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1、第一节 煤矿地质基础知识,煤矿生产技术,教学内容简介,一、地质基础知识 二、煤层埋藏特征 三、地质构造对煤矿 生产的影响,了解地球的圈层构造、地质作用的分类和地壳的物质组成，掌握煤层的埋藏特征、地质构造的类型及其对生产的影响。,教学目的阐述,一、地质基础知识1、地球及地质作用,讲授新课,根据卫星轨道分析发现，地球是一个梨状体，北极凸出约10m，南极凹进约30m 。 地球不是一个均质体，依据地球的物质成分和物理状态的不同，把地球划分成几个连续的、同心圆状的物质结构-地球的圈层构造.,内圈层 地壳、地幔、地核,外圈层大气圈、水圈、生物圈,地质学上把引起地壳物质组成、地表形态和地球内部构造发生改变的
2、作用称为地质作用。按能源和作用场所的不同，地质作用分为两大类：内力地质作用 和外力地质作用 。,地质作用,内力地质作用,地壳运动、岩浆作用、 变质作用和地震作用。,外力地质作用,风化作用、剥蚀作用、 搬运作用、沉积作用、 固结成岩作用。,有关地震的术语：震源、震中、震级、烈度,5.12汶川大地震: 深度：14km 震级：8.0级 最大烈度：11度 震中：汶川县映秀镇,1）、风化作用在大气、温度、水及生物活动等因素影响下，使地表岩石在原地发生破坏的作用。按其作用方式的不同，又可分为物理风化作用(机械破坏)、化学风化作用和生物风化作用。,根劈现象-生物风化作用,2）、剥蚀作用岩石风化后的产物被风、
3、雨、流水、海浪及冰川等在原地剥离开来的作用。,美国西部风蚀地貌,3）搬运作用剥蚀下来的物质由风、流水、冰川、海浪等营力从风化剥蚀区搬到另一个地方去，这种作用称为搬运作用。,河流的搬运作用,4）、沉积作用在搬运过程中，由于自然营力减弱或其它因素的影响，被搬运的物质逐渐堆积下来，这一过程称为沉积作用。,河流的沉积作用,湖泊的沉积作用青海湖湖滩沉积物,5）、固结成岩作用堆积的疏松沉积物,经脱水、压紧、胶结、重结晶等变化，最后形成新的沉积岩的作用称为固结成岩作用。,2、地壳的物质组成地壳是地球内部圈层最外的一个圈层，组成地壳的固体物质是岩石，而岩石是矿物的集合体，矿物又是由自然元素或化合物组成的。因此
4、，组成地壳最基本的物质是化学元素。,由同种原子组成的物质称元素。目前，已知元素有108种，其中自然界存在的为92种。,地壳主要元素质量分数(),元 素,矿 物,矿物是地壳中的一种或多种化学元素在各种地质作用下形成的天然单质或化合物。自然界已知矿物有3000余种，最常见的不过200余种。组成岩石的常见矿物，称为造岩矿物，主要造岩矿物只有二十余种。如:石英、长石、云母、角闪石、方解石、白云石、黄铁矿、铝土矿、石墨等。,自然金狗头金,天然矿物自然铜,天然矿物自然铜,石英,水晶石英,紫水晶石英,方解石,方解石,方解石,方解石晶簇,方解石晶簇,方解石晶蔟,石膏,黄铁矿,云母,宝石矿物,金黄色金刚石,宝石
5、矿物,金刚石及其双晶,宝石矿物,蓝宝石晶体,宝石矿物,海蓝宝石晶体,宝石矿物,红宝石,宝石矿物,祖母绿晶体,岩石是一种或多种矿物在各种地质作用下形成的、具有一定结构和构造的集合体,是构成地壳和上地幔的固态物质。岩石按成因分为：岩浆岩 变质岩 沉积岩,岩石,岩浆冷凝 后形成的岩浆岩,岩浆岩,由岩浆冷凝固结后形成的岩石。,岩浆岩,玄武岩,变质岩,石灰岩变质成的大理岩,石英岩,已经形成的各种岩石在地下深处受到重力、地壳运动或岩浆侵入的高温作用下产生物理或化学变化，改变了原来的成分和性质而形成的岩石。,砾岩,沉积岩,地表原有岩石经风化、剥蚀、搬运，沉积，这些沉积物后经压紧、胶结、重结晶等作用而形成岩石
6、。,砂岩,沉积岩,粉砂岩,泥岩,沉积岩,地壳表面的岩石主要是沉积岩，沉积岩的主要特征有：层理构造层面构造（波痕、泥裂等）化石 结核,层理 是指岩石的成分、结构、颜色沿垂直方向变化而表现出来的层状构造，有水平层理、波状层理、交错层理、递变层理等。,交错层理,交错层理,波痕 是由于介质(风、流水等)的运动，在沉积物顶面所形成的一种波状起伏的构造。,泥裂 是未固结的沉积物露出水面，因失水收缩而形成与层面大致垂直的裂逢。,遗体化石,化石 是指保存在地层中的古生物遗体和遗迹。,炭化植物树干,遗迹化石,锰结核,结核 是岩石中的自生矿物集合体，多呈球状体或不规则状体，在成分、结构、颜色等方面与周围有显著不同
7、。,钙质结核,在煤矿中遇到的岩石几乎都是沉积岩，煤就是一种沉积岩，它不仅是一种主要的能源，而且也是冶金、化学等工业极其重要的原料。那么煤是怎样形成的呢？,3、煤的形成, 成煤的物质古代植物遗体 成煤的过程： 第一阶段泥炭化阶段（植物遗体泥炭层） 第二阶段煤化阶段（泥炭层褐煤烟煤无烟煤）, 成煤的物质条件： 植物条件大量植物的繁殖 气候条件温暖和潮湿的气候 地理环境大面积沼泽地带 地壳运动地壳的缓慢沉降 （沉降速度与植物遗体堆积速度相平衡）,当地壳沉降速度大于植物遗体堆积速度时，植物堆积将被碎屑沉积或化学沉积所代替，碎屑沉积物等将成为煤层的顶板或为煤层中的夹矸。,当地壳沉降速度与泥炭沼泽中植物遗
8、体堆积速度一致时，且泥炭层很厚，就会形成厚煤层。,当地壳沉降速度小于植物遗体堆积速度时，有一部分植物遗体被氧化和分解破坏，从而形成薄煤层。,上节回顾,一、地质基础知识,1、地球的圈层构造2、地质作用3、地壳的物质组成4、煤的形成,二、煤层埋藏特征1）煤层埋藏深度：2）煤层层数： 3）煤层形态：,0 - 2000多米,一层 -几十层,层状似层状(藕节状、串珠状）非层状（鸡窝状、扁豆状、马尾状）,4）煤层顶底板 （1）顶板伪顶直接顶老顶 （2）底板直接底老底,5）煤层的结构 简单结构煤层 复杂结构煤层,6）煤层的厚度 （1）总厚度 （2）有益厚度 （3）可采厚度,可采厚度是指在现代经济技术条件下,
9、可以开采的煤层或煤分层厚度的总和。 另外，按照国家目前有关政策，根据煤种、产状、开采方法和不同地区的资源情况等，所规定的可采厚度的下限标准，称为最低可采厚度。,根据煤层厚度对开采的影响，在地下开采时，将煤层分为三类：,薄煤层 中厚煤层 厚煤层,1.3m至3.5m,小于1.3m,大于3.5m,在生产工作中，习惯上把厚度大于6m的煤层称为特厚煤层。,7）煤层产状由产状要素来描述：有走向、倾向和倾角。,煤层按倾角的分类：近水平煤层 8 缓倾斜煤层 8 25倾斜煤层 2545急倾斜煤层 45,三、地质构造对煤矿安全 生产的影响,在地壳运动的作用下煤和岩层改变原始的埋藏状态所产生的变形或变位称为地质构造
10、。地质构造的形态多种多样，概括起来可分为：褶皱、单斜、断裂、冲蚀、岩溶塌陷和岩浆侵入等。,1、褶皱构造：在地壳运动影响下，岩层受水平方向挤压力的长期作用，发生塑性形变而形成波状弯曲，这种构造形态称为褶皱构造。褶皱构造中的一个弯曲称为褶曲，有向斜和背斜两种形态.,背斜,向斜,褶皱构造对煤矿生产的影响： 1、褶曲对井筒位置的选择影响很大。 2、由于褶皱使煤层起伏不平,使主要大巷的位置和部署发生困难,而且对采区的布置和采煤方法的选择也有很大影响。 3、受强烈侧压力作用的褶曲，轴部和槽部煤层变厚,增加采掘困难;两翼变薄,甚至失去开采价值。 4、背斜轴部往往是瓦斯突出危险区。,2、单斜构造：原来水平的岩
11、层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动，岩层向同一个方向倾斜形成单斜构造。单斜构造往往是褶曲的一翼,3、断裂构造：岩层受力后发生变形，当作用力达到或超过岩层的弹性限度时，岩层的连续性受到破坏，在岩层的一定部位和一定方向上产生断裂。 若断裂面两侧岩层没有明显位移，称为裂隙（节理）；若有明显位移则称为断层，它们统称为断裂构造。,断层的几何要素：1. 断层面：断层两盘沿着滑动的破裂面2. 断层线：断层面与地面的交线3. 断盘：断层面两侧沿断层面滑动的岩块上盘下盘上升盘下降盘4. 断距：断层两盘沿断层面相对移动的距离。,上盘,B,A,下降盘,下盘,上升盘,断层分类： A: 根据断层两盘相对运动的方向
12、可分为： 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。,B：根据断层走向与岩层走向的关系分为：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。斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。,正断层,逆断层,平推断层,课堂练习,节理,在断层发育的地区,常可见到由多条断层排列成一定的组合形式,主要有阶梯状、叠瓦状、地堑和地垒。,断层对煤矿生产的影响：1.影响井田和采区的划分2.影响井田开拓方式的选择 3.影响回采工作面的生产4.增加煤炭损失量5.增加巷道掘进量6. 影响煤矿综合经济效益7. 影响安全生产断层带容易聚集瓦斯
13、、导通地表水和地下水，引发矿井突水、瓦斯突出和坍塌冒顶事故。,4、冲蚀：由于古河流在泥炭层或含煤地层中流过而形成的煤层厚度发生变化。,5、岩溶塌陷（陷落柱）当煤层下部为可溶性的岩层 (如石灰岩、白云岩等)，在地下水的化学溶蚀下, 产生溶洞，随着溶洞的不断扩大,在上覆岩层的重力作用下煤层及其围岩发生坍塌而形成的环状陷落.,岩溶陷落柱对煤矿生产的影响：1破坏可采煤层，减少煤炭储量 2影响正规开采,妨碍机组使用.3降低采掘效率,提高生产成本.4陷落柱可能是矿井水或矿井瓦斯的通道，影响煤矿生产的安全.,6、岩浆侵入地质作用使岩浆侵入煤层，俗称火成岩侵入。岩浆侵入不但降低煤质，同时也给生产带来困难。,岩
14、浆侵入体给煤矿生产带来的影响： 1减少煤炭储量，缩短矿井服务年限。 2使煤质变差，降低了煤的工业价值。 3破坏了煤层连续性，给采掘带来困难。,本课小结,三、地质构造对煤矿 生产的影响 1、褶皱构造2、单斜构造3、断裂构造4、冲蚀5、岩溶塌陷6、岩浆侵入,一、地质基础知识1、地球及地质作用2、地壳的物质组成3、煤的形成 二、煤层埋藏特征1、煤层埋藏深度和层数2、煤层的形态与结构3、煤层顶底板4、煤层厚度5、煤层产状,一、判断题 1. 各种矿产资源的形成都是地壳物质 运动和各种地质作用的产物。（ ） 2.煤层厚度是指煤层顶底板岩层之间的垂直距离。（ ） 3. 煤层按厚度可分为薄煤层、中厚煤层、厚煤层和特厚煤层 。（ ）,本课作业,本课作业,二、单选题 1. 地质作用分为内力地质作用和外力地质作用，下列不属于内力地质作用的是（ ）。 A.地壳运动 B.变质作用 C.地震作用 D.风化和侵蚀作用 2. 倾斜煤层倾角为（ ）。 A.58 B.825 C.2545 D.45,D,C,三、多选题 1. 岩石可分为（ ）三类。A.固结成岩 B.岩浆岩C.变质岩 D.沉积岩 2. 根据断层两盘相对运动的方向，断 层可分为（ ）三种基本类型。A.正断层 B.逆断层 C.平移断层 D.走向断层,本课作业,B C D,A B C,谢谢大家，欢迎您提宝贵意见，再见！,
