矿井地质及水文地质

生产技术部：刘沐泽矿井地质第一章矿井概况第二章煤系地层第三章地质构造第一章矿井概况一、林南仓井田的地理位置和井田范围二、生产现状一、林南仓井田的地理位置和井田范围1、地理位置：林南仓井田位于河北省唐山市玉田县城西南约12.5公里处林南仓镇附近，地理座标为东经117°35’04”～117°40’28”，北纬39°48’57”～39°51’41”。2、井田范围：东起白庄子，西至甫庄黄庄子一带；南起李三庄，北至后湖定府、岳庄附近。南北长3.5km，东西宽7km，井田总面积22k㎡。二、生产现状林南仓矿是在边勘探、边设计、边施工的情况下，于1958年勘探，六十年代初进行初步设计后，于1970年建井，1985年11月正式投产的。矿井设计生产能力为120万吨/年，2009年核定生产能力达到115万吨/年。第二章林南仓矿煤系地层一、概论二、可采煤层三、主要标志层四、煤质一、概论林南仓井田属于蓟玉煤田内一孤立的向斜构造，从古地理位置而言，位于燕山沉降带中段南缘，在构造位置上北依燕山褶皱带，山峦起伏，大片古老地层出露，向南为一片平原，基岩地层被较厚的第四系冲积层所覆盖。区域内最老的地层为前震旦纪变质岩系，向上依次震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、第四系等地层。煤系地层为石炭系、二叠系，下伏奥陶系，上覆第四系。所含煤层属于气煤，仅在西部火成岩发育部位煤层变质程度比较杂乱。本区含煤岩系由石炭系和二迭系地层组成，煤系地层总厚度约472m。含煤二十余层，平均煤层总厚度为26.24m，含煤系数为5.6%。其中可采煤层共6层，即煤8-2、煤9、煤10、煤11、煤12、煤14，其中煤14列为受奥灰水威胁煤层，平均总厚度为16.48m。煤层的垂向分布赋存在煤系地层中部，即集中出现在上石炭系赵各庄组及下二迭系大苗庄组。12P21P11P23C13C21O11O33231322111W2ZY2ZK1ZHT1Z本区煤层自上而下大体可划分为三组：即上部薄煤组，包括：煤5、煤6、煤7，煤层间距约14—26m，皆为不稳定的零星可采煤层。中部中厚煤层组，包括：煤8-1至煤14各煤层，煤层间距约为9.5—23m，多属稳定及较稳定可采或局部可采煤层。下部煤线组，包括：煤16至煤20间各煤层，间距约为9—39m，皆属不稳定的不可采煤层。二、可采煤层井田可采煤层共六层，其中煤11、煤12为主采煤层，煤8-1由于灰分高，作为配采煤层，现叙述如下：煤8-2赋存于大苗庄组，厚度0～5.80m，为复杂结构煤层，有夹石1～2层，厚度岩性均变化较大，该煤层只在F1断层西北及北侧和井田东南角可采，其它部位变薄或尖灭，平均煤厚数为1.608m，全区56个见煤点，其中37个可采点，可采性指数为0.661，煤厚变异系数为0.909，该煤层为不稳定煤层。煤9赋存于大苗庄组，厚度0～9.06m，为复杂结构煤层，井筒部有夹石3～5层，层位稳定，但煤厚变化大，在井田西北部（仓补35、仓补44）、东南部（仓9、仓补43、仓补46）边缘地带及井筒附近常出现不可采地段，煤厚平均2.211m，全区92个见煤点，其中72个可采点，煤层可采性指为0.783，煤层变异系数为0.799，该煤层为不稳定煤层。煤10赋存于大苗庄组，厚度0～3.28m，一般较简单，局部夹石1～2层，该煤层只发育在井田东南部，平均煤厚为2.491m，全区51个见煤点，其中19个可采点，可采性指数为0.375，煤厚变异系数为0.503，该煤层为不稳定煤层。煤11赋存于赵各庄组，为复杂结构煤层，有夹石1～2层，厚度0.27～11.97m，层位稳定，局部相变为炭质泥岩，平均煤厚数为2.928m，全区108个见煤点，其中100个可采点，可采性指数为0.926，煤厚变异系数为0.642，该煤层为较稳定煤层。煤12赋存于赵各庄组，结构简单，局部有夹石1～2层，厚度0.68～7.28m，层位稳定，全井田可采，平均煤厚数为3.940m，全区107个见煤点，其中103个可采点，可采性指数Km为0.962，煤厚变异系数为0.490，该煤层为较稳定煤层。煤14煤层厚度为0.13～9.07m，平均厚度1.730m。仅井田西部受岩浆岩破坏，仓补26、仓补32孔处不可采，一般为简单结构。全区96个见煤点，其中84个可采点，可采性指数为0.875，煤厚变异系数为0.591，该煤层为较稳定煤层。三、主要标志层煤5～煤14间主要标志层共有六个，即煤7顶板灰黑色细粉砂岩、煤8-1底板含砾粉砂岩、煤8-2底板含砾粉砂岩、煤12半顶板粘土岩、Ｋ6、Ｋ5现按从上到下分述如下：煤7顶板含砾粉砂岩全区沉积稳定，含个小体薄的腕足类动物化石，致密而细腻，性脆，呈棱角状及贝壳状断口，含黄铁矿散晶及菱铁质结核，厚度0～6.8米，平均厚度2.38米。煤８-１底板砾状粉砂岩灰黑色，岩性粗糙，有脏感，含大量植物炭化体及植物碎屑化石和棕红色透明树脂薄膜，夹有浅灰～灰白色粘土岩小砾。厚度1.15～20.01米，平均9.02米。煤８-２底板砾状粉砂岩呈浅灰色，局部含钙质，具有大量灰绿、灰白色粘土岩块，该层随煤8-2消失而消失，在井筒附近厚度增大，常为煤9直接顶板。但凡为煤9直接顶板时，则煤9变薄或不可采。该层主要发育井田中西部，尤以井田中部发育，厚度8.35～48.96米，平均16.5米。12半顶板粘土岩浅灰～灰黑色，发育于全井田（仅10号剖面、仓补8、仓补18无此沉积），岩石细腻，水平层理，具滑感，质软易碎，滑面发育，局部含方解石脉及黄铁矿结核，局部含较多贝壳化石，有时含较多炭质，呈棕色条痕，井田中部较厚1.0～8.8米，平均约4.0米，两翼则略薄，井田中部有时变为两层，两层间沉积有浅灰～深灰色粉砂岩，厚度0～8.8米，平均2.99米。Ｋ６灰～深灰色石灰岩（为煤12半直接底），质不纯，致密、坚硬，含海百合、腕足类等动物化石。主要发育在井田南部和西南部，厚度0～1.53米，平均0.53米。Ｋ５一般为钙质粉砂岩（煤14直接顶），局部地段为灰色石灰岩，含有大量生物碎屑动物化石，并富集黄铁矿。发育于井田中、西部，东南部不发育。厚0～3.09米，平均0.9米。四、煤质林南仓井田内各煤层均属腐植煤，煤层颜色一般为深黑色，呈较亮的似玻璃光泽，硬度和韧性较大，脆性较小。煤的组份以亮煤和暗煤为主，次为镜煤，丝炭少见。一般均为半暗——半亮型块煤。林南仓井田内各煤层均为气煤，在井田西北部及西部，因受岩浆岩沿煤层侵入之影响，对煤层产生不同程度的破坏作用，近岩浆岩处变为无烟煤。灰份：原煤灰份较高，属于中灰煤，仅煤12小于20%，其它各煤层均为20%～30%之间。硫份：一般而言都小于1%，仅煤7和煤14硫份大于1%。含硫量底是本矿煤层的一大特点。第三章林南仓矿矿井地质林南仓井田构造复杂程度属中等，地质条件分类为Ⅱ-ⅡabcⅡdⅡefg。地质构造以断层为主，褶曲和火成岩次之。井田内共有落差大于10米的大中型断层24条，其中正断层9条，逆断层15条，落差最大者达了110m(Ｆ1)，林南仓矿业分公司井田内断层以北西向为主，近南北向断层为辅，还有少量北东向断层；在林南仓向斜内部还有一系列次一级褶曲，造成煤岩层沿倾斜方向有一定的波状起伏；火成岩侵入主要发育在林南仓井田西北部，特别是西二采区西四采区，呈岩株、岩墙、岩盘，且以安山岩为主。构造纲要图断层落差大于10m共24条正断层9条逆断层15条褶曲林南仓向斜内部还有一系列次一级褶曲岩浆岩发育在井田西北部陷落柱井田内未发现一、断层林南仓井田断层发育，从生产区域揭露的中小型断层来看，断层大致分两组：一组为北西西向（走向断层），约占断层总数的89.0%，；一组为近南北向（倾向断层），约占断层总数的8.6%，井田内还有少量北东向断层，约占2.4%。通过开发西一、西二、东一三个采区发现，在采区内部构造较复杂，断层密度较大，西一采区每平方公里311条，西二每平方公里376条，东一采区每平方公里265条，小型断层较发育，由于这些断层一般落差为1.0～5.0米，而且走向延展长度不大，给生产带来了很大的困难，使一些巷道和工作面不能按设计正常施工，回采工作不能顺利进行，有的工作面被迫提前停采或跳面，如1113西，由于断层的影响，原设计的下运道改为下一工作面的上风，1114、1223、1113、1126、1011，都在施工过程中重新修改了原设计，1224、1121西小四重作了补巷，1121西小三、西小五等工作面重开切眼，1223西板和1023被迫跳面，所以这些构造的存在给生产带来很大的隐患。二、褶曲林南仓井田范围内煤层产状变化较大，次一级褶曲发育，这些褶曲轴向与矿井主要构造线方向（北西西向）一致，如矿井西二采区北部次一级褶曲比较发育。在生产过程中，发现一些较小的褶曲构造，但褶曲轴延展较短，在-239顺槽和东翼下小上山上口均有发现，使得在生产掘进中，掘进坡度大或反倾斜，给生产造成了一定的影响，如在东一采区的1023板工作面，走向长420米的工作面，在回采到280米时遇到一向斜构造，该构造北翼达55°，而轴面走向向南东进入工作面，被迫丢掉140米而停采，在西二采区煤12上山即仓生36号孔南段，由于向斜构造的影响，不得不在施工过程中打岩石200米。三、火成岩林南仓井田火成岩发育，特别是西二采区中部、西四采区煤层受火成岩侵蚀、破坏严重，有些部位煤层完全被火成岩吞蚀，煤层相应层位被火成岩占据,火成岩侵入部位没有明显规律。井田内火成岩发育，其主要分布于西一采区西部，西二采区大部，西四采区和东一采区局部，从整个井田看，被火成岩侵蚀范围占井田面积的2/5，从宏观看火成岩的侵入由靠近F2断层往西逐渐严重，并且在西二采区的仓生36号孔为岩浆岩侵入源，西四采区以仓补32为侵入源，分别向四周辐射，形成一个巨大的无煤区，它侵入层位上至煤5以上50米，下至煤14，侵入形式多为岩墙、岩床、岩脉、岩瘤，形状各异，很不规则，通过开拓、掘进巷道揭露资料看，火成岩侵入的煤层中，煤层越厚火成岩侵入越严重，侵入范围越大，对生产构成的影响也就越大。井田内发现的火成岩，岩性多为辉绿岩、安山岩、玄武岩，局部为煌斑岩，由于火成岩的侵入，对周围煤层的烘烤，使煤层发生了不同程度的变质，造成火成岩发育部位煤质牌号混杂，有气煤、肥煤、焦煤、瘦煤直到无烟煤，通过三个采区的实际资料看，火成岩最为严重的西二采区，其次为西一和东一采区，在西二采区的1224、1225工作面的施工过程中，发现大部煤层受火成岩的影响，西二的四条上山中，在西上山掘进过程中，受火成岩破坏程度最为严重，特别是靠近仓生36号孔附近，其次在1270皮带巷的施工中都发现了大量的火成岩，在1213、1214的工作面施工中也同样受到火成岩的影响，在回采中遇到很大的困难。通过西二煤11和煤12工作面掘进发现，一般在煤12火成岩侵入都是在煤层的中部和底部，而煤11均在底部受火成岩破坏较严重，具体走向延展无规律可寻。西一采区仅在西一采区西部的1111下运道、1125工作面和-239顺槽部分有火成岩岩墙，厚度为0.4～1.0米左右，但对生产并未造成多大的影响。东一采区在施工1024工作面发现两处火成岩，通过物探初步判定：侵入岩体为岩脉，对生产将构成一定的影响。在西四采区范围内，有钻孔12个，发现有火成岩侵入的钻孔有6个，该采区以仓补32为侵入源，该钻孔煤层大部分被火成岩侵蚀掉，仅煤14还有部分变质煤存在，通过钻孔分析发现，上部煤层遭破坏程度较严重，下部煤层略轻。四、滑塌构造滑塌构造是指斜坡上未固结的沉积物在重力作用下发生滑动而形成的变形构造。在沉积过程中，随着沉积物的不断增加及沉积物中水份的变化，沉积物原来的平衡状态被打破，在重力作用下，尚未固结的沉积物沿斜坡向下滑动，在坡度变缓处停止滑动，这些滑动的沉积物和原地的沉积物混合在一起，部分占据原沉积物的沉积空间，把原沉积物挤到一边，待平衡以后与原沉积物一起继续接受沉积，这便是滑塌构造的形成过程。滑塌构造作为一种特殊的地质构造，林南仓井田已多处见到，如1121西小三工作面下运、西二采区煤12东正眼、1128集中皮带巷、