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煤矿开采概论

2010年元月

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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

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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。

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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

图2—2复杂

米。夹矸的层数多、厚度大，则影响采煤工作面采

结构煤层

煤机割煤，也会影响煤的质量。

1、3、5、7、9

2.煤层的厚度