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煤矿地质学绪论一、煤矿地质学概述地质学地质学主要是研究地壳的科学。具体地讲，它是研究地壳的构造、物质组成、发展变化、以及矿产的形成和分布规律等内容的科学。现今地质学又分为许多有着一定联系、而又具有各自不同特点的学科，归纳起来可分为：静力地质学主要研究地壳的物质组成，包括结晶学、矿物学、岩石学。动力地质学主要是研究改变地壳地貌、地壳组成和构造变动的因素，包括构造地质学、大地构造学、新构造运动学、地貌学和地质力学等。历史地质学主要研究地壳发展和生物演化的历史及其演变规律，包括古生物学、地史学等。矿产地质学主要研究矿产的形成及其分布规律，它包括矿床学、水文地质学、矿山地质学、石油地质学、煤田地质学。此外还有地质学与其它学科相结合而产生的新学科，如地球化学、地球物理、数学地质和遥感地质。煤矿地质煤矿地质就是利用地质基础知识，研究煤的生成、煤的赋存状态、确定煤的资源储量及煤的用途，研究分析和解决影响矿井建设与采煤的地质因素，达到指导采掘工程的正常进行而发展起来的一门生产实践性较强的学科。二、煤矿地质学的特点及研究方法煤矿地质学是运用地质理论，解决煤矿地质问题的应用地质学，它与煤矿建设、开拓、开采紧密结合，是具有实践性很强的学科。研究方法遵循“实践—认识—实践”的认识过程来进行研究。一方面要进行大量的直接观察和实验，获得详尽的实际资料；另一方面将获得的大量资料不断加以“归纳、分析研究、判断、推理”，将感性知识上升到理性知识，然后再将得到的理性知识去指导实践，并在实践中加以验证、补充与修改，使之更加符合客观实际。因此，地质工作者需要采取观察、实验、归纳、总结、去粗取精，去伪存真、由表及里的建立一套完整的地质工作方法。三、煤矿地质与煤矿建井、地下开采、露天开采及煤矿测量的关系煤矿地质资料是煤矿建井、地下采煤、露天采煤的设计依据。煤矿地质工作不仅是新井建设，矿井持续生产、老矿挖潜、以及解决水、火、瓦斯、冒顶等矿井灾害问题的重要手段，同时又是指导煤矿安全正常生产不可缺少的重要依据。没有可靠的地质资料不可能做出正确的矿井设计，没有正确的地质工作就不能正确地进行建井与回采。由此可见，矿井地质工作在煤矿建井、煤矿生产过程中占有重要位置。煤矿地质工作是为露采、建井、地采服务的，同时又指导建井和采煤。它始终贯穿在露天剥离、建井、开拓、回采，直至矿井报废的全过程。如果掘凿一对竖井，由于地质资料错误致使井筒不能按期移交生产，或达不到设计目的；对地质资料了解不清，直接影响采煤方法的选择和采煤机械化的进行；如果资源储量估算不准确，将影响矿井服务年限和生产的正常接续；如果对水文地质条件、瓦斯的赋存、围岩压力，地质构造，地热等了解不清，将会带来严重的矿井灾害。煤矿地质与矿山测量必须密切配合，才能很好的为采矿服务。如确定开采范围、测定井口位置，标定钻孔位置，指导巷道掘进方向等必须与煤矿测量共同进行。第一部分矿物与岩石一、矿物1、矿物的概念矿物是在地质作用下，有一种元素或两种以上元素组合在一起，具有一定的外部形态、物理性质和比较固定的化学成分的自然物质。它使组成地壳岩石的基础。通常，自然物质多以固态存在于地壳中，少数呈液态（如石油、水银）和气态（如天然气）。自然界中，有一种元素组成的单质矿物，如自然金Au，铜Cu、石墨C等，也有两种以上的元素化合而形成的矿物，如石英SIO2，方解石caco3等。2、矿物的肉眼鉴定方法通常，对矿物肉眼鉴定的主要依据是矿物的形态、物理性质和化学性质等。（1）矿物的形态矿物的形态是指矿物的单体及集合体的形态。1）矿物单体的形态结晶习性矿物晶体在形成过程中，往往生成某一习见形态的趋势。根据矿物晶体在三维空间发育成的不同，可分为以下三类。①一向延伸：呈柱状、针状。如六方柱状的石英。②二向延伸：呈板状、片状、鳞片状。如片状云母、板状石膏等。③三向等长：呈粒状。如立方体的黄铁矿。晶面特征主要指晶面条纹。如立方体的黄铁矿晶面上条纹互相垂直，水晶的柱面上有平行的横纹。2）矿物集合体的形态矿物集合体的形态取决于个体形态和集合方式。常见的集合体的形态有针状、柱状、纤维状、板状等。（2）矿物的物理性质矿物的物理性取决于矿物的内部构造和化学成分。1)颜色颜色是矿物对光线中红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种波长的光波吸收的结果。由于矿物对各种波长的光波吸收不同，则呈现的颜色也就不同。取不吸收的可呈现黑色，基本不吸收的呈现白色，质吸收其中某些色光则呈现混合色。根据成因不同，颜色可分为以下三种：①自色指矿物本身固有的颜色。它是由矿物化学成分中含有的色素离子所引起的。自色比较固定，具有重要的鉴定意义。产生自色的另一个原因，使矿物晶体的结构构造引起的。②他色是指混入矿物中的带色杂质或气泡等所引起的颜色，它与矿物本身的内部构造和成分无关。他色随杂质成分的不同而发生变化。因而他物鉴定意义。③假色它是矿物表面的氧化薄膜或内部裂隙等原因而引起光线发生干涉所呈现的颜色。它与矿物本身的内部构造无关。2）条痕条痕是指矿物在无釉瓷板上刻划后所留下的粉末颜色，是矿物成分的反应。条痕色比矿物的颜色要固定，它可以消除假色，减弱他色，显示自色。条痕对不透明或深色矿物具有重要的鉴定意义。3）透明度透明度是指矿物透光能力的大小，也就是光线透过矿物的程度。①透明②半透明③不透明4）光泽是指矿物表面对光的反射能力。分以下四种：①金属光泽②半金属光泽③金刚光泽④玻璃光泽以上四种光泽是矿物在平坦的晶面、解理面或磨光面上所反射的光泽。当矿物表面不平坦或呈集合体时，主要有以下六种光泽：①油脂光泽②树脂光泽③蜡状光泽④土状光泽⑤丝绢光泽⑥珍珠光泽5）解理与断口矿物晶体在外力作用下沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。这样光滑的平面称为解里面。矿物受力后不沿一定方向裂开，而破裂成凹凸不平的面，称断口。解理分为：一向解理二向解理三向解理按解理出现的难易，解理面的大小和平整程度，将解理分以下五级：①极完全解理②完全解理③中等解理④不完全解理⑤极不完全解理6）硬度硬度是指矿物抵抗外力刻划、压入或研磨的能力。通常把矿物的硬度分为十级。每级用一种矿物作标准，这是中矿物称为矿物硬度计，也叫摩尔矿物硬度计。矿物硬度计7）比重根据比重将矿物分三类：①轻矿物比重小于2.5。盐矿、石膏等。②中等比重矿物比重小于2.5—4。方解石、长石、石英等。③重矿物比重大于4。黄铁矿、褐铁矿等。8）其它性质①磁性②弹性③导电性④压电性（3）矿物的化学性质二、岩石一种或一种以上矿物组成的集合体，称为岩石。根据岩石的成因，岩石可分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。1、岩浆岩岩浆岩石油熔融状态的岩浆侵入到地壳不同深度或喷出地表冷凝而形成的岩石。岩浆岩分为侵入岩和喷出岩两类。侵入岩又分为深成岩和浅成岩两类。根据sio2含量的多少，又将岩浆岩分为超基性岩、基性岩、中性岩和酸性盐。2、沉积岩沉积岩是由早期形成的岩浆岩、沉积岩、变质岩经过风化、剥蚀、搬运后，在一定地质条件下沉积、固结成岩而形成新的岩石。（1）沉积岩的一般特征1）沉积岩的构造沉积岩的构造是指其各个组成部分的空间分布，以及它们之间的相互排列关系。沉积岩的电性构造标志是层理构造，其次是层面构造。层理是指岩石的成分、颜色、结构沿垂直方向变化而表现出来的层状构造。他是沉积岩最重要的构造特征。层理的组成单位有小到大分为：细层、层系、层系组、岩层。层的分界面，成为层面。根据岩层中层理的形态，可分为以下三种类型：①水平层理②波状层理③斜层理和交错层理此外还有层面构造：波痕、雨痕、泥裂、印足和虫迹。2）沉积岩的结构沉积岩的结构是指组成岩石矿物颗粒大小、形状及颗粒间的相互组合关系。根据沉积岩的成因，其结构可分为以下四种：①碎屑结构它是指碎屑物质颗粒被胶结物胶结起来的一种结构。分为类、砾质结构、砂质结构和粉砂质结构。组成这种结构的岩石，其组成可分为两个部分：一部分是碎屑颗粒，另一部分是胶结物，胶结物主要包括：泥质的、钙质的、硅质的和铁质的。②泥质结构③鲕状结构和豆状结构④生物结构3）颜色颜色是沉积岩的一个重要特征，在煤矿常作为识别地层，对比岩层标志之一。4）化石5）结核结核是指岩石中一种在成分上、结构上与周围岩石有明显区别的矿物集合体。6）包裹体是指有棱角、或大小混杂的松软岩石碎块夹杂在其它岩石中，这种岩石碎块称为包裹体。（2）沉积岩的分类按成因和物质成分的不同，沉积岩可分为三大类：碎屑岩类，粘土岩类和化学岩及生物化学岩类。在对砂岩进行鉴定时，要描述其颜色、矿物成分、颗粒大小、滚圆度、分选性、胶结物的成分、层理、包裹体、结核及化石的种类及保存程度。3、变质岩地壳上已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩），由于高温、高压和外来物质的渗入，而引起其化学成分，结构及构造的改变，形成新的岩石，成为变质岩。第二部分地史学的基本知识一、地质年代单位及年代地层单位的概念划分地质年代和地层系统，对研究地壳的矿物、岩石和生物界等演化具有重要的理论意义，并对找和勘查矿产资源，矿山开采均具有重要意义。地质学把地壳的历史划分为宙、代、纪、世、期、时六个地质年代单位。地层一般是指某一时代形成的一套成层岩石，就称那个时代的地层。因此地层是有时间概念和新老空间关系的。而岩层是没有时间概念的。将地层划分不同级别的单位，称为地层单位。已形成地层时间为主要划分依据的地层单位，称为年代地层单位。年代地层单位与地质年代单位相对应，从大到小依次为宇、界、系、统、阶、时间带六个等级。二、地层的接触关系由于地壳运动，使地表隆起的地区发生剥蚀作用，后又变成凹陷地区，进行沉积作用，形成新的岩层。新老岩层之间的接触关系分为整合、假整合和不整合三种。1、整合2、假整合（平行不整合）3、不整合（角度不整合）第三部分地质构造一、地质构造的概念原始形成的沉积岩层，其产状一般是水平，并在一定分布范围内连续完整。但是在野外见到的沉积岩层，是以受地壳运动的影响而发生了倾斜、褶皱，有的还发生了断裂，火焰断裂面产生了位移。这种由地壳运动而造成的岩层或岩体的原始产状和原始形态的改变，称为地质构造变动。发生构造变动的岩层或岩体，形成了各式各样的构造形态（如褶皱、裂隙、断层），称为地质构造。二、单斜构造在一定范围内，一系列岩层大致向同一方向倾斜，这种构造形态称为单斜构造。1、岩层的产状要素岩层在地壳中的空间位置和产出状态，称为岩层的产状。岩层的产状，是以岩层层面在空间的方位与水平面的关系来确定的。通常是用岩层的走向、倾向和倾角等产状三要素来表示。(1)走向倾斜岩层的层面与水平面的交线，称为走向线。走向线上各点的高程都相等。走向线两端延伸的方向，称为岩层的走向。走向就是表示倾斜岩层在水平面上的延伸方向。当岩层是个平面时，其走向线为一条直线，各点走向不变；当岩层为曲面时，其走向线为一条曲线，各点走向不同。（2）倾向岩层层面上垂直于走向线，并沿岩层层面倾斜向下引出的直线，叫真倾斜线。真倾斜线在水平面上的投影线所指岩层向下倾斜的方向，就是岩层的倾向。（3）倾角真倾斜线与其在水平面上的投影线的夹角，叫倾角。2、地质罗盘及使用地质罗盘的主要部件是磁针和倾斜仪。磁针静止时所指的方向为磁南和磁北，常与地地理上的南北不一致，它们之间有一个偏离角，这个叫称为磁偏角。三、褶皱构造当岩层在水平方向积压力的长期作用下，发生塑性变形而形成的波状弯曲。这种构造形态称为褶皱构造。褶皱构造中岩层的一个弯曲，称为褶曲。褶曲是褶皱构造的基本单位。1、褶曲的基本形态褶曲的基本形态分为背斜和向斜。2、褶曲要素褶曲的基本组成部分及相互关系的几何要素，如核部、翼部、轴面、轴、枢纽等统称为褶曲要素。图2。四、断裂构造岩层受力后产生变形，当作用力达到或超过岩层的强度极限是时，岩层的连续完整性遭到破坏，则在岩层的一定部位和一定方向上产生断裂，沿断裂面两侧岩块未发生显著位移或发生显著相对位移的，这些构造统称为断裂构造。断裂构造分为裂隙和断层两种。1、裂隙又称节理，岩层断裂后，两侧岩层未发生显著位移的断裂构造，称为断裂。裂隙的分类：原生裂隙和此生裂隙。此生裂隙又包括非构造裂隙和构造裂隙。构造裂隙又包括张裂隙和剪裂隙。裂隙与煤矿生产的