03郭繁第三章煤矿地质与安全1.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《03郭繁第三章煤矿地质与安全1.ppt》由用户(hwpkd79526)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 03 第三 煤矿 地质 安全
- 资源描述:
-
1、第三章第三章 煤矿地质与安全煤矿地质与安全数控教研室数控教研室郭繁郭繁教学内容 第一节 地史的基本知识 第二节 煤与含煤岩系 第三节 地质构造及其对煤矿生产的影响 第四节 水文地质及其对煤矿生产的影响教学要求1、地质构造及其对煤矿生产的影响2、水文地质及其对煤矿生产的影响重点与难点 了解地史的基本知识和含煤岩系;掌握地质构造的类型及其对煤矿生产的影响;掌握水文地质对煤矿生产的影响第一节 地史的基本知识 地史主要是研究地壳在时间上和空间上发生发展的历史。地球自诞生以来已46亿年的时间,在这漫长的时间里,地球经历了一个极其复杂而连续地向前发展的过程。研究地壳物质的改变,生物的演化发展,对地质历史时
2、期的地壳运动、古气候条件、古地理环境和生物演化特点,以及矿产的形成和分布规律的了解都有十分重要的意义,有利于矿产资源的寻找、勘探与开发。一、岩层中的地史信息(一)古生物及古生物信息1、古生物与化石 古生物是指生存于地质历史时期,至今绝大部分已绝灭的生物。古生物的分类基本是根据现今生物分类单位进行。界是生物最大的分类单位,生物分动物界和植物界。界以下的分类单位依次为门、纲、目、科、属、种,种是生物分类的基本单位。地球上的生物界在演化发展过程中,不断进化,新的属种不断出现,旧的属种不断淘汰,大多数属种只存在于地史上的一定时间内,形成生物发展的阶段性。一般来说,生物演化的总趋势是由简单到复杂、由低级
3、到高级,呈现阶段性、上升进步性及不可逆性,给地层划分对比提供了依据。一、岩层中的地史信息(一)古生物及古生物信息 化石是指保存在地层中的古生物遗体和遗迹,遗体指生物体的本身部分,如植物的根、茎、叶和动物的骨骼、甲壳等,由遗体形成的化石称遗体化石;遗迹是被保存下来的生物生活活动的痕迹,如足迹、爬痕、粪便等,由遗迹形成的化石称遗迹化石。一、岩层中的地史信息(一)古生物及古生物信息 地质历史中的化石种类繁多,但能够保存下来成为化石的只是很少一部分,绝大部分生物遗体都被各种地质作用和生物作用所破坏。能够保存下来成为化石的必要条件是:)生物体有难以损坏的硬体(如动物的外壳、骨骼、牙齿、角、鳞等),或有较
4、难以溶解的有机质(如植物的纤维等);)生物死亡后遗体要迅速被沉积物所掩埋,以免遭受各种地质作用和生物的破坏。一、岩层中的地史信息(一)古生物及古生物信息2、古生物信息 由于古生物呈现阶段性、上升进步性及不可逆性的特点,以及古生物的存在与其特定的环境相适应,不同环境下古生物的自身结构也各不想同的性质,运用古生物化石对地层进行划分与对比。一、岩层中的地史信息(一)古生物及古生物信息(二)地层信息 地层是在地壳发展演化过程中,按时间先后逐层形成的,因此先形成的老地层位于下部,后形成的新地层位于上部。这种老地层在下,新地层在上的自然排列规律,称为地层层序律。在地层比较稳定和地质构造比较简单的地区,地层
5、层序是符合地层层序律的,称为正常层序;在地壳运动剧烈和地质构造复杂的地区,一部分地层层序发生了上下倒置,称为非正常层序,也称为倒转层序。一、岩层中的地史信息(三)构造信息 地层之间的接触关系和侵入体的穿插关系也是岩层信息的重要方面。一次大的地壳运动前后,在自然地理、生物面貌以及沉积物物质上均有显著差异,我们可以利用地层之间的接触关系和侵入体的穿插关系来确定地层之间形成的先后顺序。由于地壳运动,使地表隆起的地区发生剥蚀作用,后又变成拗陷地区,进行沉积作用,形成新的岩层。新老岩层之间的接触关系,如整合、假整合、不整合接触,反映了地壳运动的性质和特点。一、岩层中的地史信息(1)整合接触 当某个地区在
6、某一地质时期内,地壳处于连续下沉,或者虽然是在上升,但没有超过水下侵蚀基准面,致使这个地区的地壳升、降运动与沉积作用处于相对平衡状态,沉积连续进行。形成的上下两套新老地层在岩性和古生物演化上基本上是连续而逐渐过渡的,在岩层产状和构造形态上,基本上是一致的。这种新、老两套地层之间的接触关系,称为整合接触。一、岩层中的地史信息一、岩层中的地史信息(三)构造信息(2)假整合接触 假整合接触又称为平行不整合接触。当某各地区,地壳下沉并接受一段时间的沉积后,地壳又平缓上升,已沉积的地层遭到较长时间的剥蚀,出现了明显的沉积间断,但并没有发生明显的倾斜、褶皱和断裂变动,后来,地壳又重新下沉,接受新的沉积。这
7、种新老两套地层之间的接触关系,称为假整合接触。在地层柱状图上用断线表示,在地质图和地质剖面图上都是用实线表示。一、岩层中的地史信息(三)构造信息(3)不整合接触 不整合接触又称为角度不整合或斜交不整合接触。当某个地区,在下伏较老地层形成之后,地壳并非平缓上升,而是发生较为强烈的倾斜、褶皱、断裂变动,甚至伴随有岩浆活动和变质作用,致使地壳隆起,遭受剥蚀,造成沉积间断;而后,地壳又下沉,接受沉积,形成一套新的地层覆盖在下伏不同时代的较老地层之上。这种新老两套地层之间的接触关系,称为不整合接触。在地层柱状图上用曲折线表示;在地质图和地质剖面图上用实线(或在实线的新地层一侧加上虚线)表示。一、岩层中的
8、地史信息(三)构造信息(四)岩石信息 岩石信息是以岩石的颜色、成分、结构、构造等特征为基础,来了解和推测古地质环境。在一定的地区内,同一地质时期沉积的岩层是在相似的自然地理环境中形成的,因而这些岩层具有相似的岩性特征;而不同地质历史时期沉积的岩层,由于地壳运动、沉积环境发生变化,是岩石的岩性特征上也有变化,因此,在沉积环境比较稳定的井田范围内,可以根据明显的岩性特征来划分对比地层,并说明当时的古地理环境。一、岩层中的地史信息二、地层的划分与对比及地质年代表(一)地层划分与对比的概念1、地层划分 地层的划分是地层学的一项基础任务,也是地质工作的基础。其目的在于确定区域地层层序和建立相应的地质年代
9、系统。我们把一个地区的岩层,按其形成的先后顺序、岩性、化石等特征归纳成不同级别的地层单位,建立区域地层层序,了解该区域地层在时间上的变化规律,称为地层划分。2、地层对比 在地层划分的基础上,将不同地区(或剖面)的地层进行比较,论证其地质时代、地层特征和地层层位的对应关系,即为地层对比。在实际工作中,由于特征和依据不同,有不同种类的对比。例如:岩石地层对比是论证岩性特征和岩石地层位置是否相当;年代层对比是要论证地层的地质年龄和年代地层单位的位置是否相当;生物地层对比是要说明含化石层的化石内容和生物地层位置是否相当。地层划分与对比两者在原则和依据上是同一的,在方法上是有密切联系的。二、地层的划分与
10、对比及地质年代表(一)地层划分与对比的概念(二)地层划分与对比的方法1、岩石地层学方法 凡是以地层的岩性特征为主要研究内容,以岩性界面变化为准,划分地层,是建立区域地层层序的主要方法统称为岩石地层学方法。岩石特征主要指岩性、岩石组合、岩相、岩层的横向展布和岩石的变质程度等。根据岩石特征的相似程度,对地层进行划分,并建立岩石地层系统。二、地层的划分与对比及地质年代表 标志层是地层中厚度不大、岩性稳定、特征明显、容易识别的岩层或矿层。如含煤地层中常见的灰岩、砂砾岩、砾岩、凝灰岩及厚煤层等。用标志层来划分对比地层,是一种有效的工作手段。二、地层的划分与对比及地质年代表(二)地层划分与对比的方法2、生
11、物地层学方法 生物地层学以地层所含生物化石为主要研究内容,以生物群的交递变化为准划分地层。由于生物演化具有全球的同时性和一致性,所以生物地层研究是确立地质时代表的重要手段。生物演化的前进性、不可逆性、阶段性和空间上的同一性均属生物演化的基本规律,也是利用古生物化石划分地层单位、确定地层相对年代和进行远距离对比的理论依据。二、地层的划分与对比及地质年代表(二)地层划分与对比的方法 在地史时期,生物界的各门类生物中,那些演化迅速、地质历程短、地理分布广、数量丰富、易于鉴别的古生物化石称为标准化石,如笔石、菊石、牙形石等。利用这些标准化石有效地划分地层,进行广泛的区域地层对比的方法,即为标准化石法。
12、标准化石法的优点是简便、易行、经济,是生物地层划分最常用的方法。二、地层的划分与对比及地质年代表(二)地层划分与对比的方法3、接触关系分析法 当某地质时期某地的地壳连续发生沉降,该区连续接受沉积,形成一套很厚的连续沉积的地层;当某地质时期某地地壳发生上升运动,于是该区遭受剥蚀,发生长时期沉积中断,因而缺失这一地质时期的地层;当某一地区发生强烈地质运动时,使原来大致呈水平状态的地层,变得倾斜、直立、甚至倒转。正因为存在上述几种情况,因此不同时代形成的地层间接触关系也分为三种:整合、假整合、不整合。二、地层的划分与对比及地质年代表(二)地层划分与对比的方法4、古地磁学方法 岩石在形成过程中因磁场的
13、影响获得磁性,并顺着当时的地磁场磁力线方向磁化,岩石的磁化即时经过长期的变化也不会消失,这种与现代地磁场无关的岩石磁性称为剩余磁性。它反映了地质历史时期的地磁场情况。通过对比不同时期的古地磁个位置,可以了地壳不同部分相对位移的情况,以及根据古地磁场反转周期来确定岩石形成时代。二、地层的划分与对比及地质年代表(二)地层划分与对比的方法5、放射性同位素地质年龄测定法 在生物出现以前无法利用古生物学等方法来研究地层的时代;此外,岩浆岩和变质岩中不含古生物化石,且大多数不象沉积岩一样成层状,无法直接确定它们的形成时代。同位素年龄法弥补了这方面的缺陷,它是利用岩石中放射性同位素衰变产物的含量,来计算各种
14、岩石、矿物形成的实际年龄。二、地层的划分与对比及地质年代表(二)地层划分与对比的方法1、岩石地层单位 在划分地壳岩层层序时,根据岩石所具有的特征或属性的差异,把单独一个地层,或若干个有关地层划分出来,看作是一个地层体,这就是一个地层单位。以地层的岩石的岩性、岩相和变质程度均一的岩石构成的三度空间岩层体作为划分依据的地层单位,称为岩石地层单位。它一般是适用于地区性的地层单位。岩石地层单位包括群、组、段、层四个级别。二、地层的划分与对比及地质年代表(三)地层单位的分类2、生物地层单位 生物地层单位是根据地层中所含的相同生物化石内容和分布特征,并与相邻化石有别的三度空间岩层体而划分出来的地层单位。对
15、一个地区的地层划分来说,生物地层单位并不是普遍建立的,那些缺少化石的地层,无法建立生物地层单位,因而各生物地层单位之间也不一定是相互连接的。生物地层单位不再分级,统称生物带。二、地层的划分与对比及地质年代表(三)地层单位的分类3、年代地层单位 年代地层单位以地层的地质年代归属为主要研究内容,以时间界面为准划分地层,与地质年代表一致是建立地层系统的基本要求。按地史中生物演化的阶段可建立六个级别的年代地层单位,它们分别是:宇、界、系、统、阶、时间带。相对应的地质年代单位是宙、代、纪、世、期、时。二、地层的划分与对比及地质年代表(三)地层单位的分类 年代地层表是由岩石的不同特征或属性将岩层层序划分为
16、各类单位(宇、界、系、统、阶、时间带)组成的地层表。而地质年代表则是以地质时间单位(宙、代、纪、世、期、时)组成时间表;但它们之间具有严格的对应关系。把全世界的年代地层与地质年代结合起来,形成一个表,称为地质年代表。二、地层的划分与对比及地质年代表(四)年代地层表与地质年代表三、三、地壳演化简史地壳演化简史 地球形成至今已有45亿年。距今4538.5亿年冥古代(宙),无岩石记录。(一)太古宙(一)太古宙(Ar):):38.5亿年25亿年。由于经历了多次强烈的地壳运动和岩浆活动,这个时代的地层(太古宇)均已强烈褶皱,形成厚度较大、变质程度较深的一套变质岩系:片麻岩、结晶片岩。在太古宇,世界各地均
17、发现有主要的铁矿,我国鞍山式铁矿产于此地层中。地壳运动:中期鞍山运动;末期阜平运动 太古宇已发现原始细菌化石。(二)元古宙(二)元古宙(Pt)255.7亿年 元古宙分三个代:古元古代、中元古代、新元古代。对应的地层分别为古元古界、中元古界和新元古界。在新元古代中、晚期,发生了蓟县运动,华北地区地块抬升,缺失震旦系沉积。气候为温暖(早期)-寒冷(末期),末期为历史上第一个冰期。生物界的特征是:植物界高级藻类的进一步繁育,出现了石煤(藻类形成)。三、三、地壳演化简史地壳演化简史(三)古生代(三)古生代 从距今6亿年-2.3亿年,历时3.7亿年。古生代包括六个纪:既、O、S D、C、P 早古生代 晚
18、古生代1、寒武纪、寒武纪 早古生代第一个纪,主要特征是生物界的显著繁盛和化石的大量保存,以三叶虫纲化石为重要。2、奥陶纪:、奥陶纪:O 地史上大陆地区广泛遭受海侵的时代,海生无脊椎动物达到繁盛时期,动物:珊瑚、三叶虫、腕足类;植物:藻类。三、三、地壳演化简史地壳演化简史3、志留纪和泥盆纪、志留纪和泥盆纪志留纪:志留纪:S 早古生代最后一个纪。泥盆纪:泥盆纪:D 晚古生代第一个纪。S、D期华北为风化剥蚀,没有相应的地层。4、石炭纪和二叠纪、石炭纪和二叠纪 石炭、二迭纪海生无脊椎动物仍占重要地位,筳类是这个时期最重要的标准化石,两栖类也有很大发展。植物方面:陆生孢子植物极为繁盛,为成煤提供了丰富的
19、原始物质,所以C、P是地质历史上第一个重要的聚煤期。三、三、地壳演化简史地壳演化简史(四)中生代(四)中生代(Mz)时间2.3亿年0.65亿年,历时1亿7千万年,分三叠纪(T)、侏罗纪(J)、白垩纪(K)。由于植物的繁盛,为煤层的聚集提供了丰富的原料,至此中生代成为地球发展历史中第二个重要的聚煤期。三、三、地壳演化简史地壳演化简史(五)新生代(五)新生代 地球演化历史上最新的一个阶段,从0.65亿年今。全新统Qh 第四系 (Q)更新统Qp新生界(Kz)上第三系N 未固结成岩 第三系 (R)下第三系E 固结成岩 大规模的地壳运动发生在新生代中、晚期,喜马拉雅山是最著名的代表,因此,又叫喜马拉雅运
20、动。生物演化方面:哺乳动物和被子植物。成为地质历史上第三个重要的成煤期。人类的出现。三、三、地壳演化简史地壳演化简史 在煤矿中遇到的岩石几乎都是沉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。那么学等工业极其重要的原料。那么煤是煤是怎样形成的怎样形成的呢?呢?第二节 煤与含煤岩系 成煤的物质成煤的物质古代植物遗体古代植物遗体 成煤的过程:成煤的过程:第一阶段第一阶段泥炭化阶段泥炭化阶段 (植物遗体(植物遗体泥炭层)泥炭层)第二阶段第二阶段煤化阶段煤化阶段 (泥炭
21、层(泥炭层褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤)无烟煤)一、成煤作用 成煤的物质条件:成煤的物质条件:植物条件植物条件大量植物的繁殖大量植物的繁殖气候条件气候条件温暖和潮湿的气候温暖和潮湿的气候地理环境地理环境大面积沼泽地带大面积沼泽地带地壳运动地壳运动地壳的缓慢沉降地壳的缓慢沉降(沉降速度与植物遗体堆积速度相平衡)(沉降速度与植物遗体堆积速度相平衡)煤层形成以后煤层形成以后,在一定深度在一定深度以一定的层数、厚度、结构及以一定的层数、厚度、结构及形态保存下来,这就是煤层的形态保存下来,这就是煤层的埋藏特征。埋藏特征。二、煤层埋藏特征 1)煤层埋藏深度:2)煤层层数:3)煤层形态:0-20000-2000多
22、米多米一层一层 -几十层几十层 层状层状 似层状似层状(藕节状、串珠状)藕节状、串珠状)非层状非层状(鸡窝状、扁豆状、马尾状)(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,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
23、3.5m小于1.3m大于3.5m7)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 煤的物理性质与成煤的原始物质、聚积环境及煤的变质程度、煤岩成分等有关。因此,研究煤的物理性质,有助于了解煤的成因、变质程度等。煤的物理性质主要包括颜色、条痕、光泽、硬度、脆度、密度、裂隙及导电性等三、煤的物理性质1颜色 颜色是指煤新鲜表面的自然色彩。煤的颜色与成煤的原始物质、变质程度等有关。腐植煤的颜色,随煤的变质程度增高而变化,如褐煤为褐色、深褐色、黑褐色;烟煤为黑色;无烟煤为灰黑色,常带古铜色或钢灰色彩。腐泥煤颜色
24、较浅,一般为褐色、褐黑色或灰色。三、煤的物理性质 2条痕 条痕是煤研成粉末的颜色,也称为粉色。煤的条痕略浅于颜色,但变化又较颜色固定。腐植煤的条痕,随煤的变质程度增高而加深,如褐煤为棕色;烟煤为棕色到黑色;无烟煤为灰黑色。三、煤的物理性质 3光泽 光泽是指常光下煤新鲜表面的反光能力。煤的光泽与成煤的原始物质、煤岩成分及变质程度等有关。腐植煤随变质程度的增高光泽增强,如褐煤无光泽或暗沥青光泽;烟煤为沥青光泽、玻璃光泽到金刚光泽;无烟煤为似金属光泽。腐泥煤光泽暗淡。三、煤的物理性质 4硬度 硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。外加机械作用力不同,煤的硬度表现也不一样,刻划硬度(用矿物中的摩氏硬度计刻
25、划煤)介于14之间。三、煤的物理性质 5脆度 脆度是指煤受外力作用而破碎的性质。腐植煤的脆度,随煤变质程度的不同而变化,一般中变质的肥煤、焦煤、瘦煤的脆度最大;无烟煤的脆度最小;长焰煤和气煤的脆度较小。三、煤的物理性质 6、密度 密度是指单位体积煤的质量。单位为g/3。其可分为真密度和视密度两种。真密度体积不包括煤内部的孔隙,而视密度体积则包括煤内部的孔隙。煤的视密度(容重)是煤层储量计算的重要参数。一般褐煤的视密度为1.051.20;烟煤的视密度为1.201.40;无烟煤的视密度为1.351.80。三、煤的物理性质7裂隙:煤中裂隙按成因可分为内生裂隙和外生裂隙两种。8导电性:导电性是指煤传导
展开阅读全文