荆矿概况

开滦荆各庄矿业分公司矿井概况开滦（集团）有限责任公司荆各庄矿业分公司（以下简称荆各庄矿）位于河北省唐山市开平区境内，始建于1958年，1962年停建，1970年恢复建井，1979年建成投产，设计生产能力120万t/a，该矿于1980～1983年进行了重大技术改造，主要对西风井、南翼、西翼皮带巷工程以及主井的提升能力等进行了技术改造，大大提高了矿井的生产能力，1984年最高达到217万吨。1997年核定能力为170万吨。2007年底矿井核定生产能力201万吨。井田的地理坐标为东经118°15′41″~118°13′04″，北纬39°45′08″~39°43′18″，隶属于开平煤田，位于开平向斜的西北侧，中隔凤山~缸窑背斜自成一盆状向斜。南北长约3.5公里，东西宽约3.4公里，北端闭合，南端开放，其轮廓恰似一直径3.5公里的亚圆形，面积10.645平方公里。井田北部、西部及南部均以12-2煤冲积层下潜伏露头为界，东部及东南部以F3断层为界，深部以12-2煤盆状向斜底-550m标高为最终深度。在荆各庄井田范围内无小煤矿开采，但井田边界F1~F3断层的外侧为刘官屯煤矿。该矿与本矿有700m岩柱相隔，煤层赋存条件与本矿一致，地质储量7490万吨，矿井设计年生产能力30万吨，在生产准备期间，于2004年12月7日发生瓦斯爆炸事故。目前该矿仍处于停产状态。1.交通位置荆各庄井田位于河北省唐山市北偏东约13km处，南距马家沟矿6km，距原京山铁路开平车站10km，东距陡河发电厂4.5km。行政区域属唐山市开平区管辖，井田所处位置交通便利，205国道途径本区，并与津唐、唐港、京沈高速公路相连；水路运输东有秦皇岛港，西有天津港，南有京唐港。水、陆交通发达。岳各庄小马庄岳各庄王撵庄开平镇洼里岔道岳各庄石榴河罗各庄越河大丰各庄大齐各庄女织寨稻地陡河老牛河沙河晒甲坨陡河水库任各庄新城子贾庵子老庄子车轴山韩城唐山站果园丰南市新军屯铁路矿区河流村庄唐山市区开滦矿务局唐山矿钱家营矿范各庄矿吕家坨矿林西矿唐家庄矿赵各庄矿马家沟矿荆各庄矿东欢坨矿林南仓矿图例024km陡河2.区域地质背景荆各庄井田为一平坦的冲积平原，东南面沿陡河东岸是由奥陶纪灰岩构成的东北——西南方向起伏伸展的低山丘陵。从东往西有巍山（＋290m）、凤山（＋180m）、小梁山（＋100m）和菀豆山（＋38m），由菀豆山向西南倾没于平原之下。由巍山向东北低山丘陵接连绵延，地势逐渐增高，直到青龙山标高达＋493.01m。在井田北面约7km为由震旦纪灰岩构成的低山丘陵，东西方向横伏，这两条低山丘陵在井田东面的青龙山一带相汇合。低山丘陵的伸展方向与地层走向方向一致。井田内地势平坦，但北部稍高，向南低下，北部地面标高为+38.8m（湾35孔），南端标高为＋23.85m（湾补6孔），倾向陡河。由于多年的开采造成矿井东部地表塌陷，形成大面积的积聚水坑，积水面积约87.6万m²。荆各庄矿业公司荆各庄井田位于开平向斜的西北侧，中隔凤山~缸窑背斜自成一盆状向斜。断裂构造和褶曲是井田内的主要构造形式，并由此造成含煤地层的产状起伏变化、节理裂隙纵横发育。根据井田内各区段构造特征的差异，可将井田划分为三个构造块段：西翼块段、东翼块段和中南块段。西翼块段内地层由东向西逐渐变陡，倾角15°~55°，断裂构造极为发育且多数为冲断层，断层面倾角一般大于45°，正断层少见。断层走向主要为NNE向，为井田内构造最复杂地段；东翼块段内地层产状一般较为平坦，倾角多在15°以下，以断裂构造为主，且多为正断层，断层面倾角多在60°以上，逆断层以逆掩断层形式多见，断层面倾角常常小于45°，断层走向呈NW向或NNW向；中南块段内地层产状平缓，倾角0°~15°，以NW向的正断层较为发育，构造复杂程度介于西翼块段和东翼块段之间。3.气象与地震井田地处于我国的暖温带，南临渤海，受温带季风影响，气候属于暖温带半湿润季风型大陆性气候，冬季寒冷干燥，多偏北风，夏季炎热，多偏南风，全年温度变化较大，最高气温39.6℃，最低气温-21℃，平均气温11.1℃；平均降雨量为614.7mm，最大降雨量为1007.7mm，年平均蒸发量1321.1mm；冰冻期由每年12月至翌年3月初，冻土深度0.6～0.8m；年最多风向为东风，其次为偏北风，最大风速为25m/s；根据河北省最新颁布的地震区划图，地震烈度为Ⅷ度。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区所属地震动峰值加速度分区为0.1～0.15g。4.地质特征(1)地层特征荆各庄井田隶属开平煤田，位于开平向斜的西北侧。开平煤田地层属华北型沉积。煤田古生代地层广泛分布，石炭——二叠系为含煤岩系，各系、统间多以整合或假整合接触。含煤地层为第四系沉积物覆盖，区域内没有出露。荆各庄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，含煤地层特征与开平煤田其它井田基本相同，本阶段所揭露的地层有变化的地段主要在9煤以上至6煤及12-2煤以下至15煤，其层间距及岩性略有不同。22P12P21P11P23C13C21O11O33231322111W2ZY2ZK1ZHT1Z界系统年代组厚度（m）新生界第四系Q~~~~~~不整合~~~~~~洼里组0～890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(2)地质构造荆各庄井田地质条件分类为Ⅱ-ⅡaⅡbⅠcⅠdⅢeg，井田构造复杂程度属较复杂。地质构造以断层为主，褶曲次之。井田内共揭露断层337条，其中大中型断层9条，密度为每平方公里1条。落差较大断层多位于井田边界或边缘地带，除F26、FE9、F19等少数断层影响采区的合理划分外，其他落差较大的断层均可作为采区的自然界限。荆各庄矿井下小断层较为发育，井下小正断层相对比逆断层发育程度高。小正断层发育的优选方位为近WE向和NWW向，此外发育有NE向的一组断层，其优选不明显；逆断层发育的优选方位为近SN向和NEE向，WE向和NWW向的小逆断层发育程度较低；节理或裂隙也是井田内发育最广泛的地质构造，按其走向大致可以分为三组，即：NWW向、近WE向、近NNE向，由此形成了纵横交错的节理发育系统。荆各庄矿业分公司井下小构造也非常发育。由于每一个小构造的产状都要受到局部因素的干扰，如岩性不均一，岩层面和早期构造变形的影响等。所以，为了突出总体构造的代表性产状，采用地质统计方法，分别作了荆各庄矿井下小正断层和逆断层的走向玫瑰花图。玫瑰花图荆各庄矿业分公司井下小型正断层比逆断层相对发育程度高。由以上井下小断层的走向玫瑰花图可见，就总体断层来说，其走向的优选方向为NWW向和近WE向，此外还发育有近SN向的一组和NW向的一组小断层，这在小型正断层和逆断层的玫瑰花图中也有所体现。小型正断层发育的优选方位为近WE向和NWW向，此外发育有NE向的一组断层，其优选不明显；逆断层发育的优选方位为近SN向和NEE向，WE向和NWW向的小逆断层发育程度较低。节理与裂隙节理或裂隙也是井田内发育最广泛的地质构造，按其走向大致可以分为三组，即：NWW向、近WE向、近NNE向，由此形成了纵横交错的节理发育系统。不同走向的节理在不同采区的发育程度有所差异，西翼采区NNW向的节理最为发育，分布密度为每米11条，NNE向次之，每米5条。在东翼采区则以NNE向节理为主，分布密度每米9条，NNW向次之，分布密度每米6条。在同一采区，节理在不同的煤层、岩层中的发育程度亦有所不同，一般说来，煤层中的节理密度要远远大于岩层。在各可采煤层顶板节理分布密度中，9煤最大，12-2煤次之，12-1煤最小，这都为评定煤层顶板的稳定性提供了重要依据。在所观测到的节理中，就其力学性质而言可分为两种，即剪节理和张节理，其中以剪节理最为常见，节理面平直光滑，偶有小的擦痕，倾角多在45°以上，产状稳定，沿走向和倾向延伸较远，多为折尾形式尖灭。而张节理节理面一般较粗糙，呈张开状，产状不稳定，延伸也较短，节理面内有方解石充填，充水、导水性强。岩浆岩侵入根据区域勘查，在开平煤田范围内，开平向斜东南的唐家庄、林西、吕家坨与范各庄诸矿均有岩浆岩的分布。本井田范围内没有发现岩浆岩侵入。陷落柱发育经地面钻孔、井下钻孔、巷道工程和实际开采揭露证实，井田范围内不存在各类陷落柱。构造对生产的影响褶皱、断裂以及岩浆岩侵入等地质构造和活动控制着煤层的埋藏深度、厚度及赋存状态，通常造成煤层的重复或缺失，对煤层进一步复杂化，并进而影响煤矿的正常开采，给煤矿地质研究和安全生产带来了很大影响，是困扰煤矿生产的主要问题。构造因素中影响较大者当为断裂，它破坏了煤层的连续性、也破坏了矿井生产的连续性。褶皱对生产的影响开平煤田晚古生界煤层沉积后，在燕山早、中期NW-SE向挤压应力作用下，形成了一系列轴向NE的褶皱，奠定了开平煤田的主体构造格局，燕山晚期及喜马拉雅期第Ⅰ幕构造运动对该构造进行了叠加改造。岩层发生褶皱时，正常情况下背斜脊线的顶端总比两翼岩层产位要高，而向斜相反；断裂活动中，相对上升的断盘总比相对下降的断盘位置要高。遭受褶皱和断裂变动的含煤岩层，其产位自然也要随之发生相应的变化，而直接影响煤层的赋存状态。褶皱作用是造成含煤地层水平缩短的最主要方式，使地层相应的缩短，造成煤层明显的水平变位。含煤地层在构造运动作用下，发生水平变动的同时，在垂向上也发生了相对的变位，表现为煤层埋深变化的差异性。含煤地层受褶皱作用，造成煤层厚度发生变化，从而影响煤的赋存状态。褶皱是煤系变形中最常见的构造现象，它是岩层在弯曲过程中煤层产生塑性流动而造成的，层面基本保持连续完整，但厚度发生明显变化。一般情况下，在构造稳定地区煤层如果出现流变则大多数向翼部加厚；而在其它构造变动地区褶曲变形中的煤厚变化则向转折部位加厚。单纯由弯流褶皱作用造成的层滑规模较为有限，但对赋煤状态却有一定的影响，特别是影响煤层厚度的变化。荆各庄井田自身为一个盆状向斜，井田中南部有一小型背斜，轴线方向N40°E，长600m以上，背斜西部一翼产状相对较大，东部则地层较舒缓，但对采区的划分影响不大；而背斜脊部张性断裂较发育，同时煤岩层均有拉伸变薄现象，会给矿井生产带来一定程度的影响。断层对生产的影响大中型断层影响到井田采区的划分和采面的布置，在矿井地质和矿井水文地质方面影响到生产活动。F1、F2、F3断层在地质及水文地质方面对井田起着十分重要的作用，断层带附近地层被断褶得错综复杂，支离破碎，其两侧延续到相当范围，裂隙节理丛生，使地层具有强充水性。更为重要的是它沟通了上下含水层的水力联系，使邻近区域内水文地质条件复杂化，其防水煤柱范围内仍是井巷工程禁区。F16断层是轴东采区与南翼采区、东翼采区与南翼采区的划分界线，不仅落差大，而且断层破碎带宽，局部达0.1～1.1m，因此曾一度具有很强的充水性，给延深工程的施工带来许多困难。构造控制了煤层赋存形态，进一步影响了采区工作面工程的合理布置，极大的影响了工作面高产高效采掘。例如，1124B处揭露的逆断层，在断层带附近煤层十分破碎，且受到强烈的牵引作用；再如，在2393下运道处揭露的断层，在靠近断层面附近，煤层和岩石破碎，并且牵引构造发育，给生产带来了一定的压力；在1494下运道处揭露的FW43逆断层两盘牵引现象明显，煤层破碎，下盘发育一个小型正断层，使巷道全岩，都影响了煤矿的正常安全生产（图3-5）。因此，对于构造的研究控制将促进煤矿安全高效生产。图3-5断层影响生产（煤层变薄，牵引，顶底板破坏）素描图(3)水文地质特征荆各庄井田为一平坦的冲积平