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11瓦瓦斯斯地地质质学学主讲主讲11魏国营魏国营教授教授主讲主讲22贾天让贾天让讲师讲师2第一节煤体结构特征和分类第二节煤体变形和构造煤分布第三节煤的变质作用第四节构造煤结构演化和力化学作用第五章煤体结构与构造煤23第一节煤体结构特征和分类第二节煤体变形和构造煤分布第三节煤的变质作用第四节构造煤结构演化和力化学作用第五章煤体结构与构造煤4基本概念1.煤体结构指煤层在地质历史演化过程中经受各种地质作用后表现的结构特征。煤原生结构煤构造煤是指保留了原生沉积结构和原生构造特征的煤层。是煤层在构造应力作用下，发生成分、结构和构造的变化，引起煤层破坏、粉化、增厚、减薄等变形作用和煤的降解、缩聚等变质作用的产物。2.35基本概念构造煤碎裂结构粉粒结构3.碎粒结构糜棱结构碎裂煤粉粒煤碎粒煤糜棱煤宏观结构6一、原生结构煤及其煤岩学特征一、原生结构煤及其煤岩学特征原生结构煤（即原生煤，亦称为非构造煤）是指煤层未受构造变动，保留原生沉积结构、构造特征，煤层原生层理完整、清晰，仅发育少量内生裂隙和外生裂隙。显微镜下显微组分分层排列，界限清晰。原生结构煤的煤岩成分、结构、构造、内生裂隙清晰可辨。煤岩学中，煤的成分、结构、构造一般是对原生结构煤而言的，且有宏观和显微之分。第一节第一节煤体结构特征与分类煤体结构特征与分类47abcdef原生结构煤8表5-2烟煤、无烟煤的宏观煤岩组分(据E.Stach等，1982)类似烛煤，但外表微带褐色，条痕为褐色藻煤暗淡或微油脂光泽，黑色，均匀的，非层状，很硬，贝壳状断口，黑色条痕烛煤腐泥煤丝绢光泽，黑色，纤维状，软，很脆丝煤暗淡，黑色或灰黑色，坚硬，表面粗糙暗煤光亮，黑色，很细的层状亮煤光亮，黑色，易碎，常具有裂缝镜煤腐殖煤宏观鉴别特征煤岩成分煤的类型59表表55--99煤体结构类型的四类划分煤体结构类型的四类划分易突出＞20＜0.3极易捻搓成粉末或粉尘构造、揉皱镜面发育煤被揉搓捻碎的更细小，主要粒级在1mm以下光泽暗淡，原生结构遭到破坏透镜状、团块状、与上下分层呈构造不整合接触糜棱煤Ⅳ易突出＞15＜0.3易捻搓成mm级碎粒或煤粉构造镜面发育煤被揉搓捻碎、主要粒级在1mm以上光泽暗淡，原生结构遭到破坏透镜状、团块状、与上下分层呈构造不整合接触碎粒煤Ⅲ过渡10～150.8～0.3可捻搓成cm、mm级碎粒煤体被多组互相交切的裂隙切割，未见揉皱镜面呈现棱角状块体，但块体间已有相对位移煤岩类型界限清晰，原生条带状结构断续可见层状、似层状、透镜状，与上下分层整合接触碎裂煤Ⅱ非突出＜10＞0.8捏不动或成cm级碎块内、外生裂隙均可辩认，未见揉皱镜面呈现较大的保持棱角的块体，块体间无相对位移煤岩类型界限清晰、原生条带状结构明显层状、似层状、与上下分层整合接触原生结构煤Ⅰ突出危险程度瓦斯放散指数ΔP坚固性系数f手试强度裂隙、揉皱发育程度煤体破碎程度光泽和层理赋存状态和分层特点类型类型号二、构造煤及其煤岩学特征二、构造煤及其煤岩学特征10碎裂煤1)碎裂结构煤被密集的次生裂隙相互交切成碎块，但碎块之间基本没有位移，煤层原生层理基本可见，时断时续。碎裂结构常常位于原生结构与碎粒结构的过渡部位。6112)碎粒结构煤被破碎成粒：主要粒级大于1mm。大部分煤粒由于相互位移摩擦失去棱角，煤层原生层理被破坏，层理不清，裂隙较发育，煤层煤体主要呈粒状。碎粒结构往往紧靠碎裂结构分布，常常距离煤层顶板或底板一定距离，也常常位于断裂带的中心部位。123)糜棱结构煤被破碎成很细的粉末，主要粒级小于1mm。有时被重新压紧，煤层原生层理完全被破坏，已看不到煤层原生层理和节理，滑移面、摩擦面很多，煤体呈透镜体状、粉状、鳞片状，极易捻成粉末。糜棱结构煤是强挤压、剪切破坏的束缚，常出现在压应力很大的断裂褶皱带中。713表5-10煤的破坏类型分类表土状1、土状构造，似土质煤如断层泥状暗淡Ⅴ类煤（全粉煤）可捻成粉末，疏松粒状节理失去意义，成粘块状1、粒状或小颗粒胶结而成，形似天然煤团暗淡Ⅳ类（粉碎煤）用有手捻成粉末，硬度低参差及粒状有大量擦痕节理不清，系统不发达，次生节理密度大1、弯曲成透镜状构造2、小片状构造3、细小碎块，层理较紊无次序半亮与半暗Ⅲ类煤（强烈破坏煤）用手极易剥成小块，中等硬度参差多角节理面有擦纹、滑皮，节理平整，易掰开次生节理面多，且不规则，与原生节理呈网状节理1、尚未失去层状2、条带明显，有时扭曲，有错动3、不规则块状，多棱角有挤压特征亮与半亮Ⅱ类（破坏煤）坚硬，用手难以掰开参差阶状，贝状，波浪状有充填物（方解石），次生面少，节理、劈理面平整一组或二到三组节理，节理系统发育，有次序层状构造，块状构造，条带清晰明显亮与半亮Ⅰ类（非破坏煤）强度断口性质节理面性质节理性质构造及构造特征光泽破坏类型14第一节煤体结构特征和分类第二节煤体变形和构造煤分布第三节煤的变质作用第四节构造煤结构演化和力化学作用第五章煤体结构与构造煤815一、煤体变形机制自学第二节第二节煤体变形与构造煤分布煤体变形与构造煤分布16二、构造煤分布（一）顺煤层剪切带对构造煤分布的控制顺煤层剪切带是指沿煤层发育的剪切面与煤层以小角度相交或者近于平行的剪切带。顺层剪切带也叫逆掩断层、顺层断层、缓倾角断层、层滑构造等。15°45°H=0.95230°30°H=0.910°0123m图3－59平顶山矿区东部戊9-10煤层顺层剪切带9图5—14焦作二1煤层顺煤层剪切带（构造煤为标志）....................................泥岩构造煤粉砂岩大花炭粉砂岩小花炭煤玉小花炭粉砂岩构造煤泥岩0.5-100.01-0.051.5-2.51.0-2.00.05-0.80.05-0.30.3-0.90.01-0.050.05-1.30.05-0.81110987654321分层名称柱状厚度序号182．波状起伏的顺煤层剪切带一些影响带较窄但范围较大的顺煤层剪切带在剖面上波状起伏，剪切面产状变化较大。85°1231－正断层；2－逆断层；3－粉砂岩；图5-15波状起伏的顺煤层剪切带（四川省白皎矿K3煤层）10193．顺煤层剪切带选层性顺煤层剪切带的发生具有选层性。这一特性决定于煤层的岩石力学强度差异及其煤层所在构造剖面中的位置。根据其选层的级别可以分为三种：煤层、煤系和构造层。在同一煤层中，剪切优先选择以镜质组为主的光亮型煤分层中。在一个煤组或煤系中，当煤层层间距及岩石组合类型大致相同时，顺煤层剪切带优先发生在厚度较大的煤层中在一个构造层内，顺煤层剪切带一般多发生在两组岩层强度差异性较大的界面附近，煤层是弱面，滑动构造常选择在煤层顶板或底板。图5-16芦店滑动构造剖面图+4000-400-800煤芦F12煤马鸣寺月台断层5000mTPT1T1O2O2PP1-PPPt3222121211ZCNW100寨脖断层二1二1CCC+PF1F告F232P23P23P212T1T1T1T134T1T12T13T11P12P21-1P21201105001201212009120071201012006CK5N31°WＳ32.5°Ｅ一1煤二1煤12008芦告F10F27告告F30芦F1-2告F2告F3告F27图5-17告成矿井１２线剖面图1121（二）切层断层对构造煤分布的控制断层使构造煤呈现带状分布，构造煤厚度的增加和分布的范围，与断层性质、断层落差有关。图5－18平顶山八矿丁5-6—12290迎头断面图5－19平顶八矿丁5-6—12230采面断层点剖面22图5－20平顶山八矿丁5-6—12230断层素描图5－21平顶山八矿丁5-6机巷断层素描12图5－22顺煤断层与切层断层的关系（平顶山矿区八矿戊9-1012121采面）图5－23平顶山八矿己15—13160顺煤断层与切层断层关系图1234mH=0.65...........................200°∠30°012m175°60°H=0.8355°24图5－24断层与构造煤的关系(平顶山十二矿16041风巷联络巷南52米处)SE50°H=0.20mNS1325第一节煤体结构特征和分类第二节煤体变形和构造煤分布第三节煤的变质作用第四节构造煤结构演化和力化学作用第五章煤体结构与构造煤26一、煤的深成变质作用二、煤的岩浆变质作用三、煤的动力变质作用第三节第三节煤的变质作用煤的变质作用1427温度、压力及其作用持续的时间是引起煤发生变质作用的三个主要因素，而其中起主导作用的是温度。因此，根据热量的来源和作用方式的不同，可将煤的变质作用划分为不同的类型。最常见的即深成变质作用和岩浆变质作用。第三节第三节煤的变质作用煤的变质作用28一、煤的深成变质作用煤的深成变质作用是指沉降到地下深处的煤层，受到地热及上覆岩系产生的静压力的作用，发生了变质程度随深度增加而增加的变质作用。煤的深成变质作用在大区域内使煤普遍发生变质作用，它的影响范围最为广泛，因此又称为区域变质作用。煤的深成变质作用主要是由地热引起的，所以也称热变质作用。1．煤变质程度的垂直分带性—希尔特规律随着地层深度的增加而煤的挥发分（Vdaf）有规律地减少，煤的变质程度则有规律地增高，此规律称为希尔特规律。15292．煤质的水平分带煤质水平分带是倾斜煤层的煤质垂直分带在平面上的反映（图5—26）。图5—26煤质分带示意图（据杨起、韩德馨，1979）30图5-27华北某煤田煤变质程度的水平分带性（据孙平，1996）1—地层界线；2—煤田边界；3—煤变质程度16313．煤的深成变质作用与上覆岩层的关系在深成变质作用中，煤的变质程度随煤系及上覆岩系厚度的增大而增高。如在其它条件大致相同的情况下煤系的沉降幅度（厚度）愈大，煤的变质程度就愈高。如煤系厚度大致相同的情况下，上覆岩系厚度愈大。煤的变质程度也愈高。32在使用煤系上覆岩系厚度影响煤变质程度的规律时，应根据不同情况作具体分析，并注意以下两种情况：（1）上覆岩系与煤系为连续沉积或仅有短暂的沉积间断，并与煤系共同褶皱，同属于一个构造形态时，可以认为上覆岩系的厚度对煤变质程度有直接影响，并可与煤系厚度等同看待，直接使用。（2）上覆岩系是在煤系形成之后，或是煤系褶皱之后沉积的，即不属于同一构造形态时，上覆岩系厚度对煤变质程度影响的大小，取决于上覆岩系厚度和形成的早晚，一般来说上覆岩系厚度大，形成早的，对煤变质程度的影响就大，反之就小。17334．煤的变质程度随赋存深度加大而增高煤的变质程度与现在的埋藏深度也有关系，即当地层厚度相等时，同一煤层的变质程度随着在现代构造中赋存深度的加大而增高。这就是说，在煤系发生构造变动时，煤在已有变质程度基础上，又在变动后的新的赋存条件、温度条件和时间因素的影响下，变质程度仍然可以继续加深。深度（m）1000800600400200HW吕家坨气煤焦煤(V-23.10％)dafdaf(V-40.18％)SE毕各庄范各庄肥煤图5—28河北开平向斜东翼5号煤层煤种分带示意图（据孙平，1996）34二、煤的岩浆变质作用1．煤的区域岩浆热变质作用杨起等（1996）认为煤的区域岩浆热变质作用是指聚煤坳陷内有岩浆活动。岩浆及其所携带气液体的热量可使地温场增高，形成地热异常带，从而引起煤的变质作用。煤的区域岩浆热变质作用是促成中国出现大量中、高变质烟煤和无烟煤的主要原因。根据岩浆性质、侵入方式、侵入深度、侵入层位、岩体规模以及沉积盖层破碎程度等特点，可将煤的区域岩浆热变质作用划分为浅成、中深成和深成三种亚型。1835煤的区域岩浆热变质作用的识别标志有：煤级分布常为环带状，越靠近岩体，煤的变质程度越高；煤变质梯度高，垂向上在较小的距离内，就可引起变质程度的明显差异；由于受岩浆热的影响，煤中常发育气孔、小球体以及镶嵌结构等；高变质煤带发生围岩蚀变，并往往与热液矿床伴生；在岩浆活动区具有重磁异常等。3N4321ⅤⅣⅢⅡⅠ2435432km1050鲁塘袁家香花岭临武梅田金江杨梅山宜章岭田永春骑黄沙坪桂阳华塘王仙岭郴州图5-29湖南骑田岭龙潭组煤变质环带图（据杨起等，1996）Ⅰ—石墨—半石墨带；Ⅱ—高变质无烟煤带；Ⅲ—中变质无烟煤带；