(一)矿物

矿物是由地壳中化学元素通过地质作用形成的一种具有一定化学成分和物理特性的单质或化合物。自然界中矿物存在的状态有3种：固态，如石英、正长石、云母；液态，如水、自然汞；气态，如二氧化碳、硫化氢等。

(二)岩石

1．岩石的物理力学性质

岩石是在各种地质作用下，由一种或多种矿物有规律地组合成的矿物集合体。岩石的物理力学．性质表现在其变形特性、强度特征、破坏形式三方面。

2)岩石的强度特征

岩石在外载荷的作用下，当应力达到某一极限时便发生破坏，这个极限就是岩石的强度极限。具体指标有：单向抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、三向抗压强度。

3)岩石的破坏形式

岩石的破坏形式分为脆性破坏和塑性破坏两种。

2．煤层的顶底板岩石

(1)顶板岩石。从采煤工作的角度，根据顶板岩层变形和垮塌的难易程度，可将煤层的顶板岩层分为伪顶、直接顶、基本顶(又称老顶)3种。(2)底板岩石。煤层的底板岩石可分为直接底及基本底(又称老底)两种。

(三)地层

地层系统是用来描述地层上下层之间空间关系的，国际上通常用的地层划分单位有界、系、统。地质时代是用来描述地层上下层之间时间关系的。在划分地层系统的基础上，将地壳的发展历史相对应地划分成若干地质时代的单位，即代、纪、世。

(四)地质构造

沉积岩层(包括煤层)在形成时，一般都是水平或近水平的，在一定范围内是连续完整的。但后来由于受到地壳运动的影响，使岩层的形态和产状发生了变化。这种由地壳运动所引起的岩层变形和变位的结果叫构造变动。构造变动按其表现形式，主要可分为褶皱和断裂两类。这种由地壳运动而造成岩层空间形态的变化，称为地质构造。

1．岩层的产状要素

为了说明倾斜岩层的空间形态，常用产状要素来表示，即岩层的走向、倾向及倾角。

2．褶曲构造

褶皱构造的基本单位叫褶曲。褶曲就是岩层的一个弯曲。

(1)褶曲的基本形态：一般把褶曲的基本形态分成背斜和向斜两种。

(2)褶曲的要素：褶曲要素包括核部、翼部、轴面、轴线、枢纽。

(3)褶曲的分类：根据褶曲轴面的产状，分为直立褶曲、倾斜褶曲和倒转褶曲。

3．断裂构造

岩层在外力或内力作用下，产生了机械破坏，使岩体丧失连续性和完整性，不论发生位移与否，都称岩层产生了断裂。断裂后，两侧岩层若没有发生显著位移，称为裂隙或节理；发生了显著的位移则称断层。

1)裂隙

裂隙按成因可分为：原生裂隙、风化裂隙和构造裂隙。

根据裂隙的产状和岩层的产状关系，可分为：走向裂隙、倾向裂隙和斜交裂隙。

2)断层

岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构造，称为断层。

(1)断层要素。为了描述断层的性质、位置和空间形态，我们给断层的各个部位以一定的名称，这些断层的基本组成部分叫断层要素。

(2)断层的分类。根据断层上下盘相对移动的方向，可分为：正断层、逆断层和平推断层。根据断层面的倾角，又把逆断层分为：冲断层(断层面倾角大于45°)、逆掩断层(断层面倾角为45°～25°之间)和辗掩断层(断层面倾角在25°以下)、根据断层走向与岩层走向关系，把断层又分为：走向断层、斜交断层。断裂构造发育的地区，经常是许多断层以某种组合形式出现，其中有：地堑和地垒、迭瓦状构造、阶梯状构造。

(五)地下水

5．地下水的分类

按地下水的埋藏条件分为潜水和承压水；按地下水含水层性质分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。岩溶发育必须具备的四个条件：要有可溶岩层、岩层因具有裂隙而透水、水必须有侵蚀性，水在岩层中应是流动的。

6．地下水的化学成分

由于所含化学成分的不同，地下水表现了不同的化学性质。反映地下水化学性质的常用指标有水的总矿化度、氢离子浓度(pH值)、水的硬度。

7．矿井水的来源

煤矿生产过程中，经常见地下水流人或涌入巷道或工作面，这就是矿井水。矿井水来源有地表水、含水层水、老窑水和断层水。