(一)礦物

礦物是由地殼中化學(xué)元素通過地質(zhì)作用形成的一種具有一定化學(xué)成分和物理特性的單質(zhì)或化合物。自然界中礦物存在的狀態(tài)有3種：固態(tài)，如石英、正長石、云母；液態(tài)，如水、自然汞；氣態(tài)，如二氧化碳、硫化氫等。

(二)巖石

1．巖石的物理力學(xué)性質(zhì)

巖石是在各種地質(zhì)作用下，由一種或多種礦物有規(guī)律地組合成的礦物集合體。巖石的物理力學(xué)．性質(zhì)表現(xiàn)在其變形特性、強(qiáng)度特征、破壞形式三方面。

2)巖石的強(qiáng)度特征

巖石在外載荷的作用下，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限時(shí)便發(fā)生破壞，這個(gè)極限就是巖石的強(qiáng)度極限。具體指標(biāo)有：單向抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、三向抗壓強(qiáng)度。

3)巖石的破壞形式

巖石的破壞形式分為脆性破壞和塑性破壞兩種。

2．煤層的頂?shù)装鍘r石

(1)頂板巖石。從采煤工作的角度，根據(jù)頂板巖層變形和垮塌的難易程度，可將煤層的頂板巖層分為偽頂、直接頂、基本頂(又稱老頂)3種。(2)底板巖石。煤層的底板巖石可分為直接底及基本底(又稱老底)兩種。

(三)地層

地層系統(tǒng)是用來描述地層上下層之間空間關(guān)系的，國際上通常用的地層劃分單位有界、系、統(tǒng)。地質(zhì)時(shí)代是用來描述地層上下層之間時(shí)間關(guān)系的。在劃分地層系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將地殼的發(fā)展歷史相對(duì)應(yīng)地劃分成若干地質(zhì)時(shí)代的單位，即代、紀(jì)、世。

(四)地質(zhì)構(gòu)造

沉積巖層(包括煤層)在形成時(shí)，一般都是水平或近水平的，在一定范圍內(nèi)是連續(xù)完整的。但后來由于受到地殼運(yùn)動(dòng)的影響，使巖層的形態(tài)和產(chǎn)狀發(fā)生了變化。這種由地殼運(yùn)動(dòng)所引起的巖層變形和變位的結(jié)果叫構(gòu)造變動(dòng)。構(gòu)造變動(dòng)按其表現(xiàn)形式，主要可分為褶皺和斷裂兩類。這種由地殼運(yùn)動(dòng)而造成巖層空間形態(tài)的變化，稱為地質(zhì)構(gòu)造。

1．巖層的產(chǎn)狀要素

為了說明傾斜巖層的空間形態(tài)，常用產(chǎn)狀要素來表示，即巖層的走向、傾向及傾角。

2．褶曲構(gòu)造

褶皺構(gòu)造的基本單位叫褶曲。褶曲就是巖層的一個(gè)彎曲。

(1)褶曲的基本形態(tài)：一般把褶曲的基本形態(tài)分成背斜和向斜兩種。

(2)褶曲的要素：褶曲要素包括核部、翼部、軸面、軸線、樞紐。

(3)褶曲的分類：根據(jù)褶曲軸面的產(chǎn)狀，分為直立褶曲、傾斜褶曲和倒轉(zhuǎn)褶曲。

3．?dāng)嗔褬?gòu)造

巖層在外力或內(nèi)力作用下，產(chǎn)生了機(jī)械破壞，使巖體喪失連續(xù)性和完整性，不論發(fā)生位移與否，都稱巖層產(chǎn)生了斷裂。斷裂后，兩側(cè)巖層若沒有發(fā)生顯著位移，稱為裂隙或節(jié)理；發(fā)生了顯著的位移則稱斷層。

1)裂隙

裂隙按成因可分為：原生裂隙、風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙。

根據(jù)裂隙的產(chǎn)狀和巖層的產(chǎn)狀關(guān)系，可分為：走向裂隙、傾向裂隙和斜交裂隙。

2)斷層

巖層沿?cái)嗔衙姘l(fā)生顯著位移的斷裂構(gòu)造，稱為斷層。

(1)斷層要素。為了描述斷層的性質(zhì)、位置和空間形態(tài)，我們給斷層的各個(gè)部位以一定的名稱，這些斷層的基本組成部分叫斷層要素。

(2)斷層的分類。根據(jù)斷層上下盤相對(duì)移動(dòng)的方向，可分為：正斷層、逆斷層和平推斷層。根據(jù)斷層面的傾角，又把逆斷層分為：沖斷層(斷層面傾角大于45°)、逆掩斷層(斷層面傾角為45°～25°之間)和輾掩斷層(斷層面傾角在25°以下)、根據(jù)斷層走向與巖層走向關(guān)系，把斷層又分為：走向斷層、斜交斷層。斷裂構(gòu)造發(fā)育的地區(qū)，經(jīng)常是許多斷層以某種組合形式出現(xiàn)，其中有：地塹和地壘、迭瓦狀構(gòu)造、階梯狀構(gòu)造。

(五)地下水

5．地下水的分類

按地下水的埋藏條件分為潛水和承壓水；按地下水含水層性質(zhì)分為孔隙水、裂隙水、巖溶水。巖溶發(fā)育必須具備的四個(gè)條件：要有可溶巖層、巖層因具有裂隙而透水、水必須有侵蝕性，水在巖層中應(yīng)是流動(dòng)的。

6．地下水的化學(xué)成分

由于所含化學(xué)成分的不同，地下水表現(xiàn)了不同的化學(xué)性質(zhì)。反映地下水化學(xué)性質(zhì)的常用指標(biāo)有水的總礦化度、氫離子濃度(pH值)、水的硬度。

7．礦井水的來源

煤礦生產(chǎn)過程中，經(jīng)常見地下水流人或涌入巷道或工作面，這就是礦井水。礦井水來源有地表水、含水層水、老窯水和斷層水。