07-钱家营矿概述及井田地质特征

1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1交通位置钱家营矿位于河北省唐山市丰南区钱家营镇，地理坐标为北纬39°33′、东经118°28′。矿区内有铁路与京山线古冶车站和林西矿业有限公司接轨，铁路交通方便有公路干线通过井田，公路交通十分方便，属京、津、唐三角区，距北京、天津均为100km。见图1-1。1.1.2地形地貌本地区地势平坦，井田范围内全被第四系冲积层所覆盖，地势低平，东北高，而西南低，标高介于7～26m之间，地形坡度1/1000。东部于新古河道两侧有高度1～3m呈北东—南西向排列的小型沙丘。1.1.3气象及地震矿区为大陆性季风气候，春季东风和西风交替出现，气候干燥少雨；夏、秋两季东南和南风常由海面带来潮湿空气，使矿区多雨；冬季因受西伯利亚蒙古一带冷气压影响多西北风，气候寒冷干燥。矿区内由11月至翌年3月为冻结期，冻结深度为1.0至1.5m，最高气温在零上27°至37°，最低气温在-29°至-34°，全年气温平均为零上2.0°，年降水量为370mm至631mm，全年主导风向多为西北、东南，风力3至4级。根据开滦矿务局地震办公室1991年5月31日提供的《钱家营矿区地震基本烈度评定报告》，钱家营矿区地震基本烈度为七度。1.1.4地表水文情况井田内有沙河、老牛河。沙河发源于迁安城西好树屯，汇集清凉山东麓一带山地之水向南流去，过巍峰山—凤凰山间的山谷，进入开平煤田。蜿蜒于唐家庄矿业有限公司，流经吕家坨矿业公司与范各庄矿业之间，回折而向西南，穿过钱家营、宋家营、小集镇，而泄入苇泊洼地内。井田范围内有沙河自井田北部流向西南，流向与地层走向大致一致，河面开阔，水力坡度较小，仅为1%～2%。冬春河水近于干涸，只排泄矿井水。夏秋流量显著增大，汛期有时泛滥，流量随上游北部山区降雨量而变化。最高水位为1.9m。滦县汉沽区宁河县蓟县卢龙县迁安县迁西县玉田县京塘路公速高津路公速高津唐唐海县滦南县乐亭县昌黎县抚宁县丰润区古冶区开平区开滦钱家营矿唐山市图1-1交通位置图1.1.5水源及电源工业用水和生活用水主要取自第四系冲积层水和矿井井下分流的清水，基本上形成了一套集中供水系统，矿区水资源比较丰富，可满足工业用水和生活用水的需要。进入本矿区中央变电站的电源线共计四趟，其中2趟电网是吕家坨变电站35KV输电线，接矿中央变电站馈送至一水平，另外2趟是开滦林西电厂35KV输电线，经过中央变电站馈送至一水平。1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造1.2.1.1井田大中型构造特征1、区域构造概况钱家营井田位于开平煤田之开平向斜的东南翼，开平煤田位于燕山南麓，受新华夏系构造的控制，是一个北东向的大型复式含煤向斜构造。它包括了开平向斜、车轴山向斜、荆各庄向斜和西缸窑向斜四个含煤构造。开平向斜为一大型不对称向斜构造，轴向在南部为北东40°，到北部古冶以东逐渐转成近东西向，其西北翼地层陡立至倒转，东南翼地层平缓而多褶曲，自北而南有杜军庄背斜、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“边幕式”褶曲。2、井田大中型构造特征1)钱家营井田东端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公里，又开始出现褶曲，自东向西依次为李辛庄向斜、刘唐保背斜。井田西端为深港向斜东翼。2)井田内褶曲线性排列明显，如南阳庄背斜，延展长度达7公里，长宽比为3:1。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。3)井田构造以褶曲为主，断裂为辅，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。1.2.1.2井田主要构造描述1、南阳庄背斜1)特征：长轴状背斜，轴向在南阳庄附近呈近南北向，到岭上庄附近急剧转成近东西向，呈向东北方向凸出的弧形，两翼不对称，西翼倾角10°左右，东翼倾角20°左右。往深部褶曲幅度变小，于煤12的-1100m底板等高线附近趋于消失。褶曲浅部发现有F4、DF4Ａ、DF4Ｂ三条大型逆断层。2)控制程度：延展长度达7公里，褶曲浅部煤12的-700底板等高线以浅有16个地面钻孔，井下钻探、巷探和二维地震、瞬变电磁等物探方法进行综合探测控制，背斜形态得到了较好的控制，而深部仅有钱46、钱101、钱85三个地面孔控制，背斜形态控制不严密，有大中型断层伴生的可能，影响工作面的布置甚至影响采区的合理划分，有待进一步探测控制。2、高各庄向斜1)特征：井田中深部构造，轴向北80°西，南翼倾角10°左右，北翼13°左右，轴部伴生有F11逆断层和F17正断层。2)控制程度：延展长度约3.5公里。钱77、钱81、钱45、钱9、钱40和钱水19共6个地面钻孔控制，向斜深部控制较差。3、李辛庄向斜轴向北40°西，两翼不对称，东北翼倾角12°左右，西南翼20°左右。延展长度超过4公里，钱78、钱86、钱88共3个钻孔控制，向斜形态控制不严密，其中钱78孔揭露向斜轴部有Ｆ3断层（落差31m），当然还有其它大中型断层伴生的可能，严重影响着采区的正常划分，采区设计前必须进一步及时勘探查明。4、刘唐保背斜轴向北75°西，东北翼倾角20°左右，西南翼倾角13°左右，此背斜褶幅比两侧向斜大，在煤层底板等高线图上，可见呈“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公里，仅褶曲深部有钱93、钱94、钱95和钱96共4个孔控制，背斜控制极不严密，且有大中型断层伴生的可能，采区设计前必须进一步勘探控制。5、主要断层到1998年年底井田内共有187个地面钻孔，查出断层26条，其中落差50～30m的断层4条，30～10m的断层10条，10m以下的断层11条，落差不明者1条，详见表1和附表一。表1钱家营井田断层概况表项别落差（m）50～3030～10＜10合计条数35513其中正断层34512逆断层01011.2.1.3对井田内大中型构造的认识勘探及采掘实践表明：井田内主要褶曲都伴生有大中型断层，尤其褶曲轴部和褶曲区与单斜区过渡带断层密集，断层落差较大，远离这些区域断层规模和密度较小。以南阳庄背斜浅部为例，其轴部伴生有F4、DF4A、DF4B三条逆断层（落差依次为32m、18m、12m），同时在大中型断层两侧还有较宽的断层影响带，中小型断裂发育，煤层顶板稳定性极差，如F4逆断层仅下盘影响带宽约100～200m，不仅影响了采区工作面的合理布置，而且极大影响了工作面高产高效采掘。1.2.1.4矿井地质构造复杂程度评定以上论述表明，钱家营井田大中型断层不多且很少互相切割交叉，地层产状变化不大，有少量宽缓褶皱，大中型构造复杂程度应属Ⅱ类。1.2.2煤系地层及其层组划分钱家营井田位于开平煤田东南翼的西南段，煤系地层的时代属于石炭系上统和二迭系下统。基盘地层为中奥陶统马家沟组石灰岩。煤系地层总厚度约为500m。含煤十几层，煤层总厚达19.79m，含煤系数3.96%，地层特征与开平煤田其它井田基本相同，现由老至新，从煤系的基盘～奥陶系中统描述如下：1、奥陶系中统马家沟组(O2)：本组为岩性单调、质纯的碳酸盐相沉积。以厚层状，灰褐～淡玖瑰色豹皮状灰岩为主，夹白云岩和薄层状白云质灰岩。后者多赋存在本组地层的上部。井田内共四个钻孔揭露了该层，最厚达95.53m。根据岩芯观察其顶部大约40m以浅部分属古风化壳，最顶部约20m风化程度甚强，常具黄褐色斑状杂色，向下逐渐减弱。裂隙中见有浅灰杂色铝土岩充填，系属石炭系中统G层铝土岩沿裂隙填入的堆积物。本组厚度约300m。2、石炭系(C)：分上、中两统，下统缺失。下界为奥陶系中统马家沟组石灰岩顶面，两者呈假整合接触。上界为煤11顶板一含海相动物化石之细粉砂岩顶面。与上复的二迭系呈整合接触。总厚一般约200m。(1)石炭系中统一唐山组(C2)：直接复于奥陶系灰岩之上。上界为唐山石灰岩(K3)顶面。一般约60m。本统地层以紫、绿灰色的粘土岩和浅灰色粉砂岩为主，仅上部可见细砂岩。本统下部厚约26m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。形成一个逐渐递进的相序。本统标志性岩层自下而上有G层铝土岩和三个薄层灰岩。(2)石炭系上统(C3)：分上下两组。下组称开平组，上组称钱家营组。上组是重要的含煤地层。本统一般厚约135m。3、二迭系下统(P1)：下界以煤11顶板之粉砂岩顶面，与钱家营组呈整合接触。上界A层铝土质粘土岩顶面，部分地区有冲刷面。本统地层一般厚约300m，分上下两组。下组称大苗庄组；上组称唐家庄组。其大苗庄组是主要含煤地层。(1)大苗庄组(P11)：上界为煤5顶板的中、细粒砂岩底面。此间为一古河床的冲刷面，常使煤5遭受剥蚀的迹象。如林88孔煤5厚度为0m，钱34厚0.11m。本组厚约70m。本组地层为过渡相粘土岩和陆相碎屑岩的交替沉积。大陆冲积相己开始出现。含煤六层，即煤9、煤8、煤7、煤、煤6和煤5。其中煤7和煤9厚度较大，为层位稳定的主要可采煤层。标志层：煤6顶板粉砂岩：深灰一黑灰色。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。(2)唐家庄组(P11)：下界为煤5顶部的中、细砂岩底面，与下伏大苗庄组呈冲刷接触，上界为A层铝土质粘土岩顶面。一般厚度220m左右。井田内局部受剥蚀。本组地层属陆相堆积，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湖相的粉砂质和泥质沉积物外，很少见有典型湖泊相的沉积物。岩性以粗碎屑砂质岩类占绝对优势。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。本组地层大致可分三段。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。4、二迭系上统（P2）：分上下两组。下组称古冶组，上组称洼里组。本统厚度大于722m。(1)古冶组()：下界为A层铝土岩顶面，呈冲刷接触。上界为淡黄色底砾岩底面。亦是冲刷接触。一般厚约430m。本组属纯陆相沉积。岩性以灰白、紫灰色中粗粒砂岩为主，间夹紫色粉砂岩和粘土岩。砂岩成份单一。泥～硅质或硅质胶结。粉砂岩或粘土岩多呈团块状构造。有时含褐铁矿结核。本组中部含一层铁质粘土岩（A层），是全区主要标志层之一。该层下约40～50m处粗砂岩中有同心环状层理（称李泽岗格同心环）。再下是厚层的硅质中、粗砂岩。分选性甚好。质地坚硬，俗称“磨石砂岩”。厚度一般在10m以上。本组下部的粉砂岩中，常含羊齿及苛达树等化石。(2)洼里组()：下界为底砾岩底面，上界不清，厚度大于500m。井田内钱12孔所见287m。与古冶组呈冲刷接触。本组地层岩性主要为紫色、紫红色粉砂岩间夹细砂岩，有时夹中砂岩和粘土岩。组成细带状构造。底部为暗紫色或灰绿杂色砾岩，有时相变为中～粗砂岩。以石英为主，次为燧石、紫色岩屑。分选不良。泥～硅质胶结。本组属陆相沉积。显示由河床相粗碎屑物～湖滨波浪带或浅湖相细碎屑沉积特征。5、新生界复盖层（第三、第四）：本界地层不整合于各时代地层之上。厚度由北部钱47孔的82m往西南逐渐增厚，至钱84孔达800m，平均每公里厚度递增42m。等厚线大致呈东西方向伸展。井田西南部大致以钱73～钱88～钱98诸孔联线为界，此线以南，复盖层厚度均超过600m，经部分取芯鉴定，下部似有第三系沉积物，其岩性为灰绿～黄绿色半固结状的砂岩，粉砂岩和粘土岩。曾送样于省公司化验室鉴定，岩样为细砂岩故未发现孢粉，无法确定其时代，暂划入新生界复盖层。本界地层由各种粒级的砂、卵石，砾石及粘土和亚粘土组成。上段：大同锥叶蕨锯齿似拖弟蕨微尖枝脉蕨下段：侧生似木贼大同锥叶蕨斯式锥叶蕨美丽锥叶蕨裂叶爱博拉契蕨狭叶尼尔桑羽叶狭叶拟刺葵近中费尔干蚌小型延安蚌布裂亚锥叶蕨(比较种)膜蕨型锥叶蕨(比较种)霍尔新芦木(比较种)清晰狭轴穗(比较种)纤柔枝脉蕨(比较种)奥勃鲁契夫似银杏纤细拜拉(