第二章地质特征

河南理工大学成人高等教育毕业设计第二章地质特征13第二章地质特征2.1井田地质2.1.1地层本区地层区划属华北地层区华北平原地层分区之嵩箕小区。区内仅西部及其外围的许岗～三岔口一带有二叠系上统平顶山砂岩和三叠系下统金斗山砂岩出露，绝大部分为新生界掩盖。区内出露地层由老到新有前震旦系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系、第四系。赵家寨井田内地层均被新生界地层覆盖，由老到新依次为寒武系上统、奥陶系中统、石炭系中上统、二叠系及第三、四系，简述如下：1、寒武系上统长山组（∈3ch）：钻孔揭露最大厚度为154.41m，岩性以灰、灰白色厚层状白云质灰岩为主，。2、奥陶系中统马家沟组（Q2m）：钻孔揭露厚度为25.33～79.95m，平均54.70m。为灰色中厚层状石灰岩，上部夹泥灰岩，下部夹砾屑灰岩，底部为钙质泥岩和砂质泥岩。3、石炭系（C）缺失下统，中上统揭露厚度49.36～131.39m，平均86.71m。（1）中统本溪组（C2b）以铝质泥岩为主，含黄铁矿、菱铁矿结核，局部夹中～细粒砂岩，偶含薄煤一层。组厚平均8.93m，与下伏地层平行不整合接触。（2）上统太原组（C3t）自一1煤层底板的根土岩至一9煤层顶板的菱铁质泥岩或L9灰岩顶，厚度平均77.78m。4、二叠系（P）（1）下统下石盒子组（P1x）（2）上统上石盒子组（P2s）（3）上统石千峰组（P2sh）5、上第三系（N）与下伏地层呈不整合接触，厚度由西向东逐渐增大，厚度0～656.85m，平均河南理工大学成人高等教育毕业设计第二章地质特征14260m。岩性以粘土、砂质粘土为主。6、第四系（Q）第四系地层遍布全区，广泛分布于平川、沟谷及河床阶地。总厚度0～175m，平均45m。下部为亚砂土夹亚粘土，局部为亚粘土夹砂砾石层。2.1.2构造新密煤田地处秦岭纬向构造带北亚带——嵩箕隆起带东段，风后岭与荥巩背斜之间，基本构造形态为一西窄东宽、轴向近东西，西端仰起、东端倾伏的复式向斜构造（新密复式向斜），区内构造形迹以断裂为主，伴有发育程度不同的褶皱，其中走向近东西的断裂规模大，延展长，多为南升北降、倾向北东的高角度正断层。本区主体构造为一两翼地层产状平缓，倾角3～15°，轴向NWW～SEE的宽缓背斜构造。井田内断裂构造发育，共有断层18条。全区构造复杂程度中等。井田构造纲要见图1-2-1。1、褶曲本区主要褶曲为滹沱背斜。背斜轴走向120°，延展长度约12km，西北倾伏端被大隗断层切割，向东南至14勘探线仰起，轴面近似直立。北翼地层走向145°～160°，倾向55°～70°，倾角6°～15°，南翼地层走向115°～140°，倾向205°～230°，倾角3°～12°。背斜轴被徐庄断层切断。该背斜控制了整个区域北部煤层产状，并以其为主，出现了一些宽缓的褶曲。井田内断裂构造发育，勘探阶段共发现断距较大的断层18条。除温泉、宁沟两条小逆断层之外，其它均为正断层。井田内构造方向与区域构2、断层造方向相符合，大隗断层、贾梁断层、欧阳寺断层构成本区自然边界。断层走向除大隗断层为近东西向外，其余均为北西～南东方向。其中落差大于100m的断层5条，落差50～100m的断层5条，落差30～50m的断层7条，落差小于30m的断层1条。断距较大的断层主要特征详见表2.1.河南理工大学成人高等教育毕业设计第二章地质特征15河南理工大学成人高等教育毕业设计第二章地质特征16断层编号断层名称产状性质走向倾向倾角落差（m）F1大隗断层近东西北45～65°600～1000正F3贾梁断层北西北东55～65°200～490正F4欧阳寺断层北西北东38～65°40～150正F5双洎河断层北西北西49～65°65～120正F6刘庄断层北西南西37～70°30～75正F7东土桥断层北西北东60～67°20～80正F8杜庄断层北西北东33～56°7～40正F9张庄断层北西北东37～60°5～50正F10岳庄断层北西北东35～53°13～50正F11徐庄断层北西北东44～62°11～80正F12官庄断层北西南西50～70°5～80正F13官刘庄断层北西北东50～65°40正F14宁沟断层北西北东45～62°45逆F15温泉断层北西北东35°25～70逆F17桃树园断层北西北东70°10～50正F18马寨断层北西西北北东29～60°7～50正表2.1赵家寨井田主要断层特征表2.2煤层特征2.2.1含煤性井田含煤地层为石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组。含煤9组36层，煤层总厚度18.57m，含煤系数2.61%。山西组和太原组为主要含煤地层，总厚度153.27m，共发育煤层15层。其中山西组下部的二1煤为全区可采煤层，山西组中部的二3煤层、太原组底部的一1煤层及上石盒子组下部的七4煤层为大部可采煤层，其它煤层均不可采或偶尔可采。可采煤层总厚9.78m，可采含煤系数为1.38%。河南理工大学成人高等教育毕业设计第二章地质特征172.2.2可采煤层赋存特征井田可采煤层共有4层，自上而下分别为七4、二3、二1和一1。二1煤层属全区可采煤层，二3、一1煤层属大部可采煤层。七4煤层大部被剥蚀，仅西部局部保存，在保存区内属大部可采煤层。井田内可采煤层特征见表2.2。二1煤：赋存于山西组下部，上距砂锅窑砂岩42.59～93.88m，平均64.72m，下距L7灰岩20～25m，平均22.28m。。二1煤可采区域含煤面积约占全井田的98%，井田内特厚煤带主要分布于中部，厚煤带展布于中部特厚煤带两侧及北东部。整体趋势为中部背斜轴部煤厚最大，向两侧及北东煤厚渐小，南东及西部煤厚最小。煤层总体上属较稳定型煤层。（三）煤质煤层名称两极厚度平均厚度（m）煤层结构稳定程度煤层间距（m）七40.49-2.011.11含夹矸1-2层，较简单较稳定，局部可采38.50-98.50二30-6.981.37含夹矸1层，较简单不稳定，大部可采5.04-39.50二10-21.755.50含夹矸1～2层，较复杂较稳定，主要可采54-128.00一10-4.551.46含夹矸层，较简单不稳定，大部可采80.35表2.2煤层特征表2.3开采技术条件2.3.1井田范围赵家寨矿井井田范围为：北部以大隗断层为界，南部西段以欧阳寺断层为界，南部东段以新密公路为界，西部以二1煤-800m底板等高线为界，东部以贾梁断层和二1煤露头线为界。地理坐标为：东经113°34′00″～113°43′00″，北纬34°23′30″～34°26′30″。井田东西走向长13.5km，南北倾斜宽3～4km，面积约50km2。从本井田主采煤层的赋存条件看，二1煤平均煤厚5.50m，是保证矿井生产能河南理工大学成人高等教育毕业设计第二章地质特征18力的主要煤层，适宜机械化开采。2.3.2煤层顶底板及瓦斯特征1、主要可采煤层二1煤顶底板岩性顶板：伪顶多为炭质泥岩、页岩，易破碎，伪顶厚度0～0.5m，局部厚度达到1.5m。，大部分区段二1煤顶板为砂岩老顶，岩石力学强度较高稳固性较好，在断层发育处及背斜轴部地带，岩石原生结构遭到破坏，裂隙较发育，容易造成巷道矿压显现强烈。底板：伪底多为炭质泥岩，易破碎，泥岩、砂质泥岩为大面积分布的直接底板，厚度0.75～17.19m，平均3.10m，层理普遍发育，岩石抗压强度7.8～86.1MPa，属较稳定底板。2、瓦斯（1）瓦斯成分、含量及瓦斯分带井田西部瓦斯成分以CH4为主，为沼气带范围，两极值为6.43～98.71%，次为N2和CO2。中东部瓦斯成分则以N2和CO2为主，为瓦斯风化带，CH4成分较低。瓦斯带取样深度（m）瓦斯成分（%）CO2CH4N2沼气带289.90-780.113.06-29.896.43-98.710.39-63.68瓦斯分化带247.43-619.552.02-48.180-81.922.36-93.14表2.3二1煤钻孔瓦斯资料综合表本区瓦斯呈西高东低的特征，总体东北部属瓦斯风化带，西南部为瓦斯带范围。CH4含量总的变化趋势是随煤层埋深的增大而升高。根据矿井煤层瓦斯含量结合瓦斯含量等值线图分析，矿井应属低瓦斯矿井。2.3.3地温本区属地温正常背景下存在局部地温异常区。据井田内10个钻孔恒温带观测，本井田恒温带深度10～18m，温度16～16.93℃，一般16.3℃。地温梯度2.0～5.39℃/100m，平均3.5℃/100m。初期开采块段地温正常，I级热害区主要在东部的东土河南理工大学成人高等教育毕业设计第二章地质特征19桥断层与双洎河断层之间以及西部二1煤层-400m标高以深区域，II级热害区主要分布在双洎河断层以东，占井田面积的9.12%。2.3.4水文地质（一）含水层与隔水层1、地表水区内有两条河流，双洎河和沂水河。最高洪水位标高，一般为+102.33m～+103.31m，新郑市西关双洎河桥位置洪水位标高为+105.68m，其桥面标高为+108.04m，洪水期对地面建筑无影响，河流距主要开采煤层二1煤约400m左右，且对地下水的补给仅限于局部地段，补给量很小，对开采影响不大。2、主要含水层与隔水层（1）含水层A、寒武系上统长山组（∈3ch）白云质灰岩岩溶承压水含水层B、奥陶系马家沟组（O2m）灰岩岩溶裂隙水含水层C、石炭系太原组下段（C3tL1-4）灰岩岩溶裂隙承压水含水层D、石炭系太原组上段（C3tL7-8）灰岩岩溶裂隙承压水含水层E、二叠系山西组（P1sh）砂岩孔隙裂隙承压水含水层F、上、下石盒子组及上部砂岩孔隙裂隙承压水含水层G、第四系孔隙潜水含水层（2）隔水层A、一1煤层底板铝土质隔水层B、太原组中段砂泥岩隔水层C、二1煤层底板砂泥岩隔水层D、石千峰组上段细粒砂岩、砂质泥岩隔水层E、上第三系（N1l）砂质粘土及粘土隔水层（三）矿井涌水量计算井田的矿井充水主要是底板灰岩岩溶裂隙含水层，顶板含水层富水性较弱，河南理工大学成人高等教育毕业设计第二章地质特征20因此涌水量计算以太原组上段灰岩含水层为主。地质部门根据矿区水文、地温勘探情况，通过大孔抽水试验，采用有限单元法估算矿井-325m水平正常涌水量为1910m3/h。井田勘探报告按二1煤层-325m疏干开采考虑，利用解析法对矿井涌水量进行了预警预报，矿井涌水量为2491.39m3/h。其中二1煤顶板砂岩含水层疏干涌水量由裘布依的承压—潜水公式计算，顶板含水层涌水量为139.23m3/h。本设计按矿井正常涌水量1910m3/h，最大涌水量为2491.39m3/h设计。2.3.5、其它有益矿产本井田含煤地层中的其他有益矿产有铝土矿、耐火粘土、硫铁矿（黄铁矿）、石灰岩和微量元素等。2.3.6、地质勘查程度及存在问题1、地质报告的编制情况本区地质工作历时较长，地质勘探工作是在河南省煤田地质局一队1978年提交的详查报告基础上，于1981年至2002年分阶段进行的，前后共分为三个阶段。2、勘探类型和基本网度本区构造复杂程度中等，二1煤层较稳定，勘探类型属二类二型。以500m的网度圈定A级储量，1000m的网度圈定B级储量，2000m网度圈定C级储量，以C级网度的1/2线距圈定D级储量。一1煤层属较稳定～不稳定煤层，其勘探类型为二类二型～三型，结合本区勘探工程实际控制情况，以750m的网度圈定B级储量，1500m的网度圈定C级储量，以C级网度的1/2线距圈定D级储量。处在A级和B级储量块段内的断层、薄无煤带及煤层风氧化带附近，一般沿其边界向外留设50m圈定C级储量。3、地质构造对开采的影响本井田主体构造为两翼地层产状平缓的宽缓背斜构造，井田内共有断层18条，断裂构造发育，全区构造复杂程度属中等。断层对矿井的开采影响较大，矿井生产时必须予以重视。根据《勘探报告》，井田勘探面积50km2，共获得能利用资源量387.56Mt。