．煤的物理性质
煤的物理性质包括：光泽、颜色、条痕、硬度、脆度、比重和容重、导电性等等
一、煤层赋存状态
煤层是开采的对象，与采矿工作密切有关的是煤层的厚度、结构、倾角及稳定性。
1）煤层的厚度
煤层厚度差异很大，有的煤层厚度只有几厘米，而有的厚度可达几十米，甚至
百余米。开采很薄的或特别厚的煤层，在技术上都比较复杂，困难较多，经济效益也不相同。根据开采技术的特点，煤层按厚度可划分为三类：
薄煤层 煤层厚度从最小可采厚度至1.3m 中厚煤层 煤层厚度1.3m至3.5m 厚煤层 煤层厚度3.5m以上
在我国煤田中，厚煤层和中厚煤层占较大比重，以开采的产量而论，厚煤层和中厚煤层大约各占40％，薄煤层约占20％。
2）煤层的稳定性
一般煤层厚度或多或少总是变化的，根据煤层厚度的变化情况及对开采的影响，将煤层分为下列四类：
（1）稳定煤层：在井田范围内厚度均大于最低可采标准，厚度的变化也有一定规律。
（2）较稳定煤层；厚度变化较大，但在井田范围内大多可采，仅局部不可采。 （3）不稳定的煤层：厚度变化很大，常有增厚、变薄、分岔或尖灭现象，如图1-8。井田范围内经常出现不可采区。
（4）极不稳定煤层：煤层常呈鸡窝状，串珠状，断断续续分布，井田范围内仅局部可采，如图1-9所示。
三、地质构造对煤层的影响
在地壳运动的作用下，煤和岩层改变了原始埋藏状态所产生的变形或变位的形迹称为地质构造。地质构造的形态多种多样，概括起来可分为单斜构造、褶曲构造和断裂构造。
1．单斜构造
在一定的范围内，煤或岩层大致向一个方向倾斜的构造形态称为单斜构造，如图1-13。单斜构造往往是其他构造形态的一部分。
岩层的空间位置及特征通常用产状要素来描述。产状要素有走向、倾向和倾角，如图1-14所示。
（1）走向：煤层或岩层层面与水平面相交的线称为走向线。走向线的延伸方向称为走向。煤层或岩层的走向通常是用走向线的方位角来表示的。
（2）倾向：煤层层面上与走向线垂直向下的倾斜线的水平投影所指的方向。 （3）倾角：煤层或岩层层面与水平面之间的二面角叫做煤或岩层的倾角。倾角变化在0-90°之间。煤层倾角越大开采越困难。根据开采技术的特点，煤层按倾角可分为三类；
缓斜煤层 0°～25° 倾斜煤层 25°～45° 急斜煤层 45°～90°
通常又把8°以下的煤层称为近水平煤层。
由于受地质变动影响的程度不同，同一煤层在不同地点，其走向，倾向和倾角也不完全相同，有的变化很大。
2．褶皱构造
岩层受水平力的作用被挤压成弯弯曲曲，但保持了岩层的连续性和完整性的构造形态叫褶皱，如图1-15所示。岩层褶皱构造中的每一个弯曲叫褶曲。岩层层面凸起的褶曲叫背斜，岩层层面凹下的褶曲叫向斜，背斜和向斜在位置上往往是彼此相连的，如图1-16所示。
3．断裂构造
岩层受力后遭到破坏，失去了连续性和完整性的构造形态叫断裂构造。断裂面两侧的岩层没有发生明显位移的叫裂隙，断裂面两侧的岩层产生了明显位移的断裂构造称为断层。断层各组成部分的名称叫断层要素。主要的断层要素有断层面，
断盘和断距（见图1-17，图1-18）。
（1）断层面：岩层发生断裂位移时，相对滑动的断裂面。断层面少数是比较规则的平面，多数是波形起伏的曲面。断层面和裂隙面的空间位置和倾斜岩层一样，可用产状要素——走向、倾向、倾角来描述。
（2）断层线：断层面与地面的交线，即断层面在地面的出露线。它反映了断层的延伸方向，它可以是直线，也可以是曲线。断层面与水平面的交线亦称为断层线，在水平切面图上的断层线表示断层的走向。
（3）断盘：断层面两侧的岩体称为断盘。断层面如果是倾斜的，按相对位置通常把位于断层面上面的断盘称为上盘，断层面下面的断盘称为下盘。
（4）断距：断距是指断层的两盘相对位移的距离。断距可分为垂直断距（断层两盘相对位移的垂直距离）和水平断距（断层两盘相对位移的水平距离）。
根据断层两盘相对运动的方向，断层可分为以下几种基本类型，如图1-19。 （1）正断层：上盘相对下降，下盘相对上升。 （2）逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降。 （3）平推断层：断层两盘沿水平方向相对移动。 正断层、逆断层在煤矿生产中最常见。
在地质构造复杂的地带，断层经常呈组合形式出现，形成阶梯状断层、地垒或地堑（图1-20）。
根据断层走向与岩层走向的相对关系，断层分为以下三类： （1）走向断层：断层走向与岩层走向一致或基本一致。 （2）倾向断层：断层走向与岩层倾向一致或基本一致。 （3）斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。