石臺煤礦井田概述及井田地質特征_圖文

1、1 井田概述及井田地質特征1.1礦區(qū)概況本部分將主要介紹石臺礦區(qū)井田地質特征,包括礦井地層特征、可采煤層特征、主要斷層、綜合地質柱狀圖等內容。閘河煤田位于安徽省北部,北起徐州市以南6 km,南至濉溪縣城。南北長約45 km,東西寬約48 km,面積約250 km2。石臺煤礦位于閘河煤田中部偏東,西南距安徽省淮北市約15 km,東北距江蘇省徐州市約40 km。石臺礦區(qū)地勢平坦,由于山系影響,呈東北偏高,西南偏低的平原地形。礦區(qū)海拔標高:+32.0至+36.5 m。石臺礦區(qū)內東有閘河、攔堿河,西有龍河,河流受季節(jié)影響。閘河、龍河均由北向南流經(jīng)該井田,攔堿河位于閘河西側,為靜水河。礦區(qū)東西兩側有鳳凰

2、山、關山、蘿卜山、程蔣山、方房山、香山。石臺礦區(qū)內有礦區(qū)專用鐵路線,向南經(jīng)符夾線至符離集站,北接龍海南連津浦可通往華東各工業(yè)城市。公路可直通徐州、宿州、阜陽等地區(qū),在礦區(qū)北側8 km可進入連霍高速公路,東臨合徐高速公路,與全國構成交通網(wǎng)路,對外交通頗為便利,交通位置如下圖1.1所示。石臺煤礦位于淮北平原中部,屬季風暖溫帶,半濕潤氣候。夏季炎熱多雨,冬季寒冷多風,春秋兩季氣候暖和,年平均溫度14.5度,一年之中7、8月份天氣最熱,最高溫度一般為35-40度。12月至次年2月天氣最冷,最低溫度一般為零下12至18度。土壤凍結深0.3 m。石臺礦年平均降水量862.29 mm,降雨多集中在6至8月份

3、的雨季。月最大降水量1500 mm。石臺礦區(qū)春夏季以東南、東風為主,冬季多北風。年平均風速為3.1 m/s,其中月平均最大風速為3.7 m/s。9月份平均風速最小,為2.4 m/s。 圖1.1 石臺煤礦交通示意圖影響該井田的地表水系主要有東側閘河、西側龍河、閘河由北向南流經(jīng)該井田,洪水位一般為+35.90 m,歷年(1982年7月22日的最高洪水位為36.586 m。攔堿河位于閘河西側,為靜水河,水位變化不大。龍河自北向南流經(jīng)該井田,洪水位一般為+31.36 m,歷年(1982年7月22日的最高洪水位為32.26 m,另在龍河東側有人工河道和塌陷積水。河流及塌陷積水均受季節(jié)控制。1供電:由馬莊

4、區(qū)域性變電所架35 Kv線路兩回路通至本礦工業(yè)廣場內東側35 Kv變電所,線路總長15 km,導線型號:LGJ-70,線路電壓35 kv,雙回路,供全礦用電;2供水:石臺礦區(qū)所用水由塑里鎮(zhèn)張莊村所建4口水源井,用4臺300RJC185-12 10型水泵,通過管路向已建成的幾座蓄水池集水,供應井口及生活用水;3通訊:機關通訊室安裝1臺供電式電話總機JGL8,通過120門分機電話對石臺地區(qū),對井上下通訊聯(lián)系;4地震:淮北地區(qū)位于蘇魯豫皖交界地區(qū),東有廬大斷裂,西有阜陽麻城斷裂,北有秦嶺緯向構造帶,南有宿南斷裂(五河至利辛斷裂。根據(jù)全國地震烈度區(qū)劃分和淮北地震局資料,石臺礦區(qū)在7度范圍內,以8級烈度

5、考慮其工程建筑。1.2井田地質特征石臺礦區(qū)地勢平坦,由于山系影響,呈東北偏高、西南偏低的平原地形。礦區(qū)海拔標高:+32.0至+36.5 m。礦區(qū)范圍內,因煤層地下開采,造成地表塌陷水,塌陷最深可達3.2 m,一般2.3 m。塌陷區(qū)范圍約12萬km2。1井田的勘探程度:礦井投產前,井田內共施工鉆孔135個,工程量43610 m,網(wǎng)度為6.8個/k ,投產后共施工鉆孔126個,工程量46835.95 m。見表1.1。2普查:石臺井田原屬22井田的一部分,于1958至1962年由安徽省地質局325隊進行普查找煤,共施工鉆孔87個,工程量26577.72 m,并對其中61個鉆孔進行了測井,并編制了22

6、井田普查地質報告。3精查:1965至1966年由原華東煤炭工業(yè)公司基本建設公司第三勘探隊在閘河煤田后石臺孜勘探區(qū)進行精查勘探,其中有48個鉆孔17032.31 m的工程量落在現(xiàn)石臺井田范圍內,并對此48個鉆孔全部進行了測井,1966年由第三勘探隊提交了閘河煤田后石臺孜勘探區(qū)精查地質勘探報告。表1.1 歷年鉆探施工情況表施工日期/年鉆孔數(shù)/個工程量/個施工單位備注19581962 87 26577.72 325隊61個測井資料19651966 48 17032.31 皖煤三勘全部測井資料19771981 57 13697.34 局勘全部測井資料1982 38 18084.66 局勘全部測井資料1

7、9841994 19 7315.13 局勘全部測井資料1994 1 78.09 本礦全部測井資料1997 11 7660.73 局勘全部測井資料4井田煤系地層概述:石臺井田位于閘河煤田的中部,所處大地構造位置為華北淮地臺魯西隆起徐州褶斷帶的西側,本區(qū)地層自上而下有第四系,二疊系,石炭系等。第四系厚32.0764.59 m,主要為松散砂和粘性土,下部全部為粘土和砂質粘土。含煤地層下二疊統(tǒng)下石盒子組,厚度180210 m,含7、8、9號煤層。下二疊統(tǒng)山西組,厚度120145 m,含10號煤組,石炭系太原群厚125140 m,夾多層薄煤,沒有開采價值。地質柱狀圖見圖1.2。由鉆孔揭露本井田地層由老至

8、新為石炭系、二疊系、第四系,其中石炭系、二疊系為本區(qū)含煤地質,以下分述之:1中石炭統(tǒng)本溪組C2b假整合于中奧陶統(tǒng)老虎山組石灰?guī)r之上,厚2238 m,一般30 m。上部以淺灰灰白色隱晶質石灰?guī)r為主、夾紫色泥巖;下部為灰白棕色,紫色鋁質泥巖。底部鐵質結核較多。2上石炭統(tǒng)太原組C3t與本溪組整合接觸,為一套海陸交互相沉積,厚120145 m,平均137.5 m。一般由十二層灰?guī)r及薄層海相灰色細砂巖、粉砂巖組成,含不可采薄煤7層。煤層總厚3.74 m。頂部為一層厚812 m的黑色海相泥巖,上部第一層灰?guī)r為淺灰色結晶質,厚度穩(wěn)定,一般2 m左右,是本區(qū)主要標志層(K1之一。3下二疊統(tǒng)山西組與下伏地層整合

9、接觸。為一套以砂巖、粉砂巖為主夾泥巖、煤層的過渡相沉積,厚110182 m,一般為135 m ,含6、7兩個煤組,煤層總厚0.79 m ,6煤層局部可采,7煤不可采。7煤組以下主要為灰色粉砂巖,76煤組間主要為灰白色細中粒砂巖。水平層里發(fā)育,呈片狀,系6煤層底部良好標志之一。6煤組以上為灰白色細中砂巖,夾粉砂巖,上部1015 cm,多為灰綠色,紫紅色泥巖、粉砂巖,無層理。4下二疊統(tǒng)下石盒子組(P2/1xs與山西組整合接觸,厚170230 m,一般195 m,大致可分為上下段;下段為主要含煤層,厚80110 m,一般90 m,底部為淺灰灰白色鋁質泥巖,無層理,層位及厚度穩(wěn)定,系良好標志層(k2之

10、一。中部以深灰色泥巖及含菱鐵質細砂巖為主,含主采煤層4煤層和局部可采煤層2、3、5煤層,煤層總厚5.37 m。上段厚80120 m,主要由灰、紫色泥巖、粉砂巖組成,局部為中細粒砂巖。底部常發(fā)育一厚度為815 m的灰白色中粒砂巖。5上二疊統(tǒng)上石盒子組(P1/2ss與下伏地層整合接觸,總厚度大于663.5 m,為一陸相沉積。底部為一厚12 63 m,一般40 m的灰白色中粗粒砂巖。硅鈣質膠結,堅硬,為區(qū)內主要標志層(K3之一。下段厚230280 m,以灰綠色碎屑為主,夾雜色泥巖,含薄煤23層,煤層總厚度0.65 m,僅1煤層局部達可采厚度,無開采價值。上段厚度大于390.3 m,上部為灰白暗紫色粗

11、巨粒砂巖,含礫石,成分復雜;下部以細碎屑巖為主,稍具鮞狀結構,夾雜色斑塊等。6第四系(Q與下伏地層不整合接觸,厚2373 m,一般40 m,由北向南、由東向西漸厚。上部為棕紅色、灰色粘土及砂質粘土;中部由粘土和粉砂組成,夾細、粉砂3 4層,厚48 m;下部為棕黃色、桔紅色粘土夾礫石,厚637 m ,一般23 m,巖性均一,塑性較好,分布穩(wěn)定,并含大量礫石和鈣質、鐵錳質結核。66712K 1(M最小-最大煤層厚度一般標志 層煤層最小-最大(M編號巖 性 描 述水 文 特 征備 注一般界系統(tǒng)組下生界中統(tǒng)本溪組奧陶系22-3830120-145137.50太原組上統(tǒng)石炭系山西組45-605065-1

12、0075下統(tǒng)下石盒子組23-46335.00(K45152-200165K 3系下石盒子砂巖含水組(3煤含水組以細-中粒砂巖為主,由2煤層頂板第一層砂巖到鋁土泥巖間的砂巖厚度16-45米,一般為25米,3煤頂砂巖分 布不穩(wěn)定,多數(shù)為薄層粉砂巖、砂質泥巖,該含水組砂巖裂隙不發(fā)育,鉆孔單位涌水量0.00005-0.00624升/秒 米,水質為CL-NA型或CL-HCO-NA型。山西組砂巖含水組(6煤含水組以細砂巖為主,砂巖厚度15-50米,一般25米,為6 煤層直接頂板砂巖,裂隙不發(fā)育,鉆孔單位涌水量 0.0773公升/秒米。般25米,下部泥巖厚度8-12米,巖性致密,隔水性能 強,分布穩(wěn)定,是一

13、良好隔水層。山西組底部隔水層以粉砂巖,砂質泥巖,泥巖組成,厚度20-40米一山西組灰?guī)r含水組以灰?guī)r裂隙,溶洞為主的含水組,灰?guī)r厚度55-60 米,自上而下共12層,3、4、12層較厚,單層厚度最 大者達15-25米,2-4層灰?guī)r露水,裂隙,溶洞一般在淺部盆地邊緣較發(fā)育,富水性強, 向深部逐漸減弱,鉆孔單位涌水量0.003-2.23公升/秒米,水質類型為 HCO-SO-MG-NA型水,水量較為豐富,水質良好,是礦主要供水水源。34 以灰、灰綠色富含菱鐵質鮞子的泥巖、粉砂巖為主,局部為灰灰白色細中粒砂巖,本段含煤2-3個層位(4號煤。富含完整的植物化石Calamites sp(蘆木Annulari

14、a sp(輪葉Annularia mucronata schenk(短尖頭輪葉Lobatannularia ensifolia(Halle(劍形瓣輪葉l-sinensis(Halle(中國瓣輪葉Sph nophllum sp(楔葉s-sino-corcanum yabe(中國楔葉Gigantopteris exgy nicotianaefolia schenk Pecopteris sp(櫛羊齒。Neuropteris sp(脈羊齒等。2煤層(7以上常為紫夾灰黃色含菱鐵質鮞狀泥巖,中部以深灰色泥巖及含菱鐵質細砂巖為主,底部為湖泊相淺灰色鋁土泥巖(K2。含2、4、5三個煤組,為主要含煤段。產植物

15、化石Annulara stellata(swood(星狀輪葉Gigantopteris sp(大羽羊齒G affnicotianuefolia schenk(稍象煙葉大羽羊齒pecopteri sp(櫛羊齒parcuata Halle(彎脈櫛羊齒Plagiozamites Oblongifolius Halle(長橢圓扭羽葉lobatannularia lingulata Halle(舌形瓣輪葉。6煤組(10以上以灰白色細中粒砂巖為主,夾粒砂巖,6-7(11煤組間由砂、泥巖互層及細中粒砂巖組成,7煤組以下主要為灰色粉砂巖。本段含6、7兩個煤組,其中6煤組6-1、6-2煤層為局部可采煤層,7煤組

16、有12個層位,均不可采。含植物化石Pecopteris arcata Halle(彎脈櫛羊齒Sphenopteris cf taiyuanenss Halle(象太原楔羊齒Alethopteris norinii Halle(那林真羊齒taeniopteris multinerris weiss(多脈貸羊齒lepidodendron posthumi jetct(博茨須鱗木Cordaites principalis(GermHBGein(首要科達狄Tingia hamaguchii Kon no(口丁氏蕨Emplectopteridium alatum Kawasakii(翅狀準羊齒由12層石

17、灰?guī)r及薄層海相灰色細砂巖與粉砂巖組成,底部為含鋁質泥巖,石灰?guī)r厚度大于8米者有3、4、12層,其中4灰最厚(1520米,含燧石的石灰?guī)r有4、9、10、12層。 本組含煤7層,一般薄而不穩(wěn)定,不可采,其中9、12灰下的煤層稍好,頂部1灰為標志層(K1,頂部第一層灰?guī)r含化石豐富有:Dictyoclstus taiguanensis(太原網(wǎng)格長身貝Linoproductus Simensis(西門線紋長身貝Overtonia SP(歐爾通貝?Marginifera SP(?圍胥貝以及海百合菜等。底部幾層灰?guī)r含化石有:Aronia SP Ouasifusulima longissima(hoeller

18、Schiuagerina Valide lee Pseudoschuagerina SP本組石灰?guī)r一般為灰灰白色,隱晶質、致密,灰?guī)r間為紫色泥巖,灰?guī)r;下部為灰白棕色、紫色鋁質泥巖,底部含鐵質結核較多,石灰?guī)r含化石有:Pusulina Cylindrica Fusulina bocki等。以棕黃、灰褐色厚層石灰?guī)r為主,夾薄層狀泥灰?guī)r,頂部數(shù)層稍含燧石結核。地層系統(tǒng)巖 性柱 狀1:10001.7-2間距圖1.2 石臺煤礦地址柱狀圖石臺井田位于閘河復式向斜的中部,張莊向斜西翼,主體構造為張莊向斜。以Fj2斷層為界,南部以褶曲為主,北部以斷裂為主。區(qū)內巖漿侵蝕范圍廣泛,主要侵蝕Fj2斷層以東的大部分

19、地區(qū)。井田只有一條張莊向斜,位于井田東部,軸向N326°E,軸向SE傾斜,樞紐起伏,東陡西緩,東翼地層傾角4575°,西翼地層傾角525°,其核部地層為上石盒子組,北部因F3斷層軸向呈弧形彎曲,為一不對稱向斜盆地,此褶曲貫穿全井田。井田有1、2兩條大斷層。1斷層是正斷層,傾角在30°50°,落差15 35 m;2號斷層是正斷層,傾角為40°60°,落差為2045 m。另有兩條小斷層,落差都在715 m。井田內巖漿巖分布范圍廣泛,巖石種類以輝綠玢巖為主,次為花崗斑巖。各類巖石分布規(guī)律是:輝綠玢巖主要分布于井田東部及中部13線以

20、東地區(qū),花崗斑巖分布于井田13線以北,巖漿巖在煤層中呈床狀、透鏡狀、串珠狀、巖墻狀及其它不規(guī)則分布,垂向上可有多層。巖漿通道主要受井田東部大的NNE向構造帶控制,區(qū)內NE向大斷裂兩側巖漿巖的厚度與分布范圍有明顯差異,井下生產中實見小斷層切割巖漿巖的現(xiàn)象,說明巖漿侵入在斷層形成之前,從Fj2及F4斷層兩盤巖漿巖分布情況也說明了這一點。到目前為止尚未發(fā)現(xiàn)巖漿順斷層侵入的例證。根據(jù)以往勘探階段的簡易水文觀測,抽水實驗成果及生產中實際水文地質資料的分析,將井田自上而下劃分為6個含水組和2個隔水層。1第四系全新統(tǒng)孔隙含水組以粉砂、細砂為主,砂層厚度48 m,中間被砂質粘土或粘土砂層分隔成3 4層,多呈透

21、鏡狀分布,水力性質為承壓水,地表以下56 m為潛水。砂層含水組鉆孔單位涌水量為q=0.24 ml/s,滲透系數(shù)k=12 m/d,水質類型為HCO3-CL-Ca+2-Mg+2型。2風氧化帶含水組以風化砂巖裂隙為主,厚度15 m左右。該組富水性大小與基巖露頭的巖性、裂隙發(fā)育程度有關。一水平生產時,淺部突水點水量較大,就是受到風氧化帶水的影響。3石盒子組上段裂隙含水組以中粗粒砂巖為主,頂部為一厚層粗砂巖(K3,裂隙較發(fā)育,鉆孔揭露時有漏水現(xiàn)象,漏失量13 t。4石盒子組下段(3煤裂隙含水組以中、細砂巖為主,砂巖厚度1545 m,一般在25 m左右,從3煤層頂板第一層砂巖到鋁質泥巖間的砂巖所組成。3煤

22、層頂板砂巖分布不穩(wěn)定,多數(shù)為粉砂巖、細砂巖互層。該含水組砂巖裂隙不發(fā)育,富水性較弱。鉆孔單位涌水量q=0.0000850.0624 ml/s.m ,滲透系數(shù)k=0.000470.202 m/d ,水質類型屬于CL -Na +或CO -23-CL -Na +型。5山西組裂隙含水組(6煤層含水組以中、細粒砂巖為主,厚度1550 m ,一般25 m 左右,為6煤層的直接頂板,裂隙不發(fā)育,富水性弱,鉆孔單位涌水量q=0.077 ml/s.m ,水質類型屬于HCO -3-SO -24-Ca +2-Mg +2型水。該組水量較為豐富,水質量好,是工業(yè)廣場和工人村飲用水的水源。1第四系更新統(tǒng)隔水層以粘土、砂質

23、粘土及粘土、砂質粘土夾礫石或者鈣質結核組成,厚度637 m ,一般23 m ,該層分布較為穩(wěn)定,而且粘塑性好,同時又與礫石或鈣質膠結緊密,隔斷了風氧化帶含水組和全新統(tǒng)孔隙含水組之間的水力聯(lián)系。2山西組底部隔水層從上述各含水組、隔水層的劃分可見,水量較為豐富的含水組有三個:第四系全新統(tǒng)孔隙含水組、石盒子組中上段裂隙含水組和太原組裂隙巖溶含水組。第四系全新統(tǒng)孔隙含水組受大氣降水和地表水的影響比較大,地表水和大氣降水是該含水組的主要補給水源,但由于在全新統(tǒng)含水組與基巖之間有更新統(tǒng)隔水層,這樣就隔斷了全新統(tǒng)含水組與以下各含水組之間的水力聯(lián)系,所以大氣降水及地表水對煤系地層沒有直接影響。石盒子組上段裂隙

24、含水組的水量為靜儲量,沒有外界補給水源,隨著出水時間的增長,而被逐漸疏干。礦井生產初期涌水量:90.8246.9 t/h ,平均涌水量110 t/h 。隨開采范圍和深度的增加,涌水量有增大的趨勢。在生產初期(19761983,涌水量增大的比較明顯,但在19841988年,涌水量反而減少,估計是砂巖水補給不足的緣故。1斷層導水情況該礦井揭露的斷層大都為正斷層,說明形成斷層的應力為拉應力。該礦井的斷層導水性差異很大,Fj2斷層是該井田的一條落差2045 m 的正斷層,該斷層溝通了4煤層頂?shù)装迳皫r裂隙含水組,但在實際揭露時,并沒有大的斷層水出現(xiàn)。2礦井水文地質類型從上述內容可知,該礦井主要充水巖層是

25、受采掘破壞或影響的4煤層頂?shù)装迳皫r裂隙含水組,含水組充水裂隙稍發(fā)育,補給條件一般。采掘工程有時受水害影響,但不威脅礦井安全,防治水工作易于進行。根據(jù)煤炭部一九八四年五月頒發(fā)的煤礦水文地質類型分類依據(jù),該礦井水文地質類型屬于中等型。1.3煤層特征井田內含煤地層為石炭二疊系,以二疊系下石盒子組為主,山西組次之,區(qū)內煤系地層總厚113 m,含煤22層,其中以4煤層主采,1、2、3、5、6、7煤層零星或局部可采,煤層總厚9.51 m,含煤系數(shù)為0.84 %。1二疊系上石盒子組煤層1#煤層該煤層位于K3砂巖之上10.623.4 m,一般15 m左右,距3煤層之上190 230 m,一般210 m左右,井

26、田內共有86個鉆孔穿過其層位。井田內見煤點共12個,煤厚0.141.09 m,平均0.65 m,變異系數(shù)為60 %。1煤層為極不穩(wěn)定的薄煤層,僅見零星可采點。2二疊系下石盒子組(12#煤層該煤層位于K2鋁質泥巖之上3555 m,一般為45 m,下距3煤層15 m 左右,井田內共有195個鉆孔穿過其層位,見煤點95個,占49 %,煤厚0.13 1.07 m,平均煤厚0.55 m,可采點只有11個,占見煤點的12 %,可采點平均煤厚0.96 m。為極不穩(wěn)定零星可采之薄煤層。煤層局部受巖漿侵蝕影響變?yōu)樘烊唤埂?23#煤層該煤層位于2煤層之上,位于K2鋁質泥巖之上3045 m,一般38 m左右,井田內

27、共有196個鉆孔穿過其層位,其中見煤點達92個,見煤點占46%.煤層厚0.00.74 m,平均煤厚0.45 m,可采系數(shù)0.07 %,可采范圍內煤層變異系數(shù)為86.5 %,3煤層為極不穩(wěn)定的薄煤層,僅見零星可采點。(34#煤層該煤層為井田內主要可采煤層,主要分布于井田23線以南,其次是12線中部,井田內共有196個鉆孔穿過其層位,其中見煤點192個,占97.9 %,煤層厚4.35.7 m,平均煤厚4.5m,可采指數(shù)為0.92 %,煤層結構簡單復雜。可采范圍內煤層變異系數(shù)為17.7 %,為較穩(wěn)定的厚煤層,是本礦的主要可采煤層。(4 5#煤層該煤層位于K2煤層之上13 m左右,而在971孔等附近僅6 m左右,主要分布于井田東北部、西南部和東部。井田內穿過5煤層位的鉆孔有190個,其中見煤點176個,占94.3 %,煤層厚1.72.9 m,平均煤厚2.2m,煤層結構復雜?？刹芍笖?shù)為0.91 %,變異系數(shù)為18.9 %,屬穩(wěn)定局部可采中厚煤層。3二疊系山西組煤層本煤層含6煤,其中6煤組為局部可采煤層。6煤層位于山西組中部,K1灰?guī)r之上5565 m,一般60 m,主要分布于井田的西南部,其次是井田北部,井田內有112個鉆孔穿過其層位,見煤點僅62個,占55 %,煤層厚0.102.08 m,平均煤厚0.66 m,達可采者20個,占