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1、矿山开采技术,第一章 地质基础知识 第二章 矿山生产概貌 第三章 矿山井田开拓,第一章 地质基础知识,第一节 地 壳 第二节 煤的形成、分类及用途 第三节 煤系地层和矿井地质构造,第一节 地 壳,一、地壳的组成物质地球是一个巨大的椭球体，其赤道半径为6378.2km，极半径为6356.8km。地球的最外层是坚固的外壳，称为地壳，平均厚度约为20km。地壳主要由岩石组成，组成岩石的是矿物，而矿物则是由各种化学元素所组成。因此，在地壳中蕴藏着非常丰富的矿产资源。,（一）元素 组成地壳的元素达百余种，但占主要地位的是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢等，而以氧(46.6%)和硅(27.7%)为最多。
2、 （二）矿物 矿物是地壳中一种或多种元素在各种地质作用下形成的自然产物，具有比较固定的化学成分和一定的物理性质与形态。 自然界中已发现的矿物有两千多种，绝大多数呈固态，也有的呈液态（如水、石油和汞等）和气态（如沼气）。但组成岩石的常见矿物并不多，主要的仅20余种。,（三） 岩石的分类,按照生成原因岩石可分为三类:1、岩浆岩：2、沉积岩：3、变质岩：,地球内部的岩浆上升冷却，形成 岩浆岩,地表的各种物质经过外力的侵蚀、搬运、堆积形成沉积岩；,已生成的岩石在变质作用下形成 变质岩,岩浆岩的形成,岩浆岩中不含有化石，呈块状构造，多半生有金属矿床,花岗岩： 1.组成大陆地壳最主要的岩石 2.常做为建材
3、,玄武岩： 1.组成海洋地壳最主要 的岩石。 2.台湾地区常见岩浆岩-澎湖群岛。,气孔,常见的岩浆岩,沉积岩的形成,沉积岩- 1.岩石碎肖经过流水或风等力量的搬运，而堆积下來的沉淀物，在经过固化作用形 。 2.由溶解在水中的碳酸钙沉淀形成的或可能由生物遗骸堆积形成的，例如石灰岩,沉 积 岩,地表最常见的岩石有：砾岩、砂岩、石灰岩、页岩、泥岩和煤。 沉积岩具有层状构造和层理发育，存在结核和化石。石灰岩可作为石材和制作水泥的主要原料,地壳中的岩石绝大部分为沉积岩，沉积岩只占地壳总重量的5%，但沉积岩却覆盖着地球表面积的75%，是最常见的一类岩石。由于煤层一般都埋藏于沉积岩岩层中，因此沉积岩与采煤工
4、作的关系最为密切。此外，在沉积岩地层中还有许多重要的矿产资源，如石油、天然气、沉积铁矿、盐矿、铝矿、磷矿、油页岩和石灰岩等。,变质岩的形成,变质岩岩石经由高温、高压的作用，可能使内部的矿物颗粒发生改变而形成的岩石。,常见的变质岩,板岩-住民的石板屋,常见的变质岩有：大理岩、石英岩、角页岩、片麻岩、片岩、板岩,常见的变质岩,大理岩-常用为天然石材,大理岩,蛇纹岩,第二节 煤的形成、分类及用途,煤的形成过程： 高等植物： 植物泥炭 褐煤烟煤无烟煤 低等植物： 植物腐泥腐泥煤煤,煤的形成,皖煤之歌,煤形成的条件,煤形成的条件,植物条件 气候条件 地理环境 地壳运动,煤的分类,一、煤的成因分类： 可分
5、为：腐植煤，由高等植物所形成的煤，其中以稳定组分为主的称残植煤；腐泥煤，主要由藻类和浮游生物等形成的煤，如藻煤、胶泥煤等；腐植腐泥煤，成煤原始物质，既有高等植物，又有低等植物，如烛煤和煤精。 二、煤的产品品种分类： 按用途、加工方法和质量规格共分精煤、粒级煤、洗选煤、原煤、低质煤等5大类，28个品种。 三、煤的工业分类： 中国现行分类指标有两个：煤的可燃基挥发分，大体上反映煤化程度；胶质层最大厚度，反映煤的粘结性。根据这两个指标，将煤划分成褐煤、长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤以及不粘煤、弱粘煤等10大类和相应的24个小类。,煤的其它分类方法,皖煤之歌,煤的用途: 煤燃烧时产生大量
6、热能，可用于发电。隔绝空气来烧煤会产生焦炭和煤气。焦炭可用来炼钢，煤气则是一种家用燃料。另一种产品是焦油，可用来铺路。经处理的煤可成为化学制品，用来制药、塑料、消毒剂、染料、肥料和炸药等。,煤有那些用途？煤可用于发电、动力。焦煤用于炼钢、煤气，煤焦油用于医药、农药、染料、塑料、橡胶等的制造。,煤有那些用途？,评价煤质的主要指标,水分和灰分： 挥发分： 固定碳： 胶质层厚度： 发热量： 硫、磷： 含矸率：,一、煤系地层与煤层赋存状态（一）煤系煤是在一定历史时期形成的具有成因联系的大致连续沉积的一套含煤岩系。,第三节 煤系地层和矿井地质构造,煤层是由植物体大量堆积，经成煤作 用形成的层状固体可燃矿
7、产。 煤层的形态是指煤层赋存的几何形 态。,（二）煤层的赋存状况,（二）煤层的赋存状况 1、煤层埋藏深度 煤层埋藏深度大小不一，最大埋藏深度可达2km。由于深度的增加，给开采工作带来许多难度甚至无法开采。目前我国的开采深度以达千米以上。 2、煤层的层数 各煤田中的煤层数目不同，少的几层，多的可达十几层或几十层。 相邻两层之间的距离可有几十厘米到数百米，通常称为层间距。,3. 按煤层厚度分类 按厚度分为三类： 薄煤层 最小可采厚度1.3m 中厚煤层 1.33.5m 厚煤层 3.5m,4. 煤层结构 简单结构煤层：煤层中没有呈层状出现的比较稳定的夹石层，但可能夹杂一些矿物透晶体或结核。 复杂结构煤
8、层：煤层中常含有较稳定的夹石层。,6. 按煤层稳定性分类,根据煤层厚度的变化情况对开采工作的影响将煤层分为四类： 稳定煤层：在井田范围内厚度均大于最低可采标准，厚度变化也有一定的规律。 较稳定煤层：厚度变化较大，但井田范围大多可采，仅局部不可采。 不稳定煤层：厚度变化很大，常有尖灭现象，井田范围内经常出现不可采区。 极不稳定煤层：煤层经常成鸡窝状，串珠状，断断续续分布，井田范围仅局部可采。,7.倾角 根据开采技术的特点，煤层按倾角可分为： 近水平煤层： 小于8 缓倾斜煤层： 小于25 倾斜煤层： 2545 急倾斜煤层： 大于45,(三）煤层厚度的变化煤层厚度是影响煤矿开采的主要地质因素，煤 层
9、厚度不同，采煤方法亦不同。 、煤层厚度的原生变化 泥炭层堆积过程中，形成顶板前，由于各种地质作用影响而形成的煤层形态和厚度的变化。 、煤层厚度的后生变化 泥炭层被覆盖或煤系形成后，由于构造变动，岩浆侵入，河流剥蚀等地质作用引起的煤层形态和厚度的变化。,构造变动引起的变化特点：原始结构破坏，出现层间揉皱和滑动镜面，在构造复杂的地段煤呈碎粒状、鳞片状和粉末状，煤的光泽变暗，灰分增高；煤层增厚带和变薄带相间出现，并沿主要构造线呈狭长条带分布；煤岩层出现不协调褶曲，有时煤岩互相穿插，致使煤层呈各种不规则状态。,(四) 煤层顶板和底板顶板：赋存在煤层之上的临近岩层底板：赋存在煤层之下的临近岩层1 、顶板
10、的类型 根据顶板的岩性、厚度及回采过程中垮落的难易程度，分为3种顶板类型。 伪顶 直接顶 老顶2 、底板的类型 直接底 老底,矿井地质构造是井田边界及其范围内的褶皱、断层、节理和层间滑动等地质构造的统称。（一）褶皱构造岩层和煤层在构造应力作用下形成的一系列连续的弯曲称为褶皱构造。,二、矿井地质构造,背斜成山，向斜成谷,向斜：岩层向下弯曲，核部是老岩层，两翼是新岩层背斜：岩层向上弯曲，核部是新岩层，两翼是老岩层,每一个单独的弯曲称为褶曲,每一个单独的弯曲称为褶曲有2种基本形式:向斜：岩层向下弯曲，核部是老岩层，两翼是新岩层背斜：岩层向上弯曲，核部是新岩层，两翼是老岩层褶曲要素（基本组成部分）：
11、核部、翼部、 轴面、 枢纽,褶曲要素（基本组成部分）： 核部、翼部、 轴面、 枢纽,（二）断层构造岩层或煤层受力超过其强度极限发生变形破坏的类型，可以分为两类：断层（两侧岩块有显著位移）和节理（裂隙）。断层是影响矿井安全生产的最主要的地质构造。1、断层要素断层面 断盘断层线（断层交面线） 断距,（1）断层面 断层的断裂滑动面称为断层面。 走向、倾向、倾角。 （2）断盘 位于断层面两侧的岩块称为断盘。 （3）断层线和断层交面线 断层线是指断层在地表的出露线，也就是断层面与地面的交线，它反映了断层的延展方向。断层面与岩层面的交线称为交面线。断层面与煤层底板面的交线称煤层交面线，或断煤交线。（4）断
12、距 断距指断层两盘相对错开的距离，包括：真断距、地层断距、铅直断距和水平断距。,ab总断距或真断距 hi地层断距dg铅直断距或称落差 gn水平断距,根据上下两盘岩体 相对移动性质来划分,正断层,逆断层,平移（推）断层,2、断层的分类,3、裂隙裂隙又称为节理，指沿断裂面两侧没有发生明显位移的断裂。（三）陷落柱岩溶陷落柱是煤系地层下部可溶性岩石在地下水和重力作用下所产生的塌陷现象。,第二章 煤矿生产简介,第一节 矿井生产概况 第二节 矿井储量、生产能力和服务年限 第三节 煤田划分为井田 第四节 井田内再划分,第一节 矿井生产概况,一、 基本概念 1.煤田在地质历史发展的过程中，含碳物质沉积形成的基
13、本连续的大面积含煤地带称为煤田。 2.矿区和矿区开发开发煤田形成的社会区域，成为矿区。矿区根据储量、赋存条件、煤炭市场需求量和投资环境等情况，确定矿区规模、划分井田，规划井田开采方式，规划矿井或露天矿建顺序，确定矿区附属企业的类别、数目和生产规模，建设过程等，总称为矿区开发。 3.井田在矿区内，划归给一个矿井开采的那一部分煤田。,第一节 矿井生产概况,二、 矿井巷道 为了进行矿井开采，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。 （一）按空间位置和形状可分为：1. 垂直巷道立井、暗立井、溜井2倾斜巷道斜井、暗斜井、上山、下山3水平巷道平硐、石门、煤门、平巷,第一节 矿井生产概况 矿井巷道示意图,9上山
14、，10下山，11风井，12岩石平巷，13煤层平巷,1立井，2斜井，3平硐，4暗立井，5溜井，6石门,（二）按服务范围及其用途可分为：1.开拓巷道：为全矿井或一个开采水平服务的巷道。2.准备巷道：为采区、一个以上区段、分段服务的运输、通风巷道。3.回采巷道：形成采煤工作面及为其服务的巷道。,第一节 矿井生产概况,第一节 矿井生产概况,三、矿井生产系统 （一）井下生产系统 在煤矿生产过程中的提升、运输、通风、排水、人员安全进出、材料设备上下井、矸石出运、供电、供气、供水等巷道线路及其设施，是矿井安全生产的前提和保证。,第一节 矿井生产概况,矿井地质储量,能利用储量,尚难利用储量,工业储量,远景储量
15、,可采储量,设计损失量,第二节 矿井储量、生产能力和服务年限,1.矿井储量,可采储量与工业储量的关系,Zk,=,（Zg-P）C,C采区回采率,煤层,回采率,2.矿井生产能力（A）矿井生产能力系指矿井一年内能生产煤炭的数量，又称矿井年产量或井型。,3.矿井服务年限T 一个矿井有一个从投产到报废的开采年限，称为矿井的服务年限。4.三者的关系,K储量备用系数，取1.21.4。,矿井年产量和服务年限,第三节 煤田划分为井田,一、井田划分的原则（合理尺寸、合理开发）,1、要充分利用自然条件；,2、要有合理的走向长度： 井型井田走向长度（m）：小型矿井1.5km；中型矿井4km；大型矿井7km。3、要处理好相邻井田的关系；4、要为矿井的发展留有余地；5、要有良好的安全经济效果。,第三节 煤田划分为井田,二、 井田人为境界的划分方法（一）垂直划分 相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线两侧备留井的边界煤柱称为垂直划分。（二）水平划分 以一定标高煤层底板等高线为界，并沿该煤层底板等高线留置边界煤柱，这种方法称作水平划分。 （三）按煤组划分 按煤层（组）间距的大小来划分矿界，把煤层间距较小的相信煤层划归一个矿井开采，把层间距较大的煤层煤层（组）划归另一个矿井开采。,井田边界划分方法1垂直划分；2水平划分；3以断层为界,
