邑陽煤礦礦區(qū)概況及井田地質(zhì)特征

1?礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述11.1井田位置、范圍和交通位置邑陽煤礦位于河北省武安市北部，以高村為中心，南距武安市約5km。邯鄲-長治公路橫跨礦區(qū)南端，邢臺-都黨公路縱貫礦區(qū)東緣。煤礦運煤專用線在上泉車站與褡午環(huán)形鐵路接軌，交通十分便利（見圖1-1）。北北戶村洺圖例滏TI西光河東武仕水庫礦井邊界□礦務局生產(chǎn)礦井河流市具區(qū)界■!鋼鐵廠王鳳煤礦.九彭城市 縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)鐵路公路大油村賀進嶺擴北北戶村洺圖例滏TI西光河東武仕水庫礦井邊界□礦務局生產(chǎn)礦井河流市具區(qū)界■!鋼鐵廠王鳳煤礦.九彭城市 縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)鐵路公路大油村賀進嶺擴通樂勘探區(qū)清化沙河市午汲廠一邯/■'大社圖1-1交通位置圖1.2地形礦區(qū)位于太行山東麓山前丘陵地帶，武安盆地的西部，屬山間平原地貌，地形微向東傾斜。礦區(qū)范圍內(nèi)全為新生界近代和下更新統(tǒng)松散沉積物所覆蓋。除現(xiàn)代河谷和黃土分布的低平地帶外，余者均為下更新統(tǒng)的冰磧泥礫和冰水沉積的灰綠、灰白夾褐紅色粘土。在卵石表面可見到擦痕和壓坑，卵石大小不一，大者直徑可達0.8m，由紅色粘土及砂充填。1.1.3氣象本區(qū)為溫帶大陸性氣候，四季分明，春旱、夏熱、秋雨、冬寒，根據(jù)武安市氣象站資料統(tǒng)計，年降雨量介于1472mm（1963年）?135mm（1966年），平均降雨量600mm，最大月降雨量1026mm（1963年8月），，降雨多集中在7、8、9三個月。年蒸發(fā)量2000mm左右。平均氣溫12.6°C，最高溫度41.3^（1968年6月11日），最低溫度-19.9°C（1967年1月15日）。降雪及凍結(jié)日期自11月中旬至次年3月初，約90余天，最大凍結(jié)厚度41cm。平均風速2.7m/s左右，最大風速22.7m/s,風向北東，北北東居多。邯鄲礦區(qū)地處中緯度地帶，屬半干旱暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，冬季寒冷少雪，春季干燥，風沙盛行，夏季炎熱多雨，秋季晴朗，寒暖適中。據(jù)武安氣象站資料，多年平均氣溫12.6C，月平均氣溫最低為-3.4°C（1月份），最高為26.4C（7月份），極端最低氣溫為-19.9°C（1967年1月5日）；極端最高氣溫為42.5C。多年平均日照時數(shù)為2297，年日照百分率平均為52%，平均無霜期192天，霜凍期一般為每年11月中旬左右至次年3月份，約120余天。積雪最大厚度14.00?16.00cm，凍土最大深度42.00cm。風向多為南風和西北風，年平均風速2.7m/s，極端最大風速29m/s。本區(qū)降水主要受太平洋東南季風氣候影響，因距海洋較遠，故而偏少，多年平均降水量為560mm，歷年最大降水量為1472.7mm（1963年），最小降水量為 135.0mm（1966年），月最大降雨量1026.3mm（1963年8月），最大日降雨量286.3mm（1963年8月4日），降水主要集中在夏季，汛期一般在6?9月份，降水量占全年總量的76%。年最大蒸發(fā)量2792.9mm（1960年），最小1257.1（1964年），年平均1977.2mm，月最大蒸發(fā)量495mm（1972年6月）。主要自然災害有旱災、水災、雹災、風災、蟲災、地震、霜凍等。1?1.4地震本區(qū)位于環(huán)太平洋地震構(gòu)造帶，因而地震極為頻繁，且震級較高。邯邢礦區(qū)屬國家地震重點監(jiān)測區(qū)，按照《中國地震裂度區(qū)劃圖（1990）》劃分，本區(qū)地震裂度為7度區(qū)。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）劃分，本區(qū)所屬地震動峰值加速度分區(qū)為0.10?0.15g。據(jù)河北省歷史地震資料，歷史上有記載并影響到本區(qū)的地震有：1、 1314年10月5日在涉縣、武安（北緯36°5‘，東經(jīng)113°8‘）發(fā)生6級地震，地震烈度8°,壞官民廬舍，涉縣死326人，武安死14人。2、 1708年10月26日在永年（北緯36°T，東經(jīng)114°7‘）發(fā)生5.5級地震，地震烈度7°,震倒城垛數(shù)十處，壞民舍無數(shù)，人多露宿。沙河縣同年地震。3、 1805年在邢臺（北緯37°1‘，東經(jīng)114°5‘）發(fā)生5級地震，地震烈度6°，屋有壞者，沙河縣亦震。4、 1830年6月12日在磁縣（北緯36°4‘，東經(jīng)114°2‘）發(fā)生7.5級地震，地震烈度10°，山崩地裂，涌出黃黑沙土，井水浸溢，漳、洼兩河涸，房屋倒塌十之八九，達20余萬間，壓死5485人。受波及的武安縣房屋倒塌無數(shù)，城垣坍塌，半成廢墟。地震波及邯鄲、武安、廣平、肥鄉(xiāng)、永年、館陶等縣。5、 1966年3月8日5時29分，在河北省邢臺地區(qū)隆堯縣東的馬蘭、白家寨一帶，發(fā)生6.8級強烈地震，震源深度10公里，震中烈度為9度強。極震區(qū)面積300平方公里。繼這次地震之后，3月22日在寧晉縣東汪鎮(zhèn)分別發(fā)生了6.7級和7.2級地震各一次，地震震源深度9公里，震中烈度為10度，極震區(qū)面積約137平方公里，東汪鎮(zhèn)一帶房屋幾乎全部塌平，地裂冒水，村內(nèi)外寬大裂縫縱橫交錯，裂縫寬0.7m以上，綿延數(shù)十米至數(shù)公里不等。沙河縣以褡褳、顯德旺等地較重，倒房394間，嚴重破壞324間，山區(qū)有6處大滑坡，3月26日在老震區(qū)以北的束鹿南發(fā)生了6.2級地震，3月29日在老震區(qū)以東的巨鹿北發(fā)生了6級地震。從3月8日至29日在21天的時間里，邢臺地區(qū)連續(xù)發(fā)生了5次6級以上地震，此次地震一直延續(xù)到5月15日，4.9級以上地震達10次之多。這一地震群統(tǒng)稱為邢臺地震。6、1972年10月12日7時在沙河縣西秦莊公社樊下曹一帶（北緯36°57.5',東經(jīng)114°18.5'）發(fā)生5.2級地震，地震烈度6°,先聽到爆破聲大的巨響，隨即感到地面上拱，激烈跳動，房屋個別倒塌，余震持續(xù)到10月18日。1.1.5經(jīng)濟概況邑陽煤礦位于武安市境內(nèi)。武安市位于邯鄲市西北，太行山東麓，西北與山西省交界。面積1806平方公里，城區(qū)面積16.5平方公里?，F(xiàn)轄22個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、502個行政村，人口69.1萬。1988年設武安市，撤銷武安縣，以原武安縣行政區(qū)域為武安市行政區(qū)域。為省屬縣級市，由邯鄲市代管，素有“太行明珠”之稱。2005年，武安市完成生產(chǎn)總值235億元，財政總收入達到30.24億元，其中縣級財政收入達到9.58億元。綜合經(jīng)濟實力在2003年再進全省“十強”，2004年晉位全省“三強”、并跨入全國“百強”。武安市礦藏豐富，以煤、鐵為主，還有鋁磯土、硫磺、云母、石棉、石膏、石英、鎢等共20余種。礦區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)耕地多為旱地，耕地較少，地方采礦、洗選、冶煉工業(yè)是當?shù)剞r(nóng)民的重要經(jīng)濟來源。主要農(nóng)作物有小麥、玉米等，經(jīng)濟作物有棉花、大豆、花生等，礦藏以煤、鐵、石材為主。主要工業(yè)有煤炭、鋼鐵、冶煉、化工、水泥和電力。1?2井田地質(zhì)特征1.2.1井田地質(zhì)構(gòu)造陽邑井田基本構(gòu)造形態(tài)為一單斜構(gòu)造，以斷裂構(gòu)造為主，，褶曲次之。此外，尚有巖漿巖的侵入。斷裂方向以北北東一及北東向最為發(fā)育，以高角度正斷層為主，將礦區(qū)切割成若干小型的地壘、地塹和斷塊。區(qū)內(nèi)伴有寬緩的褶曲及巖漿巖侵入，地質(zhì)構(gòu)造復雜程度屬中等類型。地層在第10地質(zhì)剖面線以北近南北走向，傾向東。第10地質(zhì)剖面線以南走向轉(zhuǎn)為北東，傾向南東。地層傾角15°?30°，—般15?20°。（一）褶曲在南部沿11線有較明顯的向斜，軸向約北70°西。其次，在F4以西的淺部地段第10及4地質(zhì)剖面線附近也具有短軸向斜的特征。（二）斷層陽邑井田內(nèi)已發(fā)現(xiàn)大小斷層共119條。其中落差$20m的大中型斷層19條;落差20?3m的中小型斷層32條；落差W3m的小型斷層68條（表3—1）。中小型斷層均為在2#煤層開采過程中所揭露。斷層性質(zhì)均為高角度正斷層，斷層傾角一般為60°?70°。斷層走向主要為北北東?北東向。總觀全區(qū)，南部斷層多落差大，加之巖漿巖發(fā)育，使構(gòu)造趨向復雜化?，F(xiàn)將區(qū)內(nèi)的主要斷層分述如下表：陽邑井田斷層數(shù)目統(tǒng)計表斷層類型落差（m）數(shù)目條數(shù)所占比例（％）大中型斷層$20191916.0中小型斷層（3?20m）20?1083226.910?5133?511小型斷層W3m686857.1合計1191191001大中型斷層在陽邑井田內(nèi)，已揭露大中型斷層19條。將各斷層的主要特征及控制情況描述如下：含煤地層：本井田的主要含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組、中統(tǒng)本溪組。地層總厚度200—240m，平均220m，共含煤16層，煤層總厚13.08m，總含煤系數(shù)5.9%,一、山西組（Plls）地層厚度70?80m，平均76m。巖性以灰、深灰色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖與淺灰色、灰白色細粒至中粒砂巖為主。底部常以一層灰、深灰色細、中粒砂巖或粉砂巖與太原組分界，整合接觸。下部為砂質(zhì)泥巖，泥巖偶夾煤線。中部以灰、深灰色中、細粒砂巖、粉陽邑井田內(nèi)大中型斷層一覽表序號斷層代號斷層性質(zhì)斷層產(chǎn)狀（。）落差（m）區(qū)內(nèi)長度（m）位置走向傾向傾角1F4正斷層近SNE55?7670?3206000井田西部邊界2FC正斷層15NWW642030011線38F H 1正斷層20NWW6560?709954-7線間序號斷層代號斷層性質(zhì)斷層產(chǎn)狀（。）落差（m）區(qū)內(nèi)長度（m）位置走向傾向傾角4F]2正斷層近SNW65?7710?8017651-6線間5正斷層近SNW60?6535?409101-7線間6F正斷層近SNW65253004線7F正斷層15SEE8030~557501-3線間813F16正斷層15NWW65?7325?3510001-4線間9F31正斷層35?55SE45?6340?6515506-10線間10LOC正斷層20SEE6015?3014006-10線間11F一32 1正斷層33SE66356606線12F…CCC正斷層70SE702553010線13F…33正斷層40SE63~7030~18025006-13線間14正斷層130NE62356007線15F34正斷層20NWW6530?35130010-13線間16廠正斷層20NWW658?35130010-13線間17F35正斷層10?70SE5155?8090011-13線間18F正斷層35?55NW6670?10030012-13線間1936F 42 1正斷層45SE50314006-7線間砂巖為王，間夾灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖，含煤3層，編號分別為1#、1#、2#,上煤層總厚4.56m,總含煤系數(shù)7.0%。位于該組下部的2#煤層為主要可采煤層，1#煤層為局部可采煤層?？刹擅簩涌偤?.16m，可采含煤系數(shù)6.4%。2#煤夾矸深灰色（晶質(zhì)）水云母粘土巖是極可靠的標志層。上部為灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部具泥質(zhì)或菱鐵質(zhì)細鮞粒結(jié)構(gòu)，間夾粉砂巖，細粒砂巖。本組地層中含有豐富的植物化石，尤以各煤層頂板植物化石居多，其中常見的有貓眼鱗木和苛達木等。動物化石僅在少數(shù)鉆孔中偶爾發(fā)現(xiàn)，多為瓣腮類，常與植物化石共生。山西組地層沉積是在海退漸遠的大環(huán)境條件下以三角洲相為主的沉積。沉積環(huán)境決定了巖性和煤層的變化。二、太原組（C3t）總厚125?150m，平均140m。巖性以灰、深灰色粉砂巖和灰、淺灰色細粒至中粒砂巖組成，局部見粗粒砂巖或含礫粗粒砂巖，間夾石灰?guī)r4?7層，其中沉積普遍，厚度穩(wěn)定者有大青、中青、伏青和野青灰?guī)r四層，為良好標志層；其余下架、小青和一座灰?guī)r僅局部或偶有沉積。含煤層14層，煤層總厚8.36m，總含煤系數(shù)6.0%。從上到下煤層編號為3#、4#、4#、5#、5#、5、6#、6#、7#、下 上 下 下 上7#、7#、8#、8#、9#，其中可采煤層5層，分別為4#、6#、7#、8#、9#，除4#煤下 上層局部可采外，其余均為大部可采煤層?？刹擅簩涌偲骄穸?.95m，可采含煤系數(shù)4.3%。位于太原組底部的8#、9#煤層受巖漿巖侵入影響嚴重。本組地層粉砂巖中含豐富植物化石，常見的有翅羊齒和櫛羊齒植物化石?；?guī)r中海相動物化石豐富，常見的網(wǎng)格長身貝，紡綞蜒、希瓦格蜒及海百合莖等。太原組是以淺海入侵頻繁的海陸交替相沉積,每個沉積旋回中陸相、過渡相、海相幾乎齊全，但以過渡相較為發(fā)育，沉積旋回韻律明顯。從太原組所含4—7層灰?guī)r（或海相泥巖）在地層剖面中的分布、間距、厚度可以看出，海水侵入的間隔由下至上逐漸增大，而侵入強度逐漸變?nèi)跻灾料?。三、本溪組（C2b）地層總厚15?20m,平均18m。中下部為灰、灰黑色鋁土質(zhì)泥巖，砂質(zhì)泥巖，具鮞狀結(jié)構(gòu)，間夾細砂巖，粉砂巖。上部為一層深灰色石灰?guī)r，含蜒科動物化石，層位較穩(wěn)定，稱本溪灰?guī)r或盡頭灰?guī)r。本組含不穩(wěn)定薄煤層1層，即10#煤層，為不可采煤層，煤層厚度平均0.15m，含煤系數(shù)為0.8%。本組地層為海陸交替相沉積，以瀉湖、潮坪等過渡相為主。底部普遍沉積一層比較穩(wěn)定的鐵質(zhì)泥巖（山西式鐵礦），與奧陶系呈假整合接觸。1.2.2水文地質(zhì)陽邑井田礦區(qū)為一單斜構(gòu)造，本礦區(qū)可劃分為兩個不同的水文地質(zhì)塊段。位于F斷層以西地段，構(gòu)造復雜，巖溶裂隙發(fā)育，煤層賦存淺，覆蓋層薄，地表4有北洺河河道穿過，因此水文地質(zhì)條件復雜。而位于F斷層以東地段，煤層埋4藏深，覆蓋層厚，水文地質(zhì)條件相對簡單。本區(qū)開采上部煤層時，水文地質(zhì)類型屬于堅硬裂隙巖層為主的水文地質(zhì)條件簡單偏中等的礦床；如果開采下三層煤，則為以裂隙巖溶巖層為主的水文地質(zhì)條件復雜的礦床。1、 含水層本區(qū)含水層自上而下依次為：第四系砂礫石及砂層、二疊系石盒子組（三段、一、二段）砂巖，山西組大煤頂板砂巖、太原組野青灰?guī)r、伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r、奧陶系灰?guī)r，共計7個含水層。其中，大煤頂板砂巖、伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r及奧灰為煤層開采時的主要充水含水層，含水層特征。2、 隔水層在各含水層之間，普遍賦存有良好的相對隔水層（以下稱隔水層）。礦區(qū)東部覆蓋層下段普遍分布15~70m厚的土類（粘土、砂質(zhì)粘土、砂土）隔水層，層位較穩(wěn)定，連續(xù)性較好，可阻擋地表水及潛水向下滲漏。二疊系石盒子組（三段、一、二段）砂巖與山西組大煤頂板砂巖含水層之間，賦存有40~50m左右的泥質(zhì)巖層，這套巖層厚度穩(wěn)定，巖石完整。在正常情況下能夠起到良好的隔水作用。當大煤回采塌陷后有效充水裂隙帶將會勾通石盒子組一段砂巖含水層。大煤頂板砂巖，野青灰?guī)r、伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r各含水層之間，均賦存有30~40m的粉砂巖、膠結(jié)致密的細粒砂巖及裂隙不發(fā)育的巖漿巖，可視為隔水層。6號煤下距伏青灰?guī)r3~7m，巖性為黑色粉砂巖。因厚度小，裂隙發(fā)育，隔水性差，所以在開采6號煤層時，伏青灰?guī)r是坑道充水的主要含水層。大青灰?guī)r下距奧灰一般為37m左右，巖性主要為粉砂巖及鋁土泥巖，穿插有巖漿巖。奧灰第八段（08）也視為隔水層，這樣便增加了隔水層厚度。23、構(gòu)造的導水性本區(qū)發(fā)育的構(gòu)造基本為階梯狀正斷層。煤系地層多為柔性巖石，斷層帶多為泥質(zhì)成份，斷層角礫巖有膠結(jié)現(xiàn)象，在天然狀態(tài)下的導水是微弱的。陽邑井田礦自建井投產(chǎn)以來，截止到2007年6月底，由于斷層因素導致的突水大小共11次，最小0.05L/s.m，最大為4.67L/s.m，但絕大多數(shù)發(fā)生在建井期間，近年來生產(chǎn)中雖有斷層揭露，均未發(fā)生明顯突水。但當煤層與下盤大青和奧灰接觸時情況則可能相反，如郭二莊礦一坑大煤與奧灰對口接觸，造成了礦坑突然涌水。該情況說明，當?shù)V井開拓揭露斷層時，由于失去平衡狀態(tài)，當對應盤含水層水壓大于斷層帶抗壓強度時，斷層將失去隔水作用，造成地下水充入。因此，采掘過程中對落差較大的斷層應保留適當?shù)拿褐?，并加強防探水工作?.1.3煤質(zhì)按照我國現(xiàn)行的煤炭分類標準《中國煤炭分類國家標準》結(jié)合本礦區(qū)煤樣的化驗資料分析確定，本區(qū)煤類以高變質(zhì)無煙煤為主，部分為天然焦。各煤層煤質(zhì)主要特征。（一） 煤的物理性質(zhì)各煤層均為濱海沼澤沉積的腐植煤。具有典型高變質(zhì)無煙煤的特征。外觀呈黑、灰黑或鋼灰色，似金屬光澤，反射率高達15%以上，階梯狀或次平坦狀斷口，均一狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，比重和硬度均較大，變質(zhì)程度愈高，塊度愈佳。天然焦呈鋼灰色，略染手，堅硬塊狀，與焦炭近似，但孔隙度低，鏡下觀察見有氣孔和花紋構(gòu)造。（二） 煤的主要化學特征由于煤的變質(zhì)程度高，視密度均大于1.2,用密度1.1的浮選液浮不出浮煤，各項化驗和測定均為原煤樣。1.1.4瓦斯陽邑井田礦從建井到投產(chǎn)以來，從未發(fā)生過瓦斯突出事故，礦井瓦斯在涌出形式上，均表現(xiàn)為普通涌出。根據(jù)河北省煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理辦公室文件《關(guān)于邯鄲礦業(yè)集團公司2005年度礦井瓦斯等級鑒定的批復》冀煤安辦[2006]18號文，邯鄲礦業(yè)集團陽邑井田煤礦的瓦斯鑒定結(jié)果:礦井瓦斯絕對涌出量4.20m3/min,相對涌出量1.34m3/1。鑒定結(jié)果為低瓦斯礦井。2004年5月至2007年5月，山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊和第二勘探隊在陽邑井田煤礦深部擴大區(qū)進行勘探，分別對2號煤層采取了6孔6個瓦斯樣，現(xiàn)場解吸無氣。分析結(jié)果表明：其瓦斯（CH）成分和含量最高分別為67.60%和42.493cm3/g,二氧化碳（CO）成分和含量最高為0.03%和0.206cm3/g，氮氣（N）成22分和含量最高為99.94%和3.703cm3/g。2號煤層屬于瓦斯N帶，瓦斯