采矿学课程设计林西矿带区Word格式文档下载.docx

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1.2.1井田地质构造

林南仓煤田位于开平煤田东南翼。

开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。

开平主向斜是煤田主要构造，呈复式向斜构造。

向斜的总体轴向为NE向。

自古治以北主向斜轴逐渐转为东西向，向斜两翼不对称，西北翼地层倾角比较平缓，向北往南发育两组轴向与主向斜轴斜角或直交的短轴倾伏褶皱构造，东南翼断层不很发育，规模亦较小。

多见于褶皱构造的轴部，正断层较多，逆断层较少。

林南仓井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜式，由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东南构造带影响。

主向斜轴在古治以北发生偏移，呈东南向派生的南北应力场，形成次一级构造。

㈠主要褶曲构造

褶皱为本煤田的骨干构造。

①主要构造线：

各向斜、背斜彼此平行相间排列，其褶皱轴线一般均作北西方向延展。

向斜均有煤系地层保护，并闭合成盆地形构造，而背斜部分煤系地层则被剥蚀。

②褶皱均显不对称性，轴面向受力强烈的方向倾斜。

本煤田之中部即林西背斜至黄土坎背斜为受力较强烈的上升部位，因此，轴面均有内倾之趋势，如煤田东部林南仓、李庄子向斜之西翼地层产装较陡达50～60°

，而煤田西部的下仓向斜西翼地层产状平缓，一般为10～20°

，东翼及东北边缘地带地层倾角则较陡，达45～60°

。

③林南仓向斜因地处马兰裕山字型构造弧顶前缘部位，东北端受北部压力，西和西南端受来自于李庄子向斜方向的侧压力之力偶作用，使向斜轴线呈“U”字型。

㈡断层

本煤田断层多发育在受力较强烈的中部地带，即下仓向斜之东翼，李庄子向斜及林南仓向斜西部。

依据受力关系本区主要断层分以下几种：

①压扭性断层：

断层构造线一般呈北西方向，与褶皱轴线相平行，多形成与较强烈褶曲部位。

断层面倾角一般较小。

约45～55°

走向延长较远。

②张扭兼重力性质大断层。

本类断层有两组。

Ⅰ断层构造线一般呈北西方向与褶皱轴线相平行，断层面倾角较陡，一般在60°

左右，断距百米至数百米，如李庄子向斜中A、B、D、E等正断层均属此类，使李庄子向斜形成地堑式构造。

Ⅱ断层构造线一般呈北东方向与褶皱轴斜交，断层面倾角60～75°

断距数十至数百米，并具有继承性，第四纪仍有活动。

区内共发现大小断层4条，其中断距大于30米者有3条，以F1断层斜切井田中央粘距15-50米，延伸长度2000米，对井田影响到大，其余断层断距较小，延展长度也较短，对井田开拓也较有影响。

主要断层（见附表1-1）。

表1-1林南仓井田主要断层表

带别

编号

性质

断层产状

断距

（米）

延展长度（米）

走向

倾向

倾角

1

F１

正断层

N10°

E

SE

75-

2

F２

N70-80°

75-80

35-42

1800

3

F３

逆断层

N50-60°

70-75

35

2000

4

F４

N40-50°

75

20

1500

㈢岩浆岩

蓟玉煤田所属三个含煤向斜均有不同程度的岩浆岩侵入。

下仓向斜、李庄子向斜火成岩遍及全区，林南仓向斜之西部有火成岩侵入，东部未曾发现有岩浆岩侵入之现象。

所见岩浆岩经磨片鉴定有以下几种：

主要有辉绿岩，少量安山岩，煌斑岩和玻基橄榄玄武岩等。

呈岩墙、岩枝和岩床侵入。

岩墙多呈北西或北东方向，岩床多沿煤层侵入。

位于下仓向斜之北部，有一较大的火成岩体侵入玉石炭系二叠系地层中，其岩性为安山岩，可能以岩盘形式产出。

岩浆岩的侵入时期属燕山运动晚期

1.2.2煤系地层划分及其特征

林南仓井田煤系地层主要由石炭系、二叠系地层组成，其中包括中石炭统唐山组、上石炭统开平组、赵各庄组、下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。

基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统，上覆地层为上二叠统古冶组陆相碎屑岩。

含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。

煤系地层综合柱状图（见图1-2）

图1-2-1煤系地层综合柱状图

煤系地层各组厚度变化、岩性特征及所含标志层分述如下：

㈠奥陶系中统马家沟组（02）

本区钻孔揭露最多者15.89米，岩性为浅灰——灰白色石灰岩，质纯性脆，时夹薄层状灰质粘土岩及白云质石灰岩或豹皮状灰岩。

顶部有古风化壳迹象，含黄铁矿结核，裂隙溶洞较发育，有时被铝土质充填。

㈡石炭系（C）

上限为煤11顶板细粉砂岩之顶界，与上复二迭系地层呈整合接触。

下限为奥陶系石灰岩顶面，两者呈平行不整合接触。

地层厚度约200米，分中上两统，下统缺失。

①石炭系中统——唐山组（C2）

本统直接覆盖于奥陶系石灰岩之上，上限至第三海浸线——K3石灰岩顶面，地层厚度介于46.08——61.77米，平均为52米。

岩性特征是：

岩层颜色较浅，多为浅灰——灰色，并夹有少量紫色（在K2灰岩以下），以粘土岩和粉砂岩类为主。

岩石大致百分比为中——粗粒砂岩占10.74％，细砂岩占3.56％，粉砂岩占19.71％，粘土岩占56.62％，煤层占0.59％，石灰岩占8.78％。

层理不明显，粘土岩一般呈团块状构造，植物化石保存较少，在石灰岩及其顶板细粉砂岩中，富含海相动物化石，菱铁质鲕粒及结核发育，并含有黄铁矿结核和散晶。

除部分粘土岩外，在一般岩层中皆含不同程度的钙质。

本统岩相组合特征是:

下部厚约25米为滨海湖泊大相的碎屑岩沉积，向上逐渐转为浅海薄层灰岩相和过渡相的交替沉积，构成三个完整的小旋回。

每个旋回一般由浅海沉积（第I1旋回为滨海湖泊）起，经过渡相，终止于浅海灰岩相。

标志性岩层：

K3至K4之间有：

深灰色浅海相粉沙岩或粘土岩，细腻质纯性脆，含腕足类珊瑚等动物化石，为石K3灰岩直接顶板。

一般厚度9米左右。

K4至K5之间有：

浅灰色细——中粒沙岩：

成分以石英为主，次为少量岩屑等，分选及滚圆度中等，拟质孔隙式胶结，夹碳质层纹，显水平层理和缓波层理状，岩石成分比较单纯，易于煤系地层中的沙岩相区别。

位于井筒西北部常相变为粗砂岩，厚度达20米左右（至煤17以上），风井以东见薄，井相变为细砂岩，一般厚度5米左右。

灰—深灰色粘土岩：

有时稍发褐色，质软，含铝土质和凌铁质结核，富含植物根化石，成团块状构造（为煤14直接底板），一般厚度在3米左右。

K5至K6之间有深灰色细粉砂岩：

致密而细腻，性脆质地均一。

富含黄铁矿石结核，底部见有少量海百合等动物化石，为K5灰岩之直接顶板。

一般厚度7.5米左右。

深灰色粉砂岩和灰色细砂岩互层带：

以前者为主，显条带状，具水平层理及缓波状层理，含植物化石碎片和较完整的假蛋形翅羊齿等植物化石。

灰色细砂岩，致密坚硬，泥至孔隙——基底式胶结，具水平层理和缓波状层理，时为煤12下直接底板，以坚硬为特征，易与其他砂岩相区别，一般厚度4米左右。

②赵各庄组

地层厚度74.41——79.41米，平均55米。

浅灰——深灰色。

以粉砂岩为主，但比开平组为少，而厚层状中粒砂岩相对增多。

岩石大至百分比为，中粗粒砂岩占12.9％，细砂岩占12.4％，粉砂岩占44.14％粘土岩占9.9％，煤层占19.73％，其它站0.93％。

植物化石以翅羊齿类居多，一般赋存在煤11顶板粉砂岩和煤11—煤12之间粉砂岩两个化石带内。

岩相组合特征是以滨海湖泊相为主，并有泻湖海湾相，湖滨波浪带相、湖泊三角洲相等沉积。

本组地层可划分为三个完整的小旋回。

海退相序地层厚度为36米，海进相序地层厚度为19.13米说明地壳处于缓慢的波浪式上升。

且升降幅度较小，比下部唐山组和开平组地层更接近于大陆性趁机环境亦相对比较稳定，有利于煤层的形成。

所以在每个小旋回的中上部均有泥炭沼泽沉积相，赋存有主要可采煤层（煤11煤12）及不稳定的不可采煤层（煤14）

标志性岩石及化石带有：

Ⅰ煤12下顶板下粉砂岩：

深灰——黑灰色，细腻含炭质及黄铁矿散晶，棕褐色条痕，贝壳状断口，富含腕足类，瓣鳃类和海百合等动物化石，一般厚度在一米左右。

Ⅱ煤11至煤12之间的粉砂岩：

近煤12处为深灰色细粉砂岩频繁交替出现，显条状带外观，其下岩性渐细，底部为细粉砂岩或粘土岩，致密而细腻，质地均一纯净，细水平层理明显，井田西北部为浅灰——银灰色，而东南部则渐变为深灰色，岩性标志，易于对比，厚度16米左右。

Ⅲ煤12顶板粉砂岩：

深灰色，岩性致密，质地均一，具水平层理及缓波层理。

采集有假蛋翅羊齿、开平翅羊齿、直脉翅羊齿类、星轮木、纤细轮木、长方楔叶、芦木苛达树等化石，为本组植物化石富集层之一,厚度一般在5米左右。

Ⅳ煤11——煤12之间粗砂岩：

浅灰色，成分以石英、岩屑、燧石为主（以含较多燧砾为特征，易与其他煤层间砂岩相区别）。

分选较差，滚圆度为半园状。

泥质孔隙——基底式胶结，局部含钙质。

具水平层理、斜层理、交错层理等。

全区沉淀稳定（特别是井田西部），仅局部地段相变为细砂岩。

一般厚度约12米。

Ⅴ煤11顶板细粉砂岩：

呈灰——深灰色，致密，显水平层理及缓波状层理，含菱铁质结核，采集有星轮木、楔叶木、细羊齿、苛达树等化石，亦为本组植物化石富集层之一，一般在4米左右。

㈢二叠系（P）

板湖泊相细粉砂岩之顶界，与下伏地层呈整合接触。

上限为第四系松散沉积物，呈不整合接触。

在井田内保留地层最大厚度约560米。

㈣二叠系下统（P1）

上限为A层铝土直粘土岩顶界，于上统呈整合接触。

本统地层厚度约为278米，分上、下两组。

上组称为唐家庄组，下组称为大苗庄组，其中大苗庄组是主要含煤地层之一。

标志性岩层及化石带：

Ⅰ煤9顶板细粉砂岩：

呈灰——深灰色，致密，具细水平层理及层庄菱铁质结核。

采集有星形轮木、细羊齿、芦木。

苛达树，东方尼式苏铁等植物化石，为本组化石富集层之一。

一般厚度在3米左右。

Ⅱ煤8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8－2尖灭而消失。

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，煤9则变薄或不可采。

该层一般厚度4米左右。

Ⅲ煤7顶板细粉砂岩——粘土岩：

为灰黑色，岩性细腻。

性脆，呈菱角状及贝壳状断口，富含菱铁质结核及黄铁矿细晶。

采集有腹足类、斧足类、腕足类、海百合等动物化石，为本区最上一次海侵。

该层可能相当于开平煤田煤6顶板。

一般厚度3米左右。

Ⅳ煤6顶板粉砂岩：

呈深灰色，欠均匀，有堆砾现象，加灰色细砂岩薄层，局部显水平层理及缓波状层理。

采集有假蛋形翅羊齿、带羊齿、楔叶木、轮木、苛达树、细羊齿等化石，为本组植物化石富集层之一，一般厚度6米左右。

Ⅴ煤5至煤6之间中粒砾岩：

呈浅灰绿色，成分为石英、岩屑、长石、燧石等。

分选较差。

滚圆度中等，泥质孔隙——基底式胶结，夹炭层纹及煤化物质，以颜色易与下部砾岩相区别，一般厚度4米左右。

Ⅵ煤5顶板粉砂岩：

呈灰绿色，岩性较均一。

采集有星轮木、长方楔叶、芦木、带羊齿、苛达树等植物化石，亦为本组植物化石富集层之一。

㈤二叠系上统（P2）

保存有古冶组（P12）地层，最大厚度约300米。

本组属陆相沉积，河床相粗碎屑砂质岩居多。

岩石大致百分比为，中粗粒砂岩占46.06％，细砂岩占0.388％，粉砂岩占45.69％，粘土岩占7.87％。

本组地层大致可分为六段（即六个中粗粒砾岩带和六个粉砂岩——粘土岩带）。

每一岩段皆有河床相中、粗粒砾岩起，至湖泊相或湖沼相细碎屑岩（粉砂岩或粘土岩）止。

反映了六次河流活动的巨周期（详见地层综合柱状图）。

岩性特征，中粗粒砾岩皆为灰白——灰紫色。

成分为石英、燧石、岩屑、长石等。

分选及滚圆度均不好，夹炭质层纹及紫色条带，显大型直线形斜层理。

粉砂岩一般以灰紫色为主，褐铁矿结核发育，显花斑状结构，呈团块状构造。

植物化石少，一般多赋存在上部铝土质粘土岩以下30米至A层以上40米之间的粉砂岩中。

采集有细羊齿、楔叶木、轮木等植物化石。

标志性岩层有：

ⅠA0层铁质粘土岩：

紫红色，岩性致密，性脆质地均一，呈角状断口，含豆状铁质结核及鲕粒，平均厚度5米，该层底板紫灰或灰白色粗砾岩极为标志，易于对比。

Ⅱ上部铝土质粘土岩：

灰紫色，致密、细腻，有滑感，含铁质结核及鲕粒，显花斑状结构，平均厚度4.53米。

本层顶板至上部铁质粘土岩间均为紫——灰紫色粗砾岩（或含砾粗砾岩），于A层至A0层之间砂岩相似，但该层颜色较紫。

Ⅲ上部铁质粘土岩：

岩性与A0层铁质粘土岩颇为相似，但该层更为细腻据仓补17化验结果SiO2为37.28％Ae203为24.87％。

Fe2O3为13.50％，烧失量为13.56％，平均厚度为5.69米。

㈤第四系松散沉积物

主要由粘土曾、砂层、砾石层极少量卵石层所组成。

一般70米以浅砂层或砾石层较多，深部则以粘土层为主。

冲击层底部之卵石层在北部及东北部较发育，厚达30米以上。

在较稳定的两层粘土层之中（埋藏深度70——110米和120——220米）富含淡水动物介壳，为良好的对比标志及隔水层。

第四系厚度变化较大，由井田北部的143.78米至东南部达434米以上。

1.2.3井田水文地质

矿区年降水量在350mm-800mm之间，由于冲积层的存在，阻隔了大气降水与矿坑涌水之间的联系，矿井用水量基本不受季节的影响。

矿区地表水系主要包括后湖。

矿井采动塌陷坑积水量随开采面积的扩大而增加。

所有地表水均直接补给潜水层。

矿井直接充水含水层包括：

第三含水层（煤12底至煤4顶砂岩裂隙含水层）、第四含水层（煤5至煤12顶砂岩裂隙含水层）、第五含水层（煤5顶板砂岩裂隙含水层）。

矿井间接含水层包括第一含水层、第二含水层、第五含水层、第六含水层。

其特征见表1-2-2。

表1-2-2含水层划分表

含水层编号

含水层名称

含水层富存情况

单位流水量

渗透系数

水质类型

第一含水层

含水丰富

2.146升/秒*米

182.714米/昼夜

重碳酸钙镁型

第二含水层

含水性弱

0.0455升/秒*米

0.261米/昼夜

硫酸钙镁型

第三含水层

含水性中等，局部较强

0.0197~0.0566升/秒*米

0.150~10.77米/昼夜

重碳酸钠型

第四含水层

0.016~0.0584升/秒*米

0.154~1.742米/昼夜

5

第五含水层

0.0603~0.228升/秒*米

4.526米/昼夜

6

第六含水层

0.04~0.0196升/秒*米

0.0248~0.211米/昼夜

1.3煤层特征

1.3.1可采煤层情况

井田内可采和局部可采煤层共四层，即煤8、煤9、煤11、煤12、。

其中主要可采煤层共有2层。

即：

主采12煤层，配采11煤层。

1.3.2煤的物理性质

8煤层为复杂结构煤层，含有1-2层泥浆，粉砂岩夹石。

煤岩类型以亮型为主，界限明显，内生节理发育，玻璃光泽。

平均厚度0.8米，该煤层为不稳定煤层。

9煤层为复杂结构煤层，有夹石1-2层，层位稳定，全井田可采，局部相变为炭质泥岩，平均厚度为3.94。

采性指数为0.95，，煤厚变异指数为0.8，该煤层为稳定煤层。

11层为复杂结构煤层，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，其他部位变尖或尖灭，平均厚度为1.8米，可采性指数为0.73，煤厚变异指数为0.812，该煤层为极不稳定煤层。

12层为结构简单厚煤层，煤层局部有夹石1-2层，层位较稳定，平均煤厚为3m，采性指数为0.98，煤厚变异系数为0.431，该煤层为稳定煤层。

他们的结构、厚度及特征见表1-3-1。

表1-3-1可采煤层特征表

序号

煤层名称

煤层厚度/m

层间距/m

倾角/（º

）

硬度

容重

稳定性

最小

最大

平均

8煤

0.6

1.2

0.8

25

60

18

0.4-0.7

1.47

不稳定

9煤

3.0

4.2

3.9

0.3-1.1

1.4

稳定

11煤

0.7

1.1

0.9

16

1.48

12煤

2.5

3.5

0.4-0.9

较稳定

1.3.3煤的围岩特性

林南仓矿煤层顶底板岩性变化大，围岩岩石力学性质差异明显。

⑴煤9顶板：

灰～浅灰色泥质粉砂岩，致密、细腻、性脆、易碎，有滑腻感，断口和裂隙面发育，具水平层理，局部含菱铁质结核含芦木、星轮木、苛达树等化石。

层厚3.0米，直接顶垮落步距3.6米，老顶来压步距16.8米，顶板数Ⅰ类Ⅰ级。

⑵煤9底板：

深灰色粘土岩，细腻、光滑，有贝壳状断口，并含有大量根化石，岩石软、易风化，层厚2.0米。

⑶煤11顶板：

条带状灰色粉砂岩，致密，显水平层理及缓波状层理，并含有大量的菱铁质结核，薄层，岩石大部分为碎块状，层面含有方解石膜，该层含有星轮木、楔叶木、细羊齿、芦木、柯达木苛达木等植物化石，层厚0～4米，通过回采过的工作面观测，直接顶初次垮落步距4～6米，老顶初次来压步距3米，老顶周期来压步距10～12米，顶板属1类1级。

⑷煤12顶板：

灰色粉砂岩，厚5.0米，致密、坚硬、呈条带状，灰、灰白、褐色相间，有时附着绿色物质，层理呈水平或缓波状，泥质胶结，含有丰富的植物叶化石，初次垮落步距14～16米，老顶初次来压步距为32米，老顶周期来压步距10～12米，顶板属Ⅰ类Ⅱ级。

⑸煤12底板：

灰～深灰色细砂岩，厚度2.0米，层状产出，岩石较硬，为钙质或菱铁质胶结，全井田发育较好。

1.3.4煤的特征

㈠煤的物理特征

林南仓井田内各煤层均属腐植煤，煤层颜色一般为深黑色，条痕黑褐色或黑色带有褐色。

呈较亮的似玻璃光泽，硬度和韧性较大，脆性较小，煤岩组分以亮煤和暗煤为主，次为镜煤，丝炭少见。

各煤层物理特征见表1-3-2。

表1-3-2煤层物理特性

特征

煤层

颜色

光泽

煤岩组分

煤岩类型

煤的结构和构造

块度

黄铁矿结核

煤8

深黑色

玻璃状光泽

镜煤亮煤和暗煤

半亮型

条带状，层状结构

粉-碎块状

含

煤9

较亮的似玻璃状光泽

条带状，透镜状结构，层状结构

煤11

以亮煤和暗煤为主少量镜煤

半暗型

少量

煤12

光亮的似玻璃状光泽

㈡煤化学分析：

原煤工业分析见表1-3-3。

项目

灰分Ag（%）

硫分S（%）

挥发分Vr（%）

发热量（卡/克）

煤质牌号

8

11.38-35.52

15.77

1.53-3.38

2.13

29.75-33.83

32.16

5200-7572

7137

2号肥煤为主，局部肥焦煤

9

24.17-31.70

28.80

1.05-2.44

1.63

30.63-38.71

35.10

4600-7630

6016

1、2号肥煤

11

2号肥煤为主，局部气肥煤

12

26.72-38.29

31.09

0.43-0.58

0.47

27.73-36.80

29.86

5520-7652

6060

1-2号肥煤为主，局部肥焦煤和气肥煤

1.3.5瓦斯和煤尘

㈠瓦斯

瓦斯的相对涌出量在0.05～0.56米3/吨·天，二氧化碳的相对涌出量3.18～12.18米3/吨·天，属于低级瓦斯矿井。

瓦斯涌出量见表1-3-4。

表1-3-4矿井瓦斯涌出量

矿井瓦斯等级

绝对涌出量（m3/min）

相对涌出量（m3/t×

d）

瓦斯（CH4）

CO2

低

0.73

33.7