煤矿煤地层地质报告.doc
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1、第一章 概述2第一节 井田地理位置、范围及交通2第二节 自然地理3第二章 矿井地质3第一节 地 层3第二节 含煤地层4一、含煤地层4二、煤层对比及标志层5第三节 矿井构造7一、区域构造概况7二、矿井构造8三、矿井构造发育规律12第四节 矿井地质条件分类13一、矿井地质条件分类的必要性13二、矿井地质条件分类评定基础13三、矿井地质条件分类14第三章 煤层、煤质及有益矿产15第一节 含煤性15第二节 煤 层15一、煤层厚度及结构变化15二、煤层间距17第四章 矿井水文地质18第一节 区域水文地质概况18一、含水层段(岩组)划分18二、区域岩溶地下水的补给、径流和排泄19第二节 矿井充水条件19一
2、、矿井的补给水源和含水层19二、矿井的充水水源及补给条件21三、多层充水含水层组内、外边界21第三节 矿井防治水21一、矿井现有排、防水设施及主要防水安全措施的综合评价21二、矿井断电后自动淹没时间22三、其他一般性的防水措施23第四节 矿井涌水量及预计23一、矿井涌水量23二、矿井涌水形式及规律23三、矿井涌水量预计24第五节 防止奥灰突水的条件分析24一、突水条件24二、评价方法25三、奥陶系灰岩含水层对煤层开采的影响25四、奥灰水的防治对策26第六节 水文地质类型27一、水文地质类型评定基础27二、水文地质类型28第五章 开采技术条件28第一节 开拓方式及煤层顶底板条件28一、矿井开拓方
3、式28二、煤层顶底板条件29第一章 概述 第一节 井田地理位置、范围及交通钱家营井田位于河北省唐山市东南约15 km处,开平向斜的东南翼,以井田工业广场为中心,至京山铁路的唐山站和古冶站直线距离分别为14.5 km和16 km,距唐津、唐港高速公路入口8 km。唐乐公路斜穿井田中部,与井田东侧的吕家坨矿业分公司亦有公路直通并与唐乐公路相接,交通非常方便(图1)。图1 开滦钱家营矿业分公司交通位置示意图第二节 自然地理钱家营井田地形东北高西南低,海拔标高介于+7+26 m之间,地形坡度为1。东部于新古河道两侧有高度13 m呈NE-SW向排列的小型沙丘。井田内有沙河、老牛河、幸福河。沙河发源于迁安
4、城西的好树屯,汇集了清凉山东麓一带山地之水,向南进入开平煤田,蜿蜒于唐家庄煤矿,流经吕家坨煤矿与范各庄煤矿之间,回折而向西南,过钱家营、宋家营、小集镇,该河下游无入海口,沙河春季干涸,秋冬贫水,夏季流量较大,洪峰来临多发生于上游山地暴雨之际,1962年测得最大流量为472 m3/s。井田中部的老牛河,为人工开竣,上游从孟家大寨东北流来,在钱家营与阎庄之间汇入沙河。老牛河在小张各庄东与东西横贯的幸福河相联,沙河出现洪峰时,钱家营附近的沙河水,有向老牛河下游倒灌现象。第二章 矿井地质第一节 地 层钱家营井田隶属开平煤田,位于开平向斜的东南翼。开平煤田地层属华北型沉积,古生代地层广泛分布,其中石炭-
5、二叠系为含煤岩系,各系、统间多以整合或假整合接触(表3-1)。含煤地层大多为第四系黄土覆盖,但也有零星出露。表3-1 区域地层表界系统年代组厚度(m)新生界第四系Q不整合洼里组0890上古生界二叠系上统280古冶组346下统唐家庄组180大苗庄组79石炭系上统赵各庄组74开平组70中统C2唐山组-平行不整合-马家沟组65下古生界奥陶系中统O2345下统亮甲山组115冶里组203寒武系上统凤山组68长山组48崮山组82中统张夏组120下统馒头组150景儿峪组263元古界震旦系上统迷雾山组1200杨庄组400下统高于庄组600大红峪黄崖关组不整合五台群450太古界前震旦Ar说明:据2001全国地层
6、委员会和2004国际地层委员会发布的时代划分方案,石炭纪二分,二叠纪三分,但为了与矿上其他资料吻合方便起见,本次仍沿用旧的时代划分方案。第二节 含煤地层一、含煤地层钱家营井田含煤地层为石炭系上统和二叠系下统,基底为中奥陶统马家沟组灰岩,含煤地层总厚度约为500 m。含煤地层特征与开平煤田其它井田基本相同,含煤地层由老到新简述如下:1石炭系(C)石炭系总厚约200 m。由于沉积原因,缺失石炭系下统,致使石炭系中统与其下伏的奥陶系马家沟灰岩呈假整合接触,石炭系与其上覆二叠系以11煤顶板(含海相动物化石的细粉砂岩组成)的顶面为界。石炭系中、上统的分界面是唐山灰岩 (K3)的顶面。(1)石炭系中统(C
7、2)唐山组(C2):直接覆于奥陶系灰岩之上,上界为唐山灰岩(K3)顶面,与上覆开平组整合接触,区域上与华北地区的本溪组相对应。本组一般厚约60 m,岩性以紫、绿、灰色的粘土岩和浅灰色粉砂岩为主,仅上部可见细砂岩;下部约26 m,为滨海环境的湖泊相碎屑岩沉积,向上逐渐过渡到海相薄层碳酸盐和过渡相的交替沉积,形成一个逐渐递进相序。(2)石炭系上统(C3)石炭系上统总厚度约135 m,以11煤顶板顶面作为本统与二叠系的分界面,区域上与华北地区的太原组相对应。以赵各庄灰岩(K6)顶面为界,本统又可被划分为开平组和赵各庄组,开平组是重要的含煤地层。开平组():下界为K3灰岩顶面,与唐山组呈整合接触,上界
8、为K6灰岩(赵各庄灰岩)的顶面,呈整合接触,一般厚约60 m。本组岩性以粉砂岩为主,粘土岩比唐山组亦有所减少,砂岩含量增加,在岩相组合上属海相薄层泥质碳酸盐和过渡相粉砂质-砂质沉积物的交替沉积,每一旋回由海相-过渡相-海相沉积。本组赋存有三层灰岩,由下而上为K4、K5和K6灰岩,含煤六层,即13、14-1、14-2、14-3、14-4及15煤,均属局部可采。赵各庄组():下界为K6灰岩顶面,上界至11煤顶板含海相动物化石的细粉砂岩顶面,一般厚约70 m。本组岩性以粉砂岩和砂岩为主,煤层和粘土岩次之,岩相组合特征为过渡相的泻湖、三角洲和滨海湖泊的粉砂-砂质沉积与浅海薄层粘土质沉积物的交替沉积,以
9、过渡相为主,由于地壳振幅小,比之前两组地层接近于大陆相,沉积环境比较稳定,有利于煤层的聚积和形成。本组含11、121/2、12-1和12-2煤四层。2二叠系下统(P1)二叠系与下伏石炭系呈整合接触,下界为11煤顶板粉砂岩的顶面,上界为A层铝土质粘土岩的顶面。以A层铝土岩的顶面为界,把二叠系分为上统和下统。下统一般厚约300m,分上下两组,上组称唐家庄组,下组称大苗庄组,其中大苗庄组是主要含煤地层,与其下伏的赵各庄组呈整合接触。大苗庄组():本组厚约70 m,区域上与华北地区的山西组相对应。上界为5煤顶板的中、细砂岩底面,与其上覆地层呈河床冲刷接触,常使5煤遭受冲蚀。本组为过渡相粘土岩和陆相碎屑
10、岩的交替沉积,大陆冲积相已开始出现。含煤六层,即5、6、61/2、7、8和9煤,其中7煤和9煤厚度较大,为层位稳定的主要可采煤层。唐家庄组():下界为5煤顶板的中细砂岩底面,上界为A层铝土质粘土岩顶面,一般厚220 m左右,井田内局部受剥蚀,本组属陆相沉积,河流活动极为活跃,除了在河流期交替的短暂时期有一些滞水盆地还原湖相粉砂质和泥质沉积物外,很少见有典型湖泊型的沉积物,岩性以粗碎屑砂质岩类为主,由于地壳逐渐趋向隆起,河流活跃,迁徙频繁,已不利于煤层堆积。本组大致可分三段,每一岩段由河床相粗碎屑物起到滞水盆地(湖)细碎屑物止,反映了三次河流活动的大周期。二、煤层对比及标志层1煤层对比井田内岩性
11、及煤层的发育情况与开平煤田其它各矿区基本相同。含煤地层中标志层也较明显,主要煤层层位相对较稳定,因此,煤层对比可靠(图3-1)。井田内可采和局部可采煤层共8层,即5、61/2、7、8、9、11、12-1和12-2煤,其中主要可采煤层为7、9、12-1煤,均属复杂结构的中厚-厚煤层。2标志层井田标志层较多,其中主要标志层叙述如下:G层铝土岩:沉积在奥陶系灰岩的古风化壳上,上部常为浅灰色,下部为浅灰、灰白和紫色,岩性致密,细腻有滑感,具有分布不均匀的菱铁质鲕粒,含黄铁矿结核及散晶体,全区稳定,总厚平均5 m。K1 灰岩:灰-深灰色,略具褐色,质地较纯,富含海百合茎及腕足类等化石含黄铁矿结核,层位稳
12、定,厚度平均 1.50 m,下距奥陶系顶面约30 m。K2 灰岩:深灰-黑灰色,有时微发褐色,致密,质地较纯,层面有时附沥青质,含海百合茎及腕足类化石,层位较稳定,厚度平均1.15 m,下距K1约15 m。K3 灰岩(唐山灰岩):浅灰褐色,中厚层状,质地坚硬,含大量筵科、珊瑚、海百合茎和腕足类等化石,并含豆状黄铁矿结核及沥青质膜,厚度较大,层位稳定,是含煤地层中沉积幅度较大的一次灰岩沉积,厚度平均 3.58 m,下距K2约15 m。K4 灰岩:褐灰色,致密,坚硬,质不纯,富含海百合茎及腕足类及筵科化石,偶见黄铁矿散晶,层位不稳定,常变为浅海相粉砂岩。厚度平均1.39 m,下距K3约20 m。K
13、5 灰岩:灰-深灰色,含泥质生物碎屑灰岩,时而相变为钙质粉砂岩,本层灰岩常为14-1煤直接顶板或间接顶板,厚度平均为1.15 m,下距K4灰岩约30 m。K6 灰岩(赵各庄灰岩):深灰色,质不纯、含硅质,富含海百合茎及腕足类化石,裂隙多被方解石脉充填,并可见黄铁矿散晶,厚度平均为1.00 m。有时被上部三角洲相冲刷,下距K5灰岩约15 m。12-1煤顶板腐泥质粘土岩:灰黑色,条痕褐色,岩性极细,均一,油脂光泽,具贝壳状断口,含黄铁矿薄膜,该层顶部粉砂岩中富含海相动物化石,其上部为含钙质的粉砂岩,仅井田中部及西南部明显,层位较稳定。11煤顶板腐泥质粘土岩:黑色,条痕棕褐色,质纯而均一,油脂光泽,
14、平坦状及贝壳状断口,东部发育,西部相变为粘土岩。6煤顶板粉砂岩:深灰-灰黑色,致密,质地均一,具海百合茎及腕足类化石,含黄铁矿散晶及褐灰色泥质或菱铁质结核,层位稳定。A层铝土岩:淡青、浅灰和紫红色为主,岩性致密,性脆,细腻,具鲕状构造,常夹粉砂岩薄层,层位较稳定,但厚度变化大,一般310 m,局部被顶板河床相砂岩所冲刷。第三节 矿井构造一、区域构造概况钱家营井田隶属于开平煤田,位于开平向斜的东南翼。开平煤田位于燕山南麓,是一个北东向的大型复式含煤向斜构造,开平煤田在大地构造分区上属级构造单元,它位于I级构造单元中朝准地台之上,级构造单元燕山沉降带内,由燕山旋回造成的盖层构造唐山、蓟县陷褶束(级
15、构造单元)中的一个复式含煤向斜。其东侧与山海关台拱(级构造单元)为邻;南部则伸入华北断坳(级构造单元)之中。钱家营矿业分公司0图3-2 开平煤田构造略图开平煤田包括了开平向斜、车轴山向斜、荆各庄向斜、西缸窑向斜四个含煤构造,其中开平向斜与车轴山向斜皆属于长轴向斜,中间隔卑子院隐伏背斜,三者构成了煤田的骨架构造。荆各庄向斜、西缸窑向斜为开平向斜西北翼的凤山-城子庄背斜隆起后,从主向斜分异出去的次一级褶曲构造(图3-2)。 煤田内褶曲线性排列明显,开平向斜长宽比约为5:1,延展长度达60 km以上,车轴山向斜也在25 km以上。褶曲多呈不对称状,向斜西北翼急陡、乃至倒转;东南翼平缓,背斜则恰好相反
16、。褶曲轴面向西北方向倾斜,且偏居一侧。开平煤田的断裂亦较发育,一般在急陡翼压性走向逆断层发育,还发育有较多具剪切性质的斜交断层。在煤田的南侧与西侧发育有晚近活动的新生界断裂,某些断层的落差可达数千米,并控制了巨厚的新生界沉积。开平向斜为一大型不对称向斜构造,轴向在南部为NE40,到北部古冶以东逐渐转成近WE向,其北西翼地层陡立乃至倒转,伴有大型的走向逆断层;而南东翼地层平缓而多褶曲,并发育一定数量的断层,且以正断层为主,其自北而南发育的次级褶曲有:杜军庄背斜、吕家坨背斜、范各庄向斜、毕各庄向斜、南阳庄背斜、高各庄向斜、李辛庄向斜、刘唐保背斜和深港向斜等褶曲,它们的轴向都与主向斜斜交,构成了“边
17、幕式”褶曲。开平向斜中断层以压性-压扭性逆断层为主,地层倾角一般为1015,很少有大于30。二、矿井构造钱家营井田位于开平向斜东南翼的南段,占据了从毕各庄向斜到刘唐保背斜约15 km的地段。井田构造以褶曲为主,断裂为辅。图3-3 钱家营井田构造略图本井田在构造上可划分三个不同的构造地段,东北部褶曲区、中部单斜区和西南部褶曲区以及东北部-中部、中部-西南部两个过渡区(图3-3)。东部为毕各庄向斜西翼和小张各庄向斜西翼,向西依次为南阳庄背斜、高各庄向斜,再向西逐渐过渡到井田中部的单斜区,此单斜构造向西南延展约12 km,又开始出现褶曲,自东向西依次为李辛庄向斜、刘唐保背斜,西部为深港向斜的东翼。井
18、田内褶曲线性排列明显,各褶曲轴向都与主向斜轴(开平向斜)斜交。褶曲多呈不对称状,背斜东南翼倾角较大,一般20左右,西北翼倾角平缓,一般10左右;向斜则相反,东南翼倾角缓,西北翼倾角大。断层以倾向或斜交为主,且大中型断层多伴生在褶曲轴部和褶曲区与单斜区过渡带。从钱家营矿地质剖面图上也可看出相应的特征(图3-4、3-5)。1主要褶曲构造按上述三个不同构造地段分别叙述井田主要褶曲:(1)东北部褶曲区从毕各庄向斜西翼向西南延展到剖面附近,地层几经褶曲弯转。因深部褶曲较多,浅部较少,故呈一扇形,一系列褶曲自东向西为:毕各庄向斜:位于井田最深部,在小水波、毕各庄、董各庄一线。轴向由南部N15W,到北部转成
19、N50W,呈一NE向凸出的弧形。且向斜枢纽亦有起伏之势,毕36孔与钱12孔为两个低点,以其为中心有一个封闭的椭圆形盆地。向斜宽约4 km,长约8 km,在整个开平向斜东南翼中,呈盲肠状向南突出。两翼倾角都不大,西、南翼均不超过25,东翼一般为1015。王各庄鞍状构造:位于王各庄村北,北为吕家坨背斜,南为南阳庄背斜,西为小张各庄向斜,东为毕各庄向斜。故南北方向地层向内倾斜,东西方向则向外倾斜,即南北高,东西低,呈马鞍状。倾角甚缓,翼部也不超过15。小张各庄向斜:位于小张各庄村北,属井田深部构造,由12-1煤 -900 m以深等高线勾绘情况看,轴向由东部N70W,转到西部的N85W,且呈向北凸出的
20、弧形,规模与幅度不大,为一宽缓的向主向斜深部倾伏的向斜。两翼倾角相近,约10左右。南阳庄背斜:为一长轴状背斜,位于南阳庄、和罗各庄至碾子庄一线。轴向在南阳庄附近呈近南北向,到岭上村南钱20孔附近,急剧转成近EW向,呈向NE方向凸出的弧形。两翼不对称,西翼倾角较缓,为10左右;东翼较陡,1820左右。枢纽向主向斜深部倾伏,往深部,幅度变小而逐渐消失。该背斜延展长度达7 km,褶曲浅部发现有F4、DF4A和DF4B三条大型逆断层。高各庄向斜:位于高各庄小屯一线,属于井田中深部构造,轴向N80W,南翼倾角为10左右,北翼13左右。该向斜延展长度约3.5 km,轴部伴生有F11逆断层和F17正断层,向
21、主向斜深部倾没至消失,向斜轴部被碾子庄断层所切。(2)中部单斜区自第至与剖面间,地层走向较平稳,呈SW-NE方向延展,为一单斜构造。地层走向N40E,以倾角1216向北西倾斜,在单斜区的西部和中部未发现断层。仅在第剖面附近,单斜和褶曲区的过渡带内断层较发育。(3)西南部褶曲区中部单斜区向西南延到大田港附近,地层走向由SW转向SE,后又转折回来,从而构成一向斜构造,称李新庄向斜。以后地层连续转折,向西依次构成了刘唐保背斜、深港向斜:李新庄向斜:走向N40W,枢纽向主向斜沿NW方向向深部倾伏。两翼不对称,东北翼倾角约12,西南翼约20,延展长度超过4 km,为一宽缓的向斜构造。刘唐保背斜:位于刘唐
22、保庄、范庄附近。背斜轴向N75W,东北翼倾角约1620,西南翼约1214,枢纽向主向斜深部倾伏,此背斜褶幅比两侧向斜大,呈“舌状”向主向斜内拱出。与李辛庄向斜相似,东南部较紧闭,而向深部较宽缓。其西部为深港向斜,延展长度超过15 km。深港向斜:位于姚庄、深港至于家庄一带,轴向近东西向。两翼倾角相近,均为12左右,亦向NW方向倾伏,抬起的南东端由钱89、钱84、钱93等孔圈闭,颇为紧闭。2断层构造(1)大、中型断层本井田构造样式以宽缓的褶曲为主,以伴生的断层为辅。在勘探面积81 km2井田内,共有202个地面钻孔,查出控制程度较高的断层26条,其中落差5030 m的断层6条(F1、F2、F3、



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