第一章?????????? ?煤礦地質(zhì)
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第一節(jié)?地殼及地質(zhì)年代
一、??? 地殼物質(zhì)組成
(一)巖漿巖(火成巖)
巖漿(硅酸鹽融體)冷凝而成,常見的有花崗巖、玄武巖。
(二)沉積巖
沉積物經(jīng)過壓緊、膠結(jié)等作用而形成的巖石,是煤礦最常見的巖石,煤是沉積巖。
(三)變質(zhì)巖
沉積巖或巖漿巖在地下受高溫、高壓、物理化學(xué)作用改變了原來的成分和性質(zhì),變成新巖石。常見的由石英砂巖變成石英巖,由石灰?guī)r變?yōu)榇罄韼r。
二、??? 地質(zhì)年代
地殼歷史:太古代、古生代、中生代、新生代。
代、世、紀(jì)相應(yīng)地層年代:界、系、統(tǒng)
礦區(qū)出露的地層按地質(zhì)年代由老至新分別是:
1、二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P2β)厚度約300m,以灰綠色、淺紫色、暗灰色凝灰?guī)r等組成。
2、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)厚度約為234m,含煤地層,主要以粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖和煤層組成。
3、三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)厚度578m,由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,粉砂質(zhì)泥巖等組成,與其下龍?zhí)睹航M為整合接觸。
4、三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組(T1yn)出露厚度為150~215m,以細(xì)砂巖、白云質(zhì)灰?guī)r、薄層灰?guī)r組成,中部含克氏蛤等動(dòng)物化石。?
5、第四系(Q):主要為坡積、殘積沖擊物組成,零星分布,與下覆地層為角度不整合接觸,地層厚度0~30m不等。
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第二節(jié)?煤?層
一、煤層的埋藏特征
煤層是我們的開采對象,我們最關(guān)心的是煤層的埋藏特征。煤層埋藏特征包括煤層的厚度、結(jié)構(gòu)、傾角及穩(wěn)定性等,這些特征和我們的采煤方法及安全有很大的關(guān)系。
1、煤層的結(jié)構(gòu)
根據(jù)煤層中有無較穩(wěn)定的矸石層,可將煤分為兩類,即簡單結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)層。
(1)簡單結(jié)構(gòu)層。這類煤層中沒有呈層狀出現(xiàn)的穩(wěn)定的矸石層,但仍然可能夾有較少的礦物質(zhì)或結(jié)核。簡單結(jié)構(gòu)煤層反映出當(dāng)初形成時(shí),沼澤中植物遺體的沉積基本上是連續(xù)的。
(2)復(fù)雜結(jié)構(gòu)層。復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層中常含有較穩(wěn)定的夾石層,少則一層,多則幾層。復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層反映出當(dāng)初形成時(shí)泥炭沉積曾為間歇性,即在泥炭沉積后又沉積了泥砂,再后來又沉積了泥炭,而沉積的泥砂則形成夾矸。
煤層夾矸的層數(shù)多、厚度大,則影響采煤工作面采煤機(jī)割煤,也會影響煤的質(zhì)量。
2、煤層的厚度
煤層的厚度指煤層頂?shù)装逯g的垂直距離。根據(jù)開采技術(shù)特點(diǎn),煤層按厚度分為以下3類:
??????????????? 薄煤層??????????????? < 1.3m
??????????????? 中厚煤層??????????? 1.3m~3.5m
??????????????? 厚煤層??????????????? >3.5m
3、煤層的傾角
煤層的傾角是指煤層相對水平面的夾角。根據(jù)傾角大小將煤層分為以下4類:
???????????????? 近水平煤層????????????? <8°
???????????????? 緩傾斜煤層????????????? 8°~25°
???????????????? 傾斜煤層????????????????? 25°~45°
???????????????? 急傾斜煤層????????????? >45°
4、煤層的穩(wěn)定性
任何煤層的厚度,實(shí)際上都是變化的,有時(shí)厚有時(shí)薄,甚至尖滅。根據(jù)厚度變化情況可將煤層分為下列四類:
(1)穩(wěn)定煤層。
這種煤層在整個(gè)礦井開采范圍內(nèi)厚度均大于最小可采厚度,且厚度的變化有一定的規(guī)律性。
(2)較穩(wěn)定煤層。
在礦井開采范圍內(nèi)絕大多數(shù)煤層基本上可采,而只有局部煤層不可采。
(3)不穩(wěn)定煤層。
這樣的煤層厚度變化很大,有薄有厚,甚至尖滅。經(jīng)常出現(xiàn)不可采區(qū)域。
(4)極不穩(wěn)定煤層。
煤層常駐呈雞窩狀,斷斷續(xù)續(xù)分布,在井田范圍內(nèi)僅局部可采。
三、??? 煤層的頂?shù)装?/b>
(一)頂板??
位于煤層上履的巖層稱為煤層頂板,根據(jù)巖性、厚度及采煤過程中垮落的難易程度分為偽頂、直接頂、老頂(又稱基本頂)3種類型。
1、偽頂
是指直接位于煤層之上的一層炭質(zhì)泥巖,一般為幾厘米到十幾厘米,穩(wěn)定性差,對頂板管理影響不大,一般不需維護(hù),往往隨采隨落,會增加灰份,對煤質(zhì)有一定影響。
2、直接頂
是指在偽頂之上相對穩(wěn)定的砂巖、粉砂巖、泥巖巖層。該層厚度大,可達(dá)幾米到幾十米,強(qiáng)度較大,一般不會隨時(shí)垮落,在采煤過程中,是頂板管理的重要部位。
3、老頂
是指位于直接頂以上巖層,多為厚度較大、較穩(wěn)定的粗砂巖、礫巖或石灰?guī)r,一般不易垮落,常會有緩慢變形。
(二)、底板
位于煤層之下的巖層,稱之為底板。分為直接底和老底。
1、直接底
是指直接位于煤層之下的巖層,一般有泥巖組成,常見有植物根部化石,其主要特點(diǎn)為遇水容易膨脹,引起底鼓,破壞運(yùn)輸軌道或支架。
2、老底
指位于直接底以下的厚層砂巖或石灰?guī)r。該層一般厚度大,巖性強(qiáng)度大,巖層穩(wěn)定,永久性的運(yùn)輸巷一般都布置在該層中。
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第三節(jié)???????? 煤層與巖層的地質(zhì)變動(dòng)
一、??? 產(chǎn)狀變動(dòng)及產(chǎn)狀要素
(1)走向
傾斜煤(巖)層層面與水平面的交線稱為走向線。走向線的方向代表煤層的走向。
?(2)傾向
在煤層層面上和走向線垂直向下的線叫傾斜線。傾斜線在水平面上的投影線代表煤層的傾向。
?(3)傾角
煤層傾斜線和水平面的夾角叫煤層的傾角。
二、??? 褶皺構(gòu)造
當(dāng)水平煤層受到水平方向的擠壓力后,煤層產(chǎn)生彎曲,但沒有喪失其原有的連續(xù)性。這種構(gòu)造叫褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造有以下兩種:
(1)背斜
在形態(tài)上是一個(gè)中間向上凸起的彎曲,煤層從中心向兩側(cè)傾斜。
(2)向斜
在形態(tài)上是一個(gè)中間向下凹去的彎曲,煤層從兩面?zhèn)认蛑行膬A斜。
三、??? 斷裂構(gòu)造
當(dāng)煤層受力后,作用力超過煤層的強(qiáng)度,煤層所產(chǎn)生的錯(cuò)位、斷裂叫斷層。斷裂后,如果兩側(cè)煤層沒有明顯的位移叫作裂隙;如果發(fā)后了明顯的位移則叫做斷層。
(1)裂隙。煤層受到作用力后,發(fā)生斷裂但沒有明顯的位移,只是產(chǎn)生了許多裂縫,導(dǎo)致煤層破碎。
(2)斷層。斷裂出現(xiàn)后,煤層則完全喪失了原來的連續(xù)性和完整性。
A、斷層要素
B、斷層的分類
斷層分為(1)正斷層(2)逆斷層(3)平推斷層三種。?
(3)地塹、地壘、臺階
四、陷落柱
在煤層底板以下的石灰?guī)r中,由于酸性水的作用會形成許多溶洞。而且隨酸性水的不斷補(bǔ)給,溶洞不斷增大。最后導(dǎo)致其上部巖層的整體陷落,形成一個(gè)下部大,上部小的破碎柱體叫陷落柱。