全書三篇共十二章，依據(jù)三部分撰寫：與煤礦建設(shè)、生產(chǎn)有關(guān)的基礎(chǔ)地質(zhì)理論和煤礦應(yīng)用礦井地質(zhì)工程技術(shù)以及煤礦勘探、開采過(guò)程中的地質(zhì)方法手段。其中基礎(chǔ)地質(zhì)理論部分包括地球概況、地質(zhì)作用、礦物巖石、古生物地史、地質(zhì)構(gòu)造、煤與含煤巖系等；應(yīng)用礦井地質(zhì)工程技術(shù)部分包括影響煤礦生產(chǎn)的主要地質(zhì)因素、礦井水文地質(zhì)與水害防治、地質(zhì)勘查、地質(zhì)編錄、煤炭資源／儲(chǔ)量估算與管理、煤礦地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)等；地質(zhì)勘探方法手段部分包括基礎(chǔ)地質(zhì)手段方面的培訓(xùn)和操作以及煤礦地質(zhì)圖件繪制、煤礦地質(zhì)報(bào)告編寫等。    本書可作為普通高等學(xué)校采礦工程、測(cè)量工程、建井工程、安全工程等非地質(zhì)類專業(yè)教學(xué)用書。同時(shí)可以作為資源勘查工程（煤田地質(zhì)方向）專業(yè)的參考教材以及采礦技術(shù)人員、礦井地質(zhì)技術(shù)人員工作的參考書。

    煤礦與地質(zhì)關(guān)系十分密切。找煤需要地質(zhì),設(shè)計(jì)需要地質(zhì),建設(shè)需要地質(zhì),生產(chǎn)需要地質(zhì),采煤需要地質(zhì),應(yīng)急救援需要地質(zhì),環(huán)保也需要地質(zhì),安全生產(chǎn)更需要地質(zhì)。煤礦瓦斯、水害、頂板、火災(zāi)等事故都與地質(zhì)有很大的關(guān)系,所以要研究地質(zhì)規(guī)律、運(yùn)用地質(zhì)規(guī)律,指導(dǎo)礦井實(shí)際工作。地質(zhì)保障系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ),是遏制煤礦事故的關(guān)鍵。

    本書是根據(jù)高等教育(礦業(yè))“十二五”規(guī)劃教材編審委員會(huì)下達(dá)的任務(wù),為采礦工程、測(cè)量工程、建井工程、安全工程等非地質(zhì)類專業(yè)編寫的地質(zhì)基礎(chǔ)課程教科書。

    全書共三篇十二章,按照三部分(第一篇、第二篇、第三篇)編寫,其中第三篇為電子教材,依據(jù)各校教學(xué)課時(shí)自行安排,做不同取舍,相關(guān)資料可以在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社網(wǎng)站(www.qdddhlo.cn)上下載。本教材內(nèi)容廣泛,簡(jiǎn)明扼要,突出“三基”(基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能)培養(yǎng),以訓(xùn)練基本技能和思維、加強(qiáng)基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固、培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力為目標(biāo),為今后實(shí)際工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。不同專業(yè)可以根據(jù)“三綱”(教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)大綱、考試大綱)要求內(nèi)容,予以適當(dāng)取舍和調(diào)整授課內(nèi)容。

    參加本教材編寫的有:湖南科技大學(xué)曹運(yùn)江(緒論、第一章、實(shí)驗(yàn)九參與)、湖南科技大學(xué)戴德求(第二章)、湖南科技大學(xué)資鋒(第三章、實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二負(fù)責(zé))、湖南科技大學(xué)朱偉(第四章)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)張亞明(第五章、實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)五負(fù)責(zé)、實(shí)驗(yàn)六參與)、湖南科技大學(xué)肖正輝(第六章)、山東科技大學(xué)李增

學(xué)(第七章)、華北科技學(xué)院連會(huì)青(第八章)、河北工程大學(xué)關(guān)英斌(第九章、第十章)、山東科技大學(xué)余繼峰(第十一章、實(shí)驗(yàn)四參與、實(shí)驗(yàn)五參與、實(shí)驗(yàn)六負(fù)責(zé)、實(shí)驗(yàn)七、實(shí)驗(yàn)八負(fù)責(zé))、安徽理工大學(xué)龍良平(第十二章)、湖南科技大學(xué)陳新躍(實(shí)驗(yàn)二參與、實(shí)驗(yàn)三負(fù)責(zé))、云南省煤田地質(zhì)局蔣建華(實(shí)驗(yàn)九負(fù)責(zé))、湖南科技

大學(xué)楊小芹(實(shí)驗(yàn)九參與)。全書由曹運(yùn)江、蔣建華、資鋒、楊小芹統(tǒng)稿,主編為曹運(yùn)江、蔣建華、資鋒,副主編為關(guān)英斌、李增學(xué)、張亞明、肖正輝、龍良平、余繼峰、戴德求、朱偉、連會(huì)青、陳新躍、楊小芹。所有圖件由湖南科技大學(xué)姜太軍、閆振國(guó)、沈俊軼負(fù)責(zé)整理和清繪。

    本書承蒙湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院劉新華教授的認(rèn)真審閱;本書編寫過(guò)程中,自始至終得到湖南科技大學(xué)副校長(zhǎng)馮濤教授的支持與指導(dǎo),同時(shí)還得到許多老師和同學(xué)的協(xié)助,在此一并表示衷心的謝忱。

編 者

2014年7月于湘江河畔

緒論……………………………………………………………………………………………… 1

一、何謂煤礦地質(zhì)學(xué)……………………………………………………………………… 1

二、煤礦地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象……………………………………………………………… 1

三、煤礦地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容與方法……………………………………………………… 2

四、煤礦地質(zhì)學(xué)的任務(wù)…………………………………………………………………… 3

五、煤礦地質(zhì)學(xué)的發(fā)展概況和動(dòng)態(tài)……………………………………………………… 3

第一篇 基礎(chǔ)地質(zhì)

第一章 地球與地質(zhì)作用……………………………………………………………………… 9

第一節(jié) 地球概況………………………………………………………………………… 9

一、地球在宇宙中的位置……………………………………………………………… 9

二、地球的形狀和大小……………………………………………………………… 11

三、地球的表面結(jié)構(gòu)………………………………………………………………… 12

第二節(jié) 地球結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………… 16

一、地球的外部圈層結(jié)構(gòu)…………………………………………………………… 17

二、地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)…………………………………………………………… 17

第三節(jié) 地球的物理性質(zhì)……………………………………………………………… 21

一、地球的重力和壓力……………………………………………………………… 21

二、地球內(nèi)部的溫度和熱源………………………………………………………… 22

三、地磁和地電……………………………………………………………………… 24

四、地球的電性……………………………………………………………………… 26

五、放射性…………………………………………………………………………… 27

第四節(jié) 地質(zhì)作用……………………………………………………………………… 28

一、內(nèi)力地質(zhì)作用…………………………………………………………………… 28

二、外力地質(zhì)作用…………………………………………………………………… 37

第二章 礦物………………………………………………………………………………… 41

第一節(jié) 元素…………………………………………………………………………… 41

一、元素和同位素…………………………………………………………………… 41

二、地殼中的元素和克拉克值……………………………………………………… 4

第二節(jié) 礦物的概念…………………………………………………………………… 42

一、礦物的定義……………………………………………………………………… 42

二、晶體與非晶質(zhì)體………………………………………………………………… 42

第三節(jié) 礦物的主要物理性質(zhì)………………………………………………………… 43

一、礦物的形態(tài)……………………………………………………………………… 43

二、礦物的物理性質(zhì)………………………………………………………………… 44

三、常見礦物………………………………………………………………………… 48

第三章 巖石………………………………………………………………………………… 54

第一節(jié) 巖漿巖………………………………………………………………………… 54

一、巖漿巖的基本特征……………………………………………………………… 54

二、巖漿巖的分類…………………………………………………………………… 58

三、常見巖漿巖……………………………………………………………………… 59

第二節(jié) 沉積巖………………………………………………………………………… 60

一、沉積巖的基本特征……………………………………………………………… 60

二、沉積巖的分類…………………………………………………………………… 65

三、常見沉積巖……………………………………………………………………… 65

第三節(jié) 變質(zhì)巖………………………………………………………………………… 66

一、變質(zhì)巖的基本特征……………………………………………………………… 66

二、變質(zhì)巖的分類…………………………………………………………………… 68

三、常見變質(zhì)巖……………………………………………………………………… 68

第四章 古生物地史………………………………………………………………………… 71

第一節(jié) 古生物………………………………………………………………………… 71

一、古生物與化石的概念…………………………………………………………… 71

二、古生物化石的分類……………………………………………………………… 72

三、古生物的演化…………………………………………………………………… 72

四、古生物化石在煤巖環(huán)境中的作用……………………………………………… 72

第二節(jié) 地層單位及地質(zhì)年代………………………………………………………… 73

一、地層的劃分與對(duì)比……………………………………………………………… 73

二、地層的劃分與對(duì)比的方法……………………………………………………… 74

第三節(jié) 地質(zhì)演化……………………………………………………………………… 81

一、太古宙…………………………………………………………………………… 81

二、元古宙…………………………………………………………………………… 82

三、古生代…………………………………………………………………………… 82

四、中生代…………………………………………………………………………… 83

五、新生代…………………………………………………………………………… 84

第五章 地質(zhì)構(gòu)造…………………………………………………………………………… 87

第一節(jié) 地質(zhì)體的基本產(chǎn)狀…………………………………………………………… 87

一、面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造的產(chǎn)狀…………………………………………………… 87

二、產(chǎn)狀的測(cè)定和表示方法………………………………………………………… 90

第二節(jié) 褶皺構(gòu)造……………………………………………………………………… 92

一、褶皺的概念……………………………………………………………………… 92

二、褶曲的基本類型………………………………………………………………… 93

三、褶曲要素………………………………………………………………………… 93

四、褶曲的分類……………………………………………………………………… 95

五、褶皺構(gòu)造的觀測(cè)與研究………………………………………………………… 98

第三節(jié) 斷裂構(gòu)造……………………………………………………………………… 100

一、節(jié)理……………………………………………………………………………… 100

二、斷層……………………………………………………………………………… 103

第六章 煤與含煤巖系……………………………………………………………………… 117

第一節(jié) 成煤作用……………………………………………………………………… 117

一、成煤植物………………………………………………………………………… 117

二、成煤作用………………………………………………………………………… 118

三、成煤的必要條件………………………………………………………………… 119

第二節(jié) 煤的物質(zhì)組成、性質(zhì)與分類………………………………………………… 121

一、煤的宏觀煤巖組成……………………………………………………………… 122

二、煤的顯微組成…………………………………………………………………… 123

三、煤的物理性質(zhì)…………………………………………………………………… 124

四、煤的化學(xué)組成…………………………………………………………………… 126

五、煤質(zhì)分析………………………………………………………………………… 128

六、煤的分類………………………………………………………………………… 131

第三節(jié) 含煤巖系和煤田……………………………………………………………… 132

一、含煤巖系及其類型……………………………………………………………… 132

二、含煤巖系的組成………………………………………………………………… 134

三、煤田、聚煤期及聚煤區(qū)………………………………………………………… 136

第二篇 礦井地質(zhì)

第七章 影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)條件及處理方法…………………………………………… 143

第一節(jié) 煤層厚度變化………………………………………………………………… 143

一、煤層厚度變化的原因及變化特征……………………………………………… 143

二、煤層厚度變化對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響……………………………………………… 148

三、煤層厚度變化的探測(cè)和處理…………………………………………………… 148

第二節(jié) 礦井構(gòu)造地質(zhì)條件…………………………………………………………… 150

一、褶皺構(gòu)造的觀測(cè)與探查………………………………………………………… 150

二、斷失翼煤層的尋找與探查……………………………………………………… 151

三、礦井地質(zhì)構(gòu)造的處理…………………………………………………………… 153

第三節(jié) 巖漿侵入體…………………………………………………………………… 159

一、巖漿侵入體對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響………………………………………………… 159

二、巖漿侵入體的觀測(cè)……………………………………………………………… 159

三、侵入體的探測(cè)…………………………………………………………………… 159

四、巖漿侵入煤層的處理…………………………………………………………… 160

第四節(jié) 巖溶陷落柱…………………………………………………………………… 161

一、陷落柱的成因…………………………………………………………………… 161

二、陷落柱的特征…………………………………………………………………… 163

三、陷落柱的觀測(cè)與探查…………………………………………………………… 164

四、陷落柱對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響及處理……………………………………………… 165

第五節(jié) 礦井瓦斯……………………………………………………………………… 167

一、瓦斯的分帶……………………………………………………………………… 167

二、礦井瓦斯涌出量及礦井瓦斯等級(jí)……………………………………………… 168

三、瓦斯地質(zhì)工作的內(nèi)容和方法…………………………………………………… 169

第六節(jié) 煤塵…………………………………………………………………………… 170

一、煤塵的特征……………………………………………………………………… 170

二、煤塵地質(zhì)研究的內(nèi)容及任務(wù)…………………………………………………… 170

三、礦井環(huán)境對(duì)煤塵的影響………………………………………………………… 171

第七節(jié) 煤的自燃和地溫……………………………………………………………… 171

一、煤的自燃………………………………………………………………………… 171

二、地溫……………………………………………………………………………… 175

第八節(jié) 礦山壓力和沖擊地壓………………………………………………………… 176

一、礦山壓力與頂板活動(dòng)…………………………………………………………… 176

二、采場(chǎng)地壓………………………………………………………………………… 177

三、沖擊地壓………………………………………………………………………… 180

第八章 礦井水文地質(zhì)與水害防治………………………………………………………… 184

第一節(jié) 礦井充水條件………………………………………………………………… 184

一、礦井水的來(lái)源…………………………………………………………………… 184

二、礦井充水通道…………………………………………………………………… 186

三、礦井充水強(qiáng)弱指標(biāo)……………………………………………………………… 189

四、影響礦井涌水量大小的因素…………………………………………………… 190

第二節(jié) 礦井水害的綜合治理………………………………………………………… 193

一、礦井水害防治總體原則………………………………………………………… 193

二、含水層破壞……………………………………………………………………… 193

三、地面防治水……………………………………………………………………… 194

四、井下防治水……………………………………………………………………… 195

五、礦井排水………………………………………………………………………… 202

六、注漿堵水………………………………………………………………………… 202

七、水害預(yù)報(bào)………………………………………………………………………… 202

第九章 煤礦地質(zhì)勘查……………………………………………………………………… 204

第一節(jié) 概述…………………………………………………………………………… 204

一、煤礦地質(zhì)勘查的目的…………………………………………………………… 204

二、煤礦地質(zhì)勘查的任務(wù)…………………………………………………………… 205

三、煤礦地質(zhì)勘查的性質(zhì)…………………………………………………………… 205

第二節(jié) 地質(zhì)勘查技術(shù)手段…………………………………………………………… 206

一、遙感地質(zhì)調(diào)查…………………………………………………………………… 206

二、地質(zhì)填圖………………………………………………………………………… 207

三、山地工程………………………………………………………………………… 207

四、鉆探工程………………………………………………………………………… 211

五、地球物理勘探…………………………………………………………………… 214

六、測(cè)井……………………………………………………………………………… 218

第三節(jié) 煤炭地質(zhì)勘查………………………………………………………………… 219

一、勘查階段………………………………………………………………………… 219

二、勘查類型………………………………………………………………………… 223

三、勘查程度與勘查深度…………………………………………………………… 226

第四節(jié) 礦井地質(zhì)勘查………………………………………………………………… 228

一、礦井地質(zhì)勘查類型……………………………………………………………… 228

二、礦井地質(zhì)勘探手段的選擇與使用條件………………………………………… 332

第十章 地質(zhì)編錄…………………………………………………………………………… 236

第一節(jié) 原始地質(zhì)編錄的內(nèi)容及要求………………………………………………… 236

一、地質(zhì)編錄的基本類型…………………………………………………………… 236

二、原始地質(zhì)編錄的內(nèi)容…………………………………………………………… 237

三、原始地質(zhì)編錄的要求…………………………………………………………… 238

第二節(jié) 勘探工程地質(zhì)編錄…………………………………………………………… 238

一、坑探工程地質(zhì)編錄……………………………………………………………… 238

二、鉆探工程地質(zhì)編錄……………………………………………………………… 239

第三節(jié) 井巷工程地質(zhì)編錄…………………………………………………………… 243

一、井巷工程地質(zhì)編錄方式及其選定依據(jù)………………………………………… 243

二、井巷地質(zhì)編錄步驟與方法……………………………………………………… 247

三、穿層井巷地質(zhì)編錄……………………………………………………………… 250

四、順層井巷地質(zhì)編錄……………………………………………………………… 253

五、采煤工作面地質(zhì)編錄…………………………………………………………… 253

第四節(jié) 原始地質(zhì)資料整理…………………………………………………………… 254

一、檢查、補(bǔ)充和謄清地質(zhì)記錄…………………………………………………… 254

二、清繪原始地質(zhì)圖件……………………………………………………………… 254

三、建立原始地質(zhì)資料檔案………………………………………………………… 254

第十一章 煤炭資源/儲(chǔ)量估算與管理…………………………………………………… 258

第一節(jié) 煤炭資源/儲(chǔ)量的分類與計(jì)算……………………………………………… 258

一、煤炭資源/儲(chǔ)量的分類………………………………………………………… 258

二、煤炭資源/儲(chǔ)量的計(jì)算………………………………………………………… 263

第二節(jié) 煤炭資源/儲(chǔ)量的估算方法………………………………………………… 265

一、算術(shù)平均法……………………………………………………………………… 265

二、地質(zhì)塊段法———等高線法……………………………………………………… 266

三、斷面法…………………………………………………………………………… 266

四、多邊形法———最近地區(qū)法……………………………………………………… 268

第三節(jié) 煤炭資源/儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理…………………………………………………… 268

一、煤炭資源/儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理的目的和任務(wù)……………………………………… 268

二、煤炭資源/儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)……………………………………………………… 269

三、煤炭資源/儲(chǔ)量管理的措施與方法…………………………………………… 274

第四節(jié) 三量管理……………………………………………………………………… 275

一、三量管理的意義………………………………………………………………… 275

二、三量管理的劃分范圍和計(jì)算方法……………………………………………… 275

三、三量的可采期…………………………………………………………………… 276

四、三量的統(tǒng)計(jì)與分析……………………………………………………………… 277

第十二章 煤礦地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)………………………………………………… 282

第一節(jié) 煤礦地質(zhì)環(huán)境研究?jī)?nèi)容……………………………………………………… 282

一、礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀……………………………………………………………… 282

二、煤礦地質(zhì)環(huán)境及其研究?jī)?nèi)容…………………………………………………… 283

三、我國(guó)近十年來(lái)的礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)進(jìn)程……………………………………… 284

四、有待進(jìn)一步完善和推進(jìn)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作……………………………… 284

第二節(jié) 礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查…………………………………………………………… 284

一、礦山基本情況…………………………………………………………………… 284

二、礦山地質(zhì)環(huán)境條件……………………………………………………………… 285

三、礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題……………………………………………………………… 286

第三節(jié) 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估……………………………………………………… 289

一、評(píng)估范圍和級(jí)別………………………………………………………………… 289

二、現(xiàn)狀評(píng)估………………………………………………………………………… 292

三、預(yù)測(cè)評(píng)估………………………………………………………………………… 294

四、建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估………………………………………………… 295

第四節(jié) 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)分區(qū)………………………………………… 295

一、分區(qū)原則及方法………………………………………………………………… 295

二、分區(qū)評(píng)述………………………………………………………………………… 296

第五節(jié) 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)措施………………………………………… 296

一、礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)原則、目標(biāo)和任務(wù)…………………………… 296

二、礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)工作部署……………………………………… 298

三、礦山地質(zhì)環(huán)境防治工程………………………………………………………… 299

參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………… 304

第三篇 實(shí)驗(yàn)地質(zhì)(電子版)

實(shí)驗(yàn)一 主要造巖礦物的鑒別

實(shí)驗(yàn)二 巖漿巖和變質(zhì)巖的識(shí)別

實(shí)驗(yàn)三 沉積巖與煤巖

實(shí)驗(yàn)四 閱讀、分析并繪制地形地質(zhì)圖

實(shí)驗(yàn)五 繪制地質(zhì)剖面圖和水平切面圖

實(shí)驗(yàn)六 閱讀和繪制煤層底板等高線圖及其立面投影圖

實(shí)驗(yàn)七 其他煤礦地質(zhì)圖件的編制

實(shí)驗(yàn)八 煤礦礦圖

實(shí)驗(yàn)九 地質(zhì)報(bào)告與地質(zhì)說(shuō)明書

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目 錄