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煤矿开采概论 2010 年元月 1 第一节 矿井地质 一、煤的形成及埋藏特征 (一)煤的形成 煤是一种可以燃烧的“石头”。它是由古生植物遗体沉积在沼泽环境后，在高温、高压条件下再经过一系列物理变化和化学变化而生成的。煤的形成可分为两个阶段： 1.泥炭化阶段 古生植物遗体在地表较低的湖泊、沼泽和海湾环境中沉积。由于被水淹没、浸泡，大大地减少了与空气中氧气的接触，在厌氧细菌的分解活动下逐渐形成泥炭。 泥炭一般为黄褐色或黑褐色，无光泽，质地疏松。泥炭形成的厚度越大则成煤后煤层的厚度越大。泥炭形成以后，如果地壳上升，泥炭暴露在地表则会风化，不能形成煤。只有在泥炭形成以后，地壳下沉，在泥炭上部又沉积其他物质将泥炭覆盖，再经高温、高压后才能形成煤炭。 2.成煤阶段 当泥炭形成后，由于地壳继续发生沉降，泥炭层很快被其他沉积物所掩盖。这样，泥炭才能保存下来。随着地壳的进一步沉降，泥炭 2 层下降到地下较深的地方，它上面覆盖的沉积物愈来愈厚。在压力和地温的共同作用下，原来疏松、多水的泥炭受到紧压、脱水、胶结、聚合，体积大大缩小，变成最初的煤——褐煤。 褐煤形成后，如果地壳继续沉降，则在温度更高、压力更大的条件下，褐煤内的成分将进一步变化，最终形成各种不同种类的煤。它们依次为：褐煤→长焰煤→不粘煤→弱粘煤→气煤→肥煤→焦煤→瘦煤→贫煤→无烟煤。 根据煤的形成条件，可总结为以下几方面： (1)植物条件。植物物质是成煤的原料，没有植物的生长和大量繁殖就不可能有煤的形成。 (2)气候条件。植物的生长直接受气候的影响，只有在潮湿、温暖的气候条件下，植物才能大量繁殖生长。 (3)自然地理条件。要形成分布面积较广的煤层，还必须有适于发生大面积沼泽化的自然地理条件。这样的自然地理条件有利于古生物遗体的沉积。 (4)地壳运动条件。地壳的下沉是成煤的重要条件，只有地壳的沉降才有利于泥炭的堆积和掩埋，同时才能产生高压及高温，使泥炭进一步转化为煤。 (二)煤的埋藏特征 煤层是我们的开采对象，我们最关心的是煤的埋藏特征。煤层埋藏特征包括煤层的厚度、结构、倾角及稳定性等，这些特征和我们的采煤方法及安全有很大关系。 3 1.煤层的结构 根据煤层中有无较稳定的矸石夹层，可将煤分为两类，即简单结构煤层和复杂结构煤层。 (1)简单结构煤层。这类煤层中没有呈层状出现的稳定的矸石层， 但仍然可能夹有较少的矿物质或结核，如图 2—1 所示。简单结构煤层反映出当初形成时，沼泽中植物遗体的沉积基本上是连续性的。 图 2—1 简单结构煤层 1—顶板；2—煤；3—底板；4—矿物质透镜体 (2)复杂结构煤层。复杂结构煤层中常含有较稳定的夹石层，少则一层，多则几层，如图 2—2 所示。复杂煤层反 映出当时泥炭沉积曾为间歇性，即在泥炭沉积后又沉积了泥砂，再后来又沉积了泥炭，而沉积的泥砂 则形成夹矸。 煤层中夹矸的厚度不一，从几厘米到几十厘 米。夹矸的层数多、厚度大，则影响采煤工作面采煤机割煤，也会影响煤的质量。 2.煤层的厚度 煤层的厚度指煤层顶底板之间的垂直距离。对于复杂煤层，我们在计算煤层厚度时还必须考虑夹  图 2—2 复杂结构煤层 1、3、5、7、9 —煤层； 2、4、6、8—夹矸层 4 矸的层数及总厚度。我国对不同的煤种规定的最小可采厚度是不同的。 根据开采技术特点，煤层按厚度分为以下 3 类： 薄煤层 ＜1.3m 中厚煤层 1.3～3.5m 厚煤层 ＞3.5m 生产工作中，习惯上将厚度 6m 以上煤层称为特厚煤层。 3.煤层的倾角 煤层的倾角是指煤层相对水平面的夹角。倾角对采煤方法和设备的选型有很大影响。根据倾角大小将煤层分为以下 4 类： 近水平煤层 ＜8° 缓倾斜煤层 8°～25° 倾斜煤层 25°～45° 急倾斜煤层 ＞45° 4.煤层的稳定性 任何煤层的厚度，实际上都是变化的，有时厚有时薄，甚至尖灭。根据厚度变化情况可将煤层分为下列四类： (1)稳定煤层。这种煤层在整个矿井开采范围内厚度均大于最小可采厚度，且厚度的变化有一定的规律性。 (2)较稳定煤层。在矿井开采范围内绝大多数煤层基本可采，而只有局部煤层不可采。 (3)不稳定煤层。这样的煤层厚度变化很大，有薄有厚，甚至尖 5 灭。经常出现不可采区域。 (4)极不稳定煤层。煤层常呈鸡窝状，断断续续分布，在井田范围内仅局部可采。 二、地质构造 煤层在形成时，一般都是水平或近水平的，在一定的范围内是连续完整的。但是，在后来长期的地质历史中，地壳发生了各种运动， 使煤层的空间形态发生了变化。我们把由地壳运动而造成的岩层的空间形态叫地质构造。 在矿井范围内，地质构造是多种多样的。简单概括起来可分为三种基本构造类型，即单斜构造、褶皱构造和断裂构造。各种构造简述如下： (一)单斜构造 在一个井田范围内，如果煤层大致向同一方向倾斜，这样的构