煤礦地質構造培訓課件

煤礦地質構造培訓課件

地 質 構 造

第一節 岩層產狀

第二節 褶皺構造

第三節 斷裂構造

第四章 地質構造

地質構造：指構成地殼的岩層或岩體在外力作用下所發

生的變形與變位。

1、構造變動：由地殼運動引起的岩層的變形與變位。地殼中的地

質構造絕大多數屬於構造成因。構造變動是地質學尤其是構造地質

學的主要研究對象。

2、非構造變動：由於重力作用、地下水、風化、冰川等作用，使

岩層或岩體發生局部變形。這種作用不是地殼運動的直接表現。非

構造變動規模不大，分布局限，不是構造地質學的主要研究對象，

但它的存在影響了對礦區地質構造的全麵認識，所以有關章節中適

當介紹。

第一節 岩層產狀

一、岩層產狀的概念

1、岩層：兩個平行或近於平行的界麵所限製的層狀岩石。某一地質曆史時期形成的岩層—地層。

岩層頂、底界麵之間的距離—岩層的厚度。

1.夾層

2.變薄

3.尖滅

4.透鏡體









岩 層 厚 度 的 變 化

2、岩層的產狀及測定方法

岩層產狀—岩層在地殼中的產出狀態。

1）產狀的三要素

（1）走向：

（2）傾向：

（3）傾角：

tgβ=tgαcosω

ω—視傾向與真傾

向之間的夾角。

岩層產狀三要素

2）岩層產狀的記錄方法

某岩層走向50°（或230°），傾向140°，傾角30°。記錄如下：

（1）方位角全麵記錄：50°SE∠30°

NE50°SE∠30°

（2）方位角簡單記錄：140°∠30°，N140°∠30°

（3）象限角全麵記錄：N50°E，SE∠30°

（4）象限角簡單記錄：S40°E，SE∠30°

產狀在地質圖上的表示方法：在圖件的相應位置上標出 30°┤，

1：2000~1：10000的圖件：長線7mm，短線2mm；1：25000~1：50000的圖件：長線5mm，短線1mm。

3、岩層產狀的間接確定方法

1）三點法

適用條件：岩層傾角緩，羅盤不易測定，或岩層深埋地下不能直

接測定時。

（1）條件：

a、三點位於同一岩層麵上而不在一條直線上。

b、三點水平位置和標高為已知。

c、三點範圍內岩層產狀無變化。

（2）求法要點：

過次高點作一條走向線，再過另二點中的任意一點（最高或最

低點）作走向線。利用兩條等高線的高程差和水平距離，求出岩層

產狀。

（3）具體求法：

以一定比例將A、B、C三點按其平麵位置投到平麵圖上，連接最

高最低點（圖中A、C），在該線上岩層麵高程均勻下降，等分該線

段，找出與次高點B相同高程的點E，BE連線即為次高點B的走向線，

過A、C兩點分別作EB的平行線，既為三條走向線。在BE線上任選

一點D，過D作DF⊥DB，D→F為岩層的傾向，在DB上截取一段DG，

並使其等於D、F兩點的高程差，連接GF，∠DFG既為岩層傾角。

求傾角也可以用公式：

α=arctg（高差/平距）

上例中，高差=10m，平距可按比例量取。

2）在地形地質圖上求岩層產狀

地形地質圖：在地形圖的基礎上，加繪一些地質資料，

如地層界線、斷層走向線等地質資料。

單斜岩層：在一定範圍內，岩層的傾斜方向和傾角大

體一致。

單斜岩層的露頭線是岩層麵與地麵的交線，露頭線上的各點既在

岩層麵上，又在地麵上。在地形地質圖上，找到露頭線與地形等高

線的交點，這些點便是岩層麵上的已知標高點，隻要有三個不同高

程的點，便可用上述三點法求解岩層產狀。在可能的條件下，直接

尋找露頭線與同一地形等高線的兩個交點，連接這兩個交點，既為

岩層走向線。

右圖為地形地質圖，A、B

兩點為某岩層界麵與100m

等高線的兩個交點，連接A

B，既為某岩層麵上的100m

走向線，再找出同一界麵上

與另一等高線200的交點C，

過C點作AB的平行線，

既為200m走向線。



在地形地質圖上求岩層產狀

根據兩條走向線的平距和高差，可求

出岩層的傾向和傾角。

二、岩層的厚度及埋藏深度

1、岩層厚度的概念

真厚度（h）：岩層頂、底麵之間的垂直距離。也叫岩層厚度。

鉛垂厚度（hg）：岩層頂、底麵間的鉛垂距離。

水平厚度（hf）：在垂直岩層走向的剖麵內，岩層頂、底間的水

平距離。

視厚度（hˊ）：與岩層走向斜交的任意剖麵內，岩層頂、底麵間的距離。

h=hgcosα h=hfsinα

2、厚度的測定

一些岩層雖然出露地表，但受出露條件的限製，不易直接測量其真厚度，要根據已知數據，計算求得。

1）根據實測剖麵求岩層厚度

已知條件（實測剖麵得到）：剖麵方向、坡角、岩層產狀、出露寬度。

（1）地形平坦：h=l×sinα

（2）剖麵線垂直岩層走向，坡向與傾向相反：h=l×sin（α+β）

地形平坦 坡向與傾向相反

（3）剖麵線垂直岩層走向，坡向與傾向一致，α<β：

h=l×sin（β-α）

（4）剖麵線垂直岩層走向，坡向與傾向一致，α>β：

h=l×sin（α-β）

（5）地形直立，地層傾斜：h=l×cosα

坡向與傾向一致，α<β 坡向與傾向一致，α>β

2）在地形地質圖上求岩層厚度

在地形地質圖上，根據岩層麵的露頭線與同一地形等高線的兩

個交點，做出岩層頂麵的走向線，延長該走向線與岩層底麵相交，

該直線也是岩層底麵上的一條走向線的水平投影，求出重合的兩

條走向線的高程差，既為岩層的鉛垂厚度。

下圖為地形地質圖，AB為岩層頂麵上100m走向線，CD為底麵

上50m走向線，岩層的鉛垂厚度hg=100-50=50m。

第二節 褶皺構造

一、概念：岩層在外力作用下發生各種各樣的變形，但仍保持岩層的連續性和完整性。這種構造形態叫褶皺構造。

褶皺構造中的一個彎曲—褶曲。

向上彎曲—背斜，向下彎曲—向斜。

背斜核心的岩層較老，外圍的岩層較

新。向斜核心的岩層較新，外圍的岩

層較老。

二、褶曲要素

褶曲的形態是千變萬化的，為了研究它的空間形態，通常把它的

各個組成部分及決定其形態特征的幾何要素分別給予命名，並統稱

為褶曲要素。常用的褶曲要素有：

1、核：褶曲最中心部分的岩層。

2、翼部：褶曲核部兩側出露的岩層。

3、軸麵：是一個平分褶曲兩翼的假想麵。

軸麵可以直立、傾斜或水平，可以是平麵或曲麵。

4、軸及軸跡：軸麵與水平麵的交線—褶曲軸。軸麵與地表麵的交線—軸跡。地形起伏不大時，軸與軸跡近於重合。

5、樞紐：褶曲岩層在橫剖麵內的最大彎曲點—樞紐點。同一岩層麵上樞紐點的連線—樞紐。

6、轉折端：褶曲一翼轉到另一翼的過渡部分，既兩翼岩層的彙合部分。常用的轉折端有圓滑狀、尖棱狀及平緩狀三種。

三、褶曲的形態分類

1、橫剖麵形態分類

1）根據軸麵產狀分類

（1）直立褶曲：又叫對稱褶曲，軸麵直立，兩翼岩層傾向相反，傾角近於相等。

（2）傾斜褶曲：又叫

斜歪褶曲、不對稱褶曲。

（3）倒轉褶曲：軸麵

傾斜，兩翼岩層傾向一

致，傾角不等，一翼地

層順序正常，另一翼地

層順序倒轉。

a直立褶曲；b傾斜褶曲；c倒轉褶曲

d平臥褶曲；e翻卷褶曲

2、根據樞紐在縱向上的起伏分類：

（1）水平褶曲：樞紐是水平的，褶曲在水平麵上長距離延伸。

（2）傾伏褶曲：樞紐是傾伏的，褶曲向一個方向傾伏，以至消失。

第三節 斷裂構造

地殼中的岩石在地應力作用下，失去其連續性

和完整性，這種構造稱為斷裂構造。

節理：斷裂麵兩側岩塊沒有明顯的位移。

斷層：斷裂麵兩側岩塊有明顯的位移。

一、節理

（一）節理特點：1、屬於小型構造；2、與褶曲斷層有密切聯係。

（二）節理成因分類

1、構造節理：

2、非構造節理：

（三）節理的幾何分類

1、按力學性質分類：

1）張節理：張應力作用的產物，垂直於張力方向裂開。

2）剪節理：力偶作用的產物。

2、按節理麵走向與岩層產狀的關係分類：

1）走向節理：節理麵的走向與岩層的走向一致。

2）傾向節理：節理麵的走向與岩層的傾向一致。

3）斜交節理：節理麵的走向與岩層的走向斜交。

3、按節理麵走向與褶曲樞紐的關係分類：

1）縱節理：節理走向平行於褶曲樞紐方向。

2）橫節理：節理走向垂直於褶曲樞紐方向。

3）斜節理：節理走向斜交於褶曲樞紐方向。

二、斷層

（一）斷層要素：

為了描述、研究斷層，把斷層的形態組成部分

分別給以命名，統稱為斷層要素。

1、斷層麵：

礦區常見的斷層麵：

1)規整的斷層麵；

2)破碎的斷層帶；

3)密集的小錯動。

斷層麵的產狀用走向、

傾向及傾角表示。

2、斷層線：既斷層麵與地麵的交線。

地形平坦時，斷層線接近斷層的走向線，斷層線的變化規律與

地層界線一樣，遵循“V”字形法則。

3、斷盤：被斷層麵所分割的由岩體或岩層所組成的

地塊。

1）上盤：斷層麵傾斜時，位於斷層麵以上的地塊。

2）下盤：斷層麵傾斜時，位於斷層麵以下的地塊。

4、交麵線：岩層層麵與斷層麵的交線。

1）上盤交麵線：上盤岩層層麵與斷層麵的交線。

2）下盤交麵線：下盤岩層層麵與斷層麵的交線。

（二）、斷距

斷層兩盤相對錯開的距離—斷距 。

斷距與斷層的延伸長度、切割深度共同表示斷層規模的大小。

在煤礦生產中斷距表明了煤層被錯開後相隔的距離，因此，斷距

是開采礦產不可缺少的資料。

1、真斷距

斷層麵上的某個點，隨上、下盤

相對位移的距離。

真斷距代表了斷層兩盤相對位移

的總距離，故又稱總斷距。

真斷距ab：是一個向量，可沿不同

方向分解成各個分量：ab的鉛垂分量ad—鉛垂斷距；水平分量bd—

水平斷距。以上兩個分量位於包含ab線的鉛垂麵內。

在斷層麵上：ab沿斷層走向線的分量ac—走向斷距；ab沿斷層

傾向線的分量ac—傾向斷距。

平移斷距：總斷距=走向斷距；鉛垂斷距=傾向斷距=0。

正、逆斷層：總斷距=傾向斷距；走向斷距=0；

鉛垂斷距=總斷距×sinφ

水平斷距=總斷距×cosφ （φ—斷層麵傾角）

2、地層斷距

上、下盤中同一地層麵的距離—地層斷距。

若沿地層傾向切製剖麵，在該剖麵內，上、下盤同一岩層麵的

垂直距離—地層斷距；其它剖麵內得到的為視地層斷距。

與地層斷距相關聯的有：鉛垂地層斷距hg和水平地層斷距hf，三

者之間的幾何關係：h0=hf×cosα；h0=hg×sinα

在煤礦生產過程中的應用：

地層斷距與

真斷距是兩個

不同的概念。

兩點之間的距

離必須在兩點

的連線（即相對位移方向）上量取，而兩個麵的距離與兩個麵相

對錯移時的方向無關。因此，地層斷距相同的斷層，真斷距未必

相等；真斷距相等的斷層，地層斷距未必相等。

地層斷距不同於真斷距，它們的各個分量也不存在對應關係。

隻有在某些特定條件下，二者的某些分量才相等。如地層水平時，

地層斷距=鉛垂斷距=鉛垂地層斷距。

3、落差：

橫切或斜切斷層的剖麵內，上、下盤同一岩層界線與斷層各有

一個交點，兩個交點的高程差，叫落差（H），兩個交點的水平

距離—平錯（L），兩點沿斷層麵的距離—傾斜間隔。

一般把斷層傾向剖麵內的落差值叫落差，

其它剖麵內的落差值叫視落差。

（三）斷層的分類

1、以兩盤相對位移方向為基礎的分類：

該分類方案首先將斷層分成三大類：

1）正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升。

2）逆斷層：上盤相對上升，下盤相對下降。

3）平移斷層：兩盤沿斷層麵走向相對水平位移。

若上盤相對逆傾向斜衝—逆平移斷層。

若上盤相對順傾向斜滑—正平移斷層。

2、根據斷層走向與兩盤岩層走向的關係分類：

1）走向斷層：斷層走向與岩層走向基本一致。

2）傾向斷層：斷層走向與岩層走向近於直交,與傾向平行。

3）斜交斷層：斷層走向與岩層走向斜交。

3、根據斷層走向與褶曲軸向的關係分類：

1）縱斷層：斷層走向與褶曲軸向近於平行。

2）橫斷層：斷層走向與褶曲軸向近於直交。

3）斜斷層：斷層走向與褶曲軸向斜交。

4、根據斷層的組合形式分類：

1）地塹和地壘（塹壘構造）：

2）迭瓦狀構造：

3）階梯狀構造：

階梯狀斷層

地塹和地壘

（四）識別斷層的標誌

1、岩層的不連續

1）平麵上表現為錯開，剖麵上表現為升降。證明有斷層的存

在，斷層存在於平麵上煤（岩）層錯開的部位。

2）岩層走向發生急劇變化：由於兩盤岩層在相對錯動時，產

狀發生變化而形成，是指一些大、中型斷層而言。

2、煤（岩）層的重複與缺失

1）走向斷層與岩層傾向相反時，正斷層造成重複，逆斷層造

成缺失。

2）傾向相同，且斷層麵傾角>岩層傾角，正斷層造成缺失，逆

斷層造成重複。

3）傾向相同，且斷層麵傾角<岩層傾角, 正斷層造成重複，逆

斷層造成缺失。

走向斷層造成岩層重複與缺失

a.c.e--走向斷層造成岩層重複；b.d.f--走向斷層造成岩層缺失

3、褶曲的突然變寬變窄

褶曲被橫向或斜向斷層切割時，不僅表現為岩層分布不連續及

軸線不連續，還表現為褶曲核部寬度在斷層兩盤突然變化：

P P C C

C C 背斜 P P 向斜

P P C C

下降 上升 上升 下降

切割背斜時，上升盤變寬，下降盤變窄；切割向斜時，上升盤

變窄，下降盤變寬。平移斷層切割褶曲，兩盤寬度不變，但各地

層界線平行錯開。斜移斷層，既有平麵錯開，也有寬度變化。

4、牽引褶曲

斷層兩盤沿斷層麵相對錯移時產生的摩擦力，拖動斷層附近的

岩層，使之彎曲而形成的褶曲。

岩層因牽引而變薄的尖端指示了對盤運動方向。

5、斷層角礫岩

6、地形上的陡壁、懸崖

7、水文特征

有些斷層導水性較強，往往成為地下水的出露地表通道，有些

斷層切割含水層，形成泉水。沼澤、湖泊成排成帶分布時，沿線

可能是一條或平行排列的數條斷層。

（五）斷層類型的確定

主要指正斷層、逆斷層和平移斷層的確定，常用的方法有：

1、經驗類推法：

根據以往研究成果，若某礦以正斷層為主，那麼所遇新斷層，

就可以根據這種規律判斷其類型為正斷層。

2、小斷層類比法：

大斷層附近常伴生一係列小斷層。在

巷道掘進中若遇到一係列小斷層，可判斷

前方有大地層存在，且性質與小斷層相同。 小斷層類比

3、岩層層位對比法

采用本方法時，必須掌握下列地質情況：

1）煤層頂、底板的岩性特征，植物化石分帶。 . 150

2）煤層厚度及層間距。

3）煤層結構、夾矸厚度、岩性。 100 . .

A B

1#

1# 2#

2# .

4、對比分析法

1）利用相鄰井巷查明的 1# 1#

斷層的性質，判斷新巷 2#

道所遇斷層性質。 利用相鄰煤層判斷 利用相鄰井巷判斷

2）利用相鄰煤層資料判斷

5、斷層標誌法

1）煤線方向指示另一盤錯動方向

2）斷層角礫岩：看角礫岩岩性，若全是頂板岩石，對

盤下降。若有底板岩石存在，對盤上升，此法隻起輔助

作用。

3）擦痕：用手順擦痕方向摸，光滑方向既手代表盤運

動方向。

4）根據鑽孔資料：當巷道開到鑽孔附近時,要充分利用

鑽孔資料。

5）根據產狀分析：要充分利用岩層產狀資料。