地质毕业论文河北省唐山市范各庄煤矿矿井区域地质设计.doc

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1、No.毕 业 论 文题 目： 河北省唐山市范各庄煤矿矿井区域地质设计 学 生 姓 名 专 业 区域地质调查及矿产普查班 级 指 导 教 师 2011 年 5 月 6 日目 录摘要1引言3第一章 矿井区域概况4第一节 矿井技术边界4第二节 本阶段完成的主要地测工作6第二章 煤系地层7第三章 矿井地质构造10第一节 地质构造特征10第二节 井田内各主要构造块段的划分11第三节 对井田深部水平主要构造的分析、预测16第四章 矿井水文地质17第一节 矿井直接充水含水层及其主要特征17第二节 矿井间接充水含水层及其主要特征18第五章 F0断层延展规律及其影响范围分析20第一节 F0断层的实际揭露特征21

2、第二节 F0断层形成机理的认识25第三节 F0断层延展变化规律25第四节 F0断层两盘牵引带变化规律26第五节 对F0断层变化规律的分析27第六节 F0断层对煤系地层的影响28第六章 结束语29参考文献 30F0断层延展规律及其影响范围分析内容摘要：本文首先简要介绍了范各庄矿的矿井地质构造，井田内各主要构造块段的划分，井田深部水平主要构造的分析、预测，煤系地层。在此基础上介绍了F0断层。断层是影响煤矿生产的重要地质因素之一，在大断层附近煤岩层的产状会发生较大的变化，如煤层倾角局部变大，出现急倾斜甚至倒转等。对井田内的大中型断层的延展方向落差的变化及其影响范围等情况掌握不清会造成设计和施工的盲目

3、性，采区不能合理划分，甚至威胁安全生产。我矿的F0断层已揭露的最大落差为37米，倾角7688度，斜穿全井田，打乱了我矿的二、三水平的生产布局，现已有多处工程揭露了该断层，我们通过地质观测取得了一些基础性资料并加以分析总结，希望对我矿今后的生产起到一定的指导作用。关键词：地质构造 煤系地层 F0断层 延展规律 影响范围引 言开滦范各庄矿是我国自行设计、施工的一座大型现代化矿井。范各庄矿位于开平向斜之东南翼，属唐山市古冶区管辖境内。井田南北走向长12.25公里，东西最大倾斜长3.92公里，全井田总面积为31.78平方公里。从储量上看，矿井的服务年限可以达到75年，但随着矿井开采区域的延深（伸），煤

4、层赋存的地质条件趋于复杂，高强度的机械化开采困难越来越大。范各庄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，是由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东西构造带影响，主向斜轴在古冶以北发生偏转呈东西向而派生出的南北应力场形成的次一级构造。范各庄井田根据构造特征，划分为三个构造区，即井田北部的塔坨向斜区，中部单斜构造区和南部的毕各庄向斜区。井田内断层较为发育，在此重点介绍0断层：该断层实际揭露于南四石门下部车场，根据巷道工程及钻探控制，往北一直延展到井口区附近。该断层为高角度正断层，倾向SWW，倾角7084。揭露的最大断层落差为37米，往北延展落差逐渐减小，南三石门处落差为32米

5、。三水平运输大巷在一道半处穿过该断层，落差为15米，在三水平南一石门钻探确定落差为15米。该断层贯穿整个单斜构造区，给采掘生产造成了很大影响。同时，在0断层的两侧伴生有一定规模的较大落差断层。随着井田开发往深部延深，构造发育越来越复杂，断层落差增大，断层面形式多样化，对生产的影响也越来越大，0断层及伴生构造的存在，完全打乱了二水平下半部及三水平上半部的正常生产布局。第一章 矿井区域概况开滦范各庄矿是我国自行设计、施工的一座大型现代化矿井。本井田于1955年4月进行普查勘探，1958年6月21日开始建井，1964年10月21日正式投入生产。设计能力年产180万吨，到1970年，原煤年产量即达到1

6、96万吨，超过原设计能力。1973年开始矿井改扩建，在主副井西施工直达-490米水平的混合井，新增设计能力220万吨年，将矿井的设计能力提高到年产400万吨。但由于唐山大地震及极复杂的井田水文地质条件，矿井改扩建工程一再延误，直到1984年新混合井才投入使用，承担二水平的提升任务。1997年核定矿井综合生产能力320万吨，1997年矿井年产量达到325万吨，目前矿井年产量已达到400万吨，四水平延深工程正在施工。第一节 矿井技术边界 范各庄矿位于开平向斜之东南翼，属唐山市古冶区管辖境内，北距古冶火车站10.2公里，矿内铁路与京山线古冶站和林西矿接轨，有公路干线通过井田。矿井地理坐标：东经113

7、度28分，北纬39度33分。井田南北走向长12.25公里，东西最大倾斜长3.92公里，全井田总面积为31.78平方公里(见图1)。 范各庄矿是开滦矿务局重要的骨干矿井之一，以其经济效益和产量占有较重要的位置。因此，范各庄矿的发展是至关重要的。从储量上看，矿井的服务年限可以达到75年，但随着矿井开采区域的延深（伸），煤层赋存的地质条件趋于复杂，高强度的机械化开采困难越来越大。第二节 本阶段完成的主要地测工作 随着矿井生产的逐步延深，地质条件、水文地质条件趋于复杂。因此，1987年至1998年在生产过程中对矿井的地质及水文地质条件进行了大规模的补充勘探，对影响矿井安全和生产的水患问题进行了治理。

8、十年间，施工地面地质孔5个，进尺2737.35米，井下地质孔201个，进尺13237.17米；地面水文地质探查孔13个，进尺8055.14米，井下水文孔210个，进尺22496米。通过对新获得的地质及水文地质资料的分析，对范各庄井田的地质构造、水文地质条件及煤层赋存情况有了进一步的认识。通过统计分析，重新确定矿井的地质条件的类别为：-abcdeg;矿井的水文地质条件仍属极复杂类型。 1992年中煤航测遥感局航测队完成了井田范围的航测地形测量，提供了1：2 000、1：5000、1：10000三套井田地形图。1997、1998年委托煤科总院唐山分院测量所在井田范围内建立了8个GPS测量点，形成了

9、地面的测量控制系统。 完成了208区域10岩溶陷落柱的探查与治理。1990年208皮带巷平7孔揭露10陷落柱，随后即对10陷落柱开展了大规模的探查与治理。通过物探及钻探方法圈定了陷落柱的空间发育形态，研究制定了“堵一供水”结合的治理方案。共计完成9个主孔，24个分支孔，总进尺6455.77米，其中主孔3655.53米，分支孔2800.24米，最大孔深555.44米。注入水泥及砂、石等10026.l吨，完成了9煤层底板以下15米至7煤顶板以上15米的50米范围陷落柱内部及周边裂隙导水通道的封堵，消除了陷落柱内部高压水由7、9煤层地段发生突水的隐患，同时保证了平7孔的正常涌水。目前，平7孔出水量稳

10、定在17.0米3分钟左右。自 1998年开始，208平7孔的涌水得到了充分利用，直接排至井上供生产和生活使用。完成了矿井重点延深工程如2l、三水平井底车场、32皮带巷等的综合水文地质探查，保证了矿井的水平延深和工程的施工安全。在32皮带巷水文地质条件综合探查中，发现了发育在204车场下部 12煤层底板砂岩中的13陷落柱。 引进了高精度采区三维地震勘探技术，完成了二水平南三南四采区、三水平南一南二采区的三维地震勘探，合计4.12平方公里，得到了较好效果，解决了采区内部小构造探查的技术难题。 十年间，计算机和物探技术在范各庄矿地测工作中的应用进一步得到了加强。建立了水文地质数据库，年终储量计算机化

11、，计算机绘图得到了开发应用并取得初步成果。物探技术在防治水工作及构造探查中发挥着重要作用，无线电坑透、瑞利波、电法（音频电导、电法测深、透视等）和Po-210、Po-218等探测技术在生产中得到了广泛应用，并在此基础上形成了适合我矿特点的水文地质综合立体勘探方法。第二章 煤系地层范各庄井田煤系地层主要由石炭系、二迭系地层组成，其中包括中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统，上覆地层为上二迭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。 一、唐山组 属石炭系中统。直接覆于奥陶系灰岩之上，与奥陶系地层呈假整合接触，平

12、均厚度约56米。岩性以粉砂岩、泥岩为主，细砂岩次之，底部为鲕状铝土质泥岩（层），含1、 2、3三层灰岩，以3灰岩发育较好，层位稳定，厚度一般为2.53.2米，称为唐山灰岩。含13层不稳定的薄煤线。 二、开平组 属石炭系上统。上部止于赵各庄灰岩（6）顶板，下起唐山灰岩顶板，本组厚度约52米。岩性以细砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之，含4、5、6三层质地不匀的薄层灰岩和一层局部可采的14煤层。本组比唐山组颜色较深，多呈深灰色，泥岩显著减少，含砂量增加，植物化石增多，黄铁矿结晶体和菱铁矿结核均较发育。 三、赵各庄组 属石炭系上统。上部以11煤层顶板为界，下伏开平组，厚度约86米，为主要含煤地层之一。岩性以

13、粗砂岩、中砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。含二至三层可采煤层，即11煤、12煤、12半煤。岩性与开平组相比颗粒变粗，接近陆相沉积。 四、大苗庄组 属二迭系下统。上部止于5煤层顶板，下伏赵各庄组，厚度约67米。本组以深灰、黑灰色粉砂岩和泥岩为主，青灰色中砂岩次之，为主要含煤地层之一。含可采煤层四层，即5煤、7煤、8煤、9煤。6煤层分布普遍，但不可采，植物化石的种属显著增多。五、唐家庄组 属二迭系下统。上面止于A层顶板，下伏大苗庄组，厚度约270米。岩性以粗一中砂岩为主，细砂岩次之，下部粉砂岩和泥岩比较发育，间夹l4层薄煤线。岩石颜色由下部的深灰、浅灰往上变为灰绿和紫红色，均属于陆相沉积。 范各庄井田

14、煤系地层的形成过程均属于近海型沉积。其中石炭系的唐山组、开平组和赵各庄组属于海陆交互相沉积，二迭系的大庙庄组和唐家庄组属于近海陆相沉积。整个煤系地层厚度、煤层层数旋回结构明显清晰，易于对比。从相旋回的特征分析，中石炭世地壳升降运动频繁，引起大面积的海侵和海退，沉积了一套海陆交互相地层。由于地壳运动短暂而频繁，不宜泥炭堆积，故没有形成可采煤层。在这时期地形比较平坦，海侵和海退范围广泛，沉积了三层薄层灰岩，即K1、K2、K3灰岩。中石炭世地层厚度较薄，约为56米，相施回结构清晰，易于对比。晚石炭世地层以缓慢上升为主，聚煤作用活跃，海相地层逐渐减少，过渡相地层增多，且出现河流冲积相沉积。在晚石炭世早

15、期地壳运动还比较频繁，且很不稳定，沉积了三层薄层灰岩，即K4、K5、K6灰岩，到后期地壳运动趋于稳定，适宜植物生长与堆积形成了本井田的可采煤层，即11、 12煤层和局部可采煤层12本煤层、14煤层。晚石炭世厚度约为138米，相旋回结构比较清楚。早二迭世地壳运动仍以上升为主，上升幅度由小渐大，海退范围逐渐扩大，沉积了一套近海陆相地层，湖泊、沼泽遍布，沉积了四层稳定和较稳定可采煤层（5、7、8、9煤层）。到二迭世中晚期，气候由温润转向干燥，不宜植物的生长。中期只形成薄煤层，到晚期聚煤作用已进入尾声。下二迭统地层厚度约为337米。从煤系地层形成过程来看，地壳运动在中石炭世，下二迭世是以上升为主，上升

16、幅度由小到大，由缓慢上升到直线上升。从岩相来看，为近海相一过渡相一大陆相。从成煤环境看，则为滨海平原到内陆湖泊。正是由于地壳运动由弱到强，从海相逐渐转为陆相，在这种地壳相对稳定时期，才沉积了本井田的可采煤层。（见图2,开滦煤系柱状图）第三章 矿井地质构造第一节 地质构造特征 范各庄井田位于开平煤田的东南翼。 开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田的主要构造骨架，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为NE向，自古冶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大，局部地层倒转，发育落差及走向长度较大的逆断层或逆掩断层；东南翼地层倾角比较平缓，由北往南发育两组轴向与

17、主向斜轴斜交或直交的短轴倾伏褶皱构造：一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、塔坨向斜、毕各庄向斜及南阳庄背斜等组成；另一组出现在宋家营以南，由李新庄向斜、刘唐堡背斜组成，其规模不如前者。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。 范各庄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，是由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东西构造带影响，主向斜轴在古冶以北发生偏转呈东西向而派生出的南北应力场形成的次一级构造。塔坨向斜在井田范围内已由钻探工程、井巷工程严密控制，向斜轴线总体呈东西向，枢纽呈弧形向北凸出。受塔坨向斜影响，往南伴生发育了北二背斜和

18、井口向斜。毕各庄向斜主要为钻探工程控制，向斜轴呈NW向，枢纽呈马鞍状起伏较大，沿轴线形成两个小型盆地。井田内较大的断裂构造主要分布于毕各庄向斜区域：一组是以5大断层为主的断层带，走向呈NNE向。5断层为正断层，落差达200余米，向北发育，一直切过唐家庄井田。5断层为喜马拉雅运动中产生的次一级构造；另一组是以0断层为主的断裂构造带。该断层带在三水平南二石门以南通过钻探、物探、巷道工程得到了比较好的控制，南二石门以北的延展情况及落差变化尚待探查。0断层为5大断层的伴生构造。第三组为毕36孔、84-7孔揭露的一组较大落差的正断层。断层多为单孔控制，断层的走向尚未确定，也应属于5大断层的伴生构造或派生

19、构造，有待进一步查明。 第二节 井田内各主要构造块段的划分 范各庄井田根据构造特征，划分为三个构造区，即井田北部的塔坨向斜区，中部单斜构造区和南部的毕各庄向斜区。一、塔坨向斜区 由南一石门往北到井田边界为塔坨向斜区。该区域内以褶皱和陷落柱构造发育为主要特征。褶皱由北往南依次为塔坨向斜、北二背斜、井口向斜。已发现的陷落柱大部分发育在此区域，且集中于井口向斜轴部附近。断裂构造发育以小型正断层为主。 塔坨向斜：塔坨向斜为本区域的主体构造，对该区内其它褶皱、断裂构造及煤层的后生变化起着决定性的控制作用。塔坨向斜的枢纽呈弧形、向北弯曲。向斜的轴线在400米以上为65，往深部转为45，向斜轴面略向北倾斜。

20、两翼地层不对称，北翼陡，地层倾角可达45，南翼缓，倾角在20以下。向斜在浅部较为开阔，而在-300米至-600米之间褶皱比较紧密，并略呈复式褶皱构造。向斜深部有向董各庄盆地发展的趋势。 北二背斜：属塔坨向斜的次一级褶皱构造，背斜的轴线位于北二石门2270下山附近。基本与塔坨向斜轴平行，也呈弧形弯曲，发育于-300米水平以下。 井口向斜：位于二水平井底车场，也同属于塔坨向斜的次一级构造，由两个小型向斜呈Y型组合而成。主轴也基本与塔坨向斜轴平行，呈弧形。它仅发育在-300-700米之间，在-400米-500米之间褶皱比较明显。井田内揭露的岩溶陷落柱多集中在此区域。塔坨向斜区域内的断裂构造多数与塔坨

21、向斜的形成有关，集中发育在向背斜的轴部。揭露的断裂构造基本上分为四组，即NW向和NEE向、NNE向和NWW向，其中以NW向和NEE向两组断裂较发育，断层落差大，延伸较远，多数为正断层。在垂向上，同一断层在下部煤岩层中的落差要比在上部煤岩层中落差大，特别是逆断层，当发育到上部7、8煤层时，就往往呈现为煤层的褶皱变形而消失。另外，由于煤层的厚度及顶底板岩石力学性质的差异，不同煤层中断层的发育差异也很大，9煤和11煤层中断层比较发育，7煤、8煤和12煤层中次之。 另外，在该区域内还揭露了三种特殊类型的断层。一种是在浅部的7、8煤层中发育的走向断层，走向上有一定的延展长度，但垂向上只发育到9煤层顶板之

22、上，属于层滑构造。第二种是揭露于2170下山及2176等工作面中的大型平推断层。断层的落差虽然不大，但断层的延展长度却很大。第三种是同一断层在上部煤层中表现为正断层，在下部煤层中却表现为逆断层，断层面在垂向上呈弧形弯曲，拐点多位于9煤层及其顶底板附近。据井下钻孔资料，在塔坨向斜轴部可能发育一条落差6.0 米，走向平行向斜轴的正断层，需进一步做工作查明。 二、中部单斜构造区 南一石门至南四石门为中部单斜构造区。地层走向变化不大，倾向NWW向，地层倾角824，由北往南倾角逐渐减小，一般在15以下。该区域以小型断裂为主，0大断层贯穿该区域，在南二石门以北及南四石门以南发育局部小型褶曲。根据一水平及二

23、水平采掘开工程实际揭露的资料，单斜构造区断裂构造的发育特征主要表现为： （一） 在成因上，主要分为两类：一类是与区域构造应力场有关的断层，如NE至NEE向、NWW向发育的断层，表现为断层发育的规律性很强，在走向上延展的距离较远。有的断层落差虽然不大，也往往错断整个煤层组。另一类是由于地层不均衡沉降或是沉积不均衡压实而形成的局部应力场产生的断裂构造，表现为断层落差较小，规律性不强，沿走向延展的距离短，除少数落差较大的断层可以影响到邻近煤层外，往往都仅见于本煤层，尤以9煤层中比较常见。多为压性、压扭性小型断层。 （二） 在展布方向上基本分为四组，即NNE向、NE至NEE向、NNW向和NWW向。其中

24、以走向NE至NEE断裂构造占多数，其次为NWW向延展的断层，其它两组仅见少量。 （三）在规模上，走向为NE至NEE向的断层落差较大，尤其是NE向的断层，大部分为正断层。该组断层水平延展距离较远，并错断整个煤层组，对生产影响较大。NWW向断层多为平推断层，虽然落差不大，但水平延展距离较远。 （四） 在断层形式上，南三石门以北主要为正断层。自南三石门以南则逆断层逐渐增多，并有正断层和逆断层交错相伴出现的现象。所出现的逆断层绝大部分走向呈NEE向，水平延展的距离较远，初步认为是5断层错动产生的附加应力场作用的结果。 （五） 0断层：该断层实际揭露于南四石门下部车场，根据巷道工程及钻探控制，往北一直延

25、展到井口区附近。该断层为高角度正断层，倾向SWW，倾角7084。揭露的最大断层落差为37米，往北延展落差逐渐减小，南三石门处落差为32米。三水平运输大巷在一道半处穿过该断层，落差为15米，在三水平南一石门钻探确定落差为15米。该断层贯穿整个单斜构造区，给采掘生产造成了很大影响。同时，在0断层的两侧伴生有一定规模的较大落差断层。 另据钻探及三维地震资料，在0断层上盘100米范围还伴生有数条落差较大的断层，需进一步验证。 三、毕各庄向斜区 井田南翼的南四石门以南的整个区域为毕各庄向斜区。毕各庄向斜及5大断层是该区的主体构造，对区域内其它褶皱和断裂构造起着控制作用。该区域以褶皱构造和大型断层发育为主

26、要特征。 5断层为一巨型断裂构造。断层在本井田内的落差在200米以上，由开平煤田的东南部边缘一直延伸到唐家庄井田。该断层在井田内的走向已由5孔、毕44孔控制，倾向NWW，倾角崐 88。断层上盘的煤系地层与下盘的奥陶纪灰岩对接，成为井田东南部的自然边界。有资料证实，5断层是喜马拉雅运动中滦县地块相对往北运动而形成的大型剪切构造。5断层形成过程中派生的构造应力场对该区域的构造起着重要的控制和改造作用。 毕各庄向斜主要为钻探工程所控制，轴向呈2030。枢纽呈波状起伏，鞍部位于84-3孔和毕10孔之间，两侧沿轴向形成两个不同形态的小型盆地。两翼地层不对称，东北翼较缓，倾角1014，西南翼较陡，倾角可达

27、33，轴面略向西南倾斜。由于受5断层的影响，向斜轴自毕36孔以南略有向北偏转。 小西庄背斜位于毕各庄风井处，是受5断层影响形成的小型牵引倾伏短轴背斜，背斜的核部比较紧密，顶部较为舒缓。轴向NE向，向SW方向倾斜，与毕各庄向斜交汇于84-3孔至毕10孔之间，从而造成了毕各庄向斜枢纽起伏呈马鞍状。 该区内还揭露两组大型断裂构造带： 一组紧靠5断层，由6、7、8组成，毕44、毕45、毕52、6、9等钻孔控制。这些断层的走向基本与5断层平行，落差3050米。属5断层的伴生构造。另一组距5断层11001400米，揭露于毕36、84-7钻孔，由4、11、12三条断层组成，落差2530米。由于均为单个钻孔控

28、制，未能确定其走向和延展长度。若仍为5断层的伴生构造，其走向也应为NWW至NEE向，如果是5断层的派生构造，走向则可能为NW向。该组断层对三水平南八、南九采区的布置影响甚大，需在以后的生产中投入一定的勘探工程量进一步查明，以指导采区规划设计和生产。 0断层也延伸到毕各庄向斜区域，其延展长度和落差变化也需进一步查清。(见图3,范矿主体构造图)第三节 对井田深部水平主要构造的分析、预测 范各庄矿三水平为单翼开采，生产将全部集中于井田中部的单斜构造区和毕各庄向斜构造区内。目前已完成部分开拓延深工程，如3031主、副岩石下山、部分井底车场工程，水平集中运输大巷已施工到南一道半。部分采掘工程已开始进入三

29、水平。但随着生产逐步往深部发展，地质构造越来越复杂，对生产的影响也越来越大，乃至影响着采区的生产布局及矿井安全生产。下面对影响本水平的主要地质构造分区进行分析和预测。 单斜构造区：地层总体仍呈NNE走向，倾向NWW，倾角1518。影响该区域的主要断层为0及其伴生构造。0断层自南四石门以北进入斜切过三水平各煤层，由南一石门以北进入四水平。据巷道及钻探揭露的资料，0断层在该水平的落差由南往北由30米减少至15米，将给各采区生产系统的布置造成很大困难，给回采工作面的布置及回采带来难度。0及其伴生断层在该区域内准确位置及落差需进一步查明。 毕各庄向斜区：三水平的主要生产区域将集中于毕各庄向斜区，其储量

30、占整个水平的80.4。在毕各庄向斜区域内影响采区及回采工作面布置的主要因素是毕各庄向斜及大型断裂构造。 毕各庄向斜对生产的影响将主要表现在两个方面：一是向斜的枢纽呈马鞍状，顺轴向施工的水平大巷受残余构造应力影响较大，同时在盆地的最低点大巷与煤层距离近易受采动影响，在鞍部大巷与12煤层距离过大，约达到70米，受到3强含水层的威胁。二是在向斜处呈两翼开采，建立生产及回风系统，需投入大量开拓工程量，向斜西南翼倾斜长度过大，造成生产环节复杂。 毕36孔、84-7孔揭露的4、11、12组成的断层带，由于断层的落差均达到2530米，且走向延伸尚未探清，对南八、南九采区的布置及生产系统的施工影响甚大。需进一

31、步投入一定的勘探工程进行探查。 0断层由南五往南延展到该区域的三水平。三维地震确定该断层在南五石门处落差为42m，其往南延伸将影响毕各庄向斜整个西北翼的生产。但0断层由南五往南延伸，断层的位置、落差的变化、延展的长度尚未探清，需进一步做工作。另外，据三维地震资料，在95-1孔附近及83-2孔至83-3孔之间，发育数条落差48米、走向呈向的正断层，将对回采工作面的布置产生较大影响，需进一步验证和探明。第四章 矿井水文地质第一节 矿井直接充水含水层及其主要特征 在煤系地层中，对矿井直接充水的含水层是五煤层顶板砂岩裂隙承压含水层和1214煤层间砂岩组裂隙承压含水层及512煤层间砂岩裂隙承压含水层。

32、一、5煤层顶板砂岩裂隙承压含水层 该层在5煤层顶板以上，平均厚度约74.4米，岩性主要为中、细砂岩及粉砂岩。该层裂隙发育，含水较丰富。当煤层采出后或回采过程中大都表现为淋漓水，局部表现为涌水现象。 该含水层在井田东部隐伏露头区与第四系冲积层底部砾石含水层直接接触，并接受其补给。在井田北部、西部和南部分别与吕家坨矿、钱家营矿、毕各庄矿相连，无自然边界。整个含水层在井田范围内具有典型的裂隙水特点，节理裂隙较为发育，充水及导水性较好，含水较为丰富，单位涌水量为0.328升秒米，渗透系数为0.339米昼夜，水质类型为重碳酸一钙镁钠型或重碳酸一钠型，属软水。 二、1214煤层间砂岩裂隙承压含水层 该段平

33、均厚度约60米左右，岩性主要为中、粗砂岩、含砾粗砂岩。中部的一层含砾粗砂岩，裂隙发育、含水丰富，当开拓巷道通过该层时大多表现为裂隙出水。 该含水层在井田东部与第四系冲积层底部卵砾石含水层直接接触，并接受其补给；在井田北部、西部及南部分别与吕家坨矿、钱家营矿、毕各庄矿相连，无自然边界。在井田范围内，该含水层接受奥陶系灰岩含水层的补给，其补给途径大多是通过岩溶陷落柱、导水断层及导水裂隙等。由于构造发育的不均一性，导致了该含水层在井田范围内富水性的不均一。在井口及北翼，由于岩溶陷落柱及导水构造较为发育，1214煤层间砂岩组含水层与奥灰岩溶水联系密切，含水极为丰富，不易疏干。 该含水层据范45孔抽水试

34、验结果单位涌水量为0.845升秒米，渗透系数为l.725米昼夜。水质类型为重碳酸一钙镁型，局部为重碳酸一钙镁钠型和重碳酸一钠型，属淡软水。 三、512煤层间砂岩裂隙承压含水层 该含水层有几层互不联系的含水亚层组成，主要有57煤层间砂岩裂隙承压含水层，79煤层间砂岩裂隙承压含水层，911煤层间砂岩裂隙承压含水层、1112煤层间砂岩裂隙承压含水层。其中以57煤层间砂岩裂隙承压含水层和911煤层间砂岩裂隙承压含水层富水较强。该含水层在井田东部露头区接受第四系冲积层含水层的补给，煤层采掘过程中充水形式为顶板淋滴水和底板缓慢渗水，目前主要消耗其静储量。另外，7煤层采出后，通过回采冒落裂隙带接受上部5煤层

35、顶板砂岩裂隙承压含水层层的补给。据抽水试验结果，单位涌水量为0.00220.845升秒米，渗透系数为0.00121.725米昼夜。水质类型变化较大，为重碳酸一钠钙镁型，重碳酸一钙型，重碳酸、硫酸一钙镁型，属淡软水，局部矿化度较高。第二节 矿井间接充水含水层及其主要特征 煤系地层基底的奥陶系灰岩强含水层和上覆的第四系冲积层强含水层，煤系地层中的唐山灰岩含水层是矿井充水的间接补给水源。 一、第四系冲积层含水层 第四系冲积层厚度在井田北部为50米左右，到井田南部厚度已达400米以上。本层可分为四个含水带，第一个含水带为潜水层，其它三个含水带为承压含水层。 （一）潜水层：本层主要由混合砂组成，分布整个

36、井田，为一层状孔隙含水层，厚度平均12米左右。由于地势平坦，主要接受大气降水的补给，与地表水体为互补关系。雨季接受地表水补给，旱季向地表水体排泄。潜水的流动方向大致与沙河流向一致。潜水水位埋深与地形有关，受降雨影响水位动态季节性变化明显。平水期渗透系数为1.925米昼夜，单位涌水量为0.364升秒米，多雨期渗透系数为5.061米昼夜，单位涌水量为0.891升秒米。水质类型为重碳酸一钙镁型，属淡软水。 （二）上部砂岩含水层：该层埋藏深度2336米，其厚度一般为13米，为承压含水层。本层主要由粗砂和细砂组成，局部有粗砂含砾，含水层顶部有一厚达3米左右的砂质粘土或粘土层。据钻孔抽水试验结果该含水层渗

37、透系数为195506米昼夜，单位涌水量为02320865升秒米，水质类型为重碳酸一钙镁型，属淡水。 （三）中部卵石层含水层：本层埋藏深度3565米，含水丰富，分部较广，为承压含水层，主要由卵石组成。井田北部发育，厚度约10米，向南逐渐变薄，其含砂量亦愈来愈多，至范各庄乡张庄窝村、大赤口一带变成粗砂层而歼灭。据F 13钻孔水试验结果渗透系数为12307米昼夜，单位涌水量为2339升秒米，水质类型为重碳酸一钙钠型，属碱性淡水。 （四）底部卵砾石含水层：本层为冲积层最底部的含水层，井田北部范区埋藏在53170米，南部毕区埋藏在230424米。顶部多中细砂层，底部为含砂砾石层，分布广呈多层透镜状。在井

38、田中部约有933平方公里的底部卵石层直接与基岩接触，其厚度310米；毕区较厚，厚度达15米以上。井田范围内底部卵砾石层与基岩直接接触面积累计约2124平方公里，占整个井田面积的685。据抽水试验结果，单位涌水量为2887升秒米，渗透系数为35.46米昼夜。水质类型为重碳酸一钙镁钠型，属淡软水。第五章 F0断层延展规律及其影响范围分析断层面是岩层或岩体被断开后发生错动位移的不连续面。它是面状构造的一种，可以用走向、倾向和倾角确定其产状。断层面往往不是一个产状稳定的平直面，沿走向和倾向都会发生变化以致形成曲面。断层线是断层面与地面的交线，即断层在地面的出露线。断层线的弯曲形态遵循V字形法则。断盘是

39、断层面两侧发生位移的岩块。如果断层面是倾斜的，位于断层面上侧的一盘为上盘，位于断层面下侧的一盘为下盘。如果断层面直立，按断盘相对于断层走向的方位描述，如东盘、西盘或南盘、北盘。在断层错动过程中，断层两盘的位移是相对。两盘可能是同时错动，也可能是其中一盘相对于另一盘运动。凡沿断层面上升的一盘称为上升盘，沿断层面相对下降的一盘称为下降盘(见图4,断层要素)。图4 断层要素：A-断层面；B, C-断盘；D-断层线 断层两盘相互错动位移时，便会产生摩擦，断层面因此被磨得平滑并产生光滑的镜面，同时伴有擦痕和阶步出现。擦痕和阶步(见图5)可以给出两盘相对位移方向。擦痕是断层存在的一个极为重要的标志，是确定

40、断层相对运动和确定断距不可缺少的线状要素。断层擦痕的产状一般用擦痕的倾伏（在竖直面内量度）和侧伏（在擦痕面上量度其与断层走向所夹锐角）来表示。图5 断层擦痕第一节 F0断层的实际揭露特征F0断层在我矿二水平南五石门、南四石门、南三石门及三水平大巷一石门等处，均有揭露点，我们对每个揭露点的特征进行了详细的观测和描述现分述如下。一、南五副石门见于12煤底板H=22米，火成岩墙距断层5米，断层带宽0.6米。该区域内岩层正常倾角810度，断层下盘倾角在8度左右，变化不大，上盘的12煤及直接顶板倾角达到17度以上，不正常范围65米以上。2523上山:该上山自2500石门12煤见点施工。掘进30米见断层，

41、落差22米，断层俩侧岩层破碎下盘倾角9度，上盘19度，自12煤见点断层面倾角增大，全长30米，1326米为火成岩，厚度达13米。2591上山; 该上山自2500石门7煤见点施工，掘至416米见断层，过断层后找到9煤层，断层上盘见一条B=1.5M的火成岩墙，下盘2.5米范围内岩层破碎，断层下盘倾角7度，上盘自387米以上倾角15度以上，范围35米。二、南四石门在2431上山和2435上山均实见该断层，在此区域该断层表现为一组断层，共三条，落差分别为10、15、9米合计落差34米，大断层附近伴生多条小断层，断层带内岩层十分破碎，岩层倾角变化很大，一般在2230度，最西部H=9米断层处侵入一条B=2

42、米的火成岩墙。另外，在南四剖面位置已施工的7煤上山揭露了该断层（见图6，F0断层在南四、南5石门位置图）。图6 F0断层在南四、南5石门位置图三、南三石门在南三石门揭露的F0断层落差32米，倾角88度，断层带宽0.7米，上盘倾，角13度，下盘倾角1825度，牵引范围50米，下盘伴生多条5米以下的小断层（见图7，F0断层在南二到南三石门位置图）。图7 F0断层在南二到南三石门位置图南三剖面位置还施工了5煤上山，该上山自南三石门5煤见点施工，掘至176米见F0断层，破碎带宽1米，落差30米，牵引区34米，未见火成岩侵入。2395上山是从F0断层下盘施工的9煤层上山，受F0断层的影响，煤层厚度及倾角

43、变化较大，煤厚最薄0.3米，最厚2米，倾角最大45度，掘至55米处倾角变缓至18度，影响范围55米。3201已头大巷实际揭露了F0断层，落差15米，倾角85度，倾向NEE，断层带宽度0.8米，高角度逆断层，上盘倾角43度，下盘倾角37度。3100石门在掘至石4占位置时，揭露了F0断层，落差15米，倾角75度，倾向SWW，断层带宽0.2米，上盘岩层倾角54度，不正常范围7米，下盘岩层倾角62度，异常范围30米。2279下山处于断层下盘，施工至25米以后，煤层倾角变陡，由16度变为22度，施工至61米处变为27度，倾角异常范围115米，为了对比方便，现将各实见点基本情况列表如下：位置产状落差性质上

44、下盘煤岩层产状变化情况南五2591250/8120正上盘岩层倾角15度以上的范围35米。2523248/7522正上盘岩层倾角在19度以上的范围30米。2500248/6722正上盘岩层倾角17度以上的范围50米。南四2435253/7534正由三条组成，带内岩层倾角2230度。南三2375243/7530正下盘34米范围内倾角2030度。2395正下盘55米范围内倾角1845度。2300245/8832.5正下盘岩层倾角1825度范围50米。三水平320178/8515逆上盘岩层倾角43度下盘37度。3100264/7515正上盘54度范围7米，下盘62度范围115米。第二节 F0断层形成机

45、理的认识 流动变形 差异流动 原岩压裂岩、破碎岩破碎岩、糜棱岩断层泥破碎岩化、劈理化、糜棱岩化、断层泥化的断层岩破裂碎裂流动、压磨流动剪切流动、网化流动棋盘格式流动开平煤田位于华北平原东北边缘，煤田内的一般构造基本属于新华夏构造体系。由于亚洲大陆向东南扭动而太平洋相对向北扭动，开平煤田受到西北方向的挤压力，从而形成开平向斜构造。并在本井田形成多个次一级背斜构造。F0断层同样是受西北方向挤压力和清凉山隆起形成的斜交力的作用产生的压扭性断裂带，并造成岩浆喷出。由于岩浆喷出产生两种缓慢的挤压力从而造成岩浆喷出的一盘煤岩产状发生较大变化，在南三石门以南，岩墙处于F0断层东盘所以东盘产状变化较大，自南三石门以北岩墙处于F0西盘倾角变化大。影响范围广。第三节 F0断层延展变化规律一、落差的变化：根据已揭露的资料分析F0断层落差在二水平南