(一)礦物

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

(二)巖石

1．巖石的物理力學性質

巖石是在各種地質作用下，由一種或多種礦物有規律地組合成的礦物集合體。巖石的物理力學．性質表現在其變形特性、強度特征、破壞形式三方面。

2)巖石的強度特征

巖石在外載荷的作用下，當應力達到某一極限時便發生破壞，這個極限就是巖石的強度極限。具體指標有：單向抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度、三向抗壓強度。

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．煤層的頂底板巖石

(1)頂板巖石。從采煤工作的角度，根據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

地層系統是用來描述地層上下層之間空間關系的，國際上通常用的地層劃分單位有界、系、統。地質時代是用來描述地層上下層之間時間關系的。在劃分地層系統的基礎上，將地殼的發展歷史相對應地劃分成若干地質時代的單位，即代、紀、世。

(四)地質構造

沉積巖層(包括煤層)在形成時，一般都是水平或近水平的，在一定范圍內是連續完整的。但后來由于受到地殼運動的影響，使巖層的形態和產狀發生了變化。這種由地殼運動所引起的巖層變形和變位的結果叫構造變動。構造變動按其表現形式，主要可分為褶皺和斷裂兩類。這種由地殼運動而造成巖層空間形態的變化，稱為地質構造。

1．巖層的產狀要素

為了說明傾斜巖層的空間形態，常用產狀要素來表示，即巖層的走向、傾向及傾角。

2．褶曲構造

褶皺構造的基本單位叫褶曲。褶曲就是巖層的一個彎曲。

(1)褶曲的基本形態：一般把褶曲的基本形態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：根據褶曲軸面的產狀，分為直立褶曲、傾斜褶曲和倒轉褶曲。

3．斷裂構造

巖層在外力或內力作用下，產生了機械破壞，使巖體喪失連續性和完整性，不論發生位移與否，都稱巖層產生了斷裂。斷裂后，兩側巖層若沒有發生顯著位移，稱為裂隙或節理；發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、風化裂隙和構造裂隙。

根據裂隙的產狀和巖層的產狀關系，可分為：走向裂隙、傾向裂隙和斜交裂隙。

2)斷層

巖層沿斷裂面發生顯著位移的斷裂構造，稱為斷層。

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

(2)斷層的分類。根據斷層上下盤相對移動的方向，可分為：正斷層、逆斷層和平推斷層。根據斷層面的傾角，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)、根據斷層走向與巖層走向關系，把斷層又分為：走向斷層、斜交斷層。斷裂構造發育的地區，經常是許多斷層以某種組合形式出現，其中有：地塹和地壘、迭瓦狀構造、階梯狀構造。

(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分為孔隙水、裂隙水、巖溶水。巖溶發育必須具備的四個條件：要有可溶巖層、巖層因具有裂隙而透水、水必須有侵蝕性，水在巖層中應是流動的。

6．地下水的化學成分

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

7．礦井水的來源

煤礦生產過程中，經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。