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1、1 绪 论1.1矿区自然条件1.1.1井田位置与交通本井田位于河北省武安市康二城镇,东至邯郸市21公里,西到武安市8公里,地理坐标(以生活区为中心)约为东经1141719,北纬364058。邯郸磁山环行铁路横跨井田南部,并设有康二城车站,有专用铁路相通,往东至邯郸与京广线相接。新旧309国道通过井田中、北部,往南至峰峰,往北至永年均有省级公路相通,区内交通便利(见交通位置图1.1)。图1.1 康二城矿区交通位置图1.1.2 气象本区属暖温带大陆性气候,四季分明春旱、夏热、秋雨、冬寒,雨季集中在七、八、九三个月。根据武安气象站历年资料统计,降雨量介于312.0mm(1965年)至1472.7mm
2、(1963年)之间,年平均降雨量为569.4mm(1963年8月4日)。年平均气温12.8C,最高气温42.5C(1961年6月5日)最低气温-16.6C(1960年12月20日)。年平均蒸发量为2168.7mm,年最大蒸发量为2792.9mm(1960年),月最大蒸发量为512.5mm(1961年5月)。最大冻结深度为41cm(1977年2月),最小湿度为0%(1977年2月 ,1978年2月及1979年1、2月),最大风速22.7m/s(1975年6月7日),最多风向为北东向,最大积雪厚度为15cm(1971年12月)。降雪及冻结日期自12月初至次年3月初约80余天,春季多风干燥,给人民生
3、活带来一定影响。1.1.3矿区经济状况武安市煤炭、铁矿储量丰富,煤炭开发作为该市支柱产业之一,工业发达,伴随采石、建材等矿业发展,带动其他行业发展,矿区劳动力主要从事工矿业生产及相关产业,部分人从事农业生产,总体经济较为发达。1.2 煤层及煤质1.2.1 煤层本井田为石炭二叠系含煤地层,由本溪组、太原组、山西组组成,煤系地层总厚度为225.08m,煤层总厚16.80m,含煤系数为7.46%。可采及局部可采煤层7层,总厚10.27m,含煤系数为4.56%。下组煤主要是指在开采过程中,受奥灰水威胁较大的下架(9#)、大青(8#)、小青(7#)三个煤层。1.2.2 煤质康二城井田煤质分类为单一牌号的
4、无烟煤,位于邯邢煤质分带中的无烟煤带的中部。邯邢煤质分带具有南北分带、东西延展的特点。因这一带大煤至野青间火成岩活动较弱,范围比下部小,厚度没有下部大,显然是接触变质的结果。故煤的变质因素应综合分析,有的以区域变质为主;有的以接触变质为主。1.3 工作区研究基础1956年4月由煤炭工业部地质勘探总局峰峰办事处138队,提交了河北省峰峰煤田武安县康二城井田地质报告。河北省地质局第一地质大队,于1965年9月提交了河北省武安煤田康二城三坑地质勘探最终报告,是在138队所提“康二城井田地质报告”范围的南半部进行的最终勘探。为查明康二城三坑运输大巷,是否有向南部(灵山区)延伸的可能性,在1959年5月
5、河北省地质局邯郸综合地质大队所提“半个山矿区灵山精查地质报告”的基础上,由省煤炭局地质公司水文队进行补充勘探,于1969年9月提交了河北省武安矿区康二城三坑南部(灵山)补充资料。自1955年以来,先后提交的地质报告和资料,都自成系统,使用起来很不方便;同时,局地质队又做了大量补充勘探工作,资料比较零星。另外,在采掘生产过程中,对地层煤层、地质构造、水文地质条件及火成岩侵入等情况不断揭露,为适应生产发展的需要,需要系统整理、补充修改和编制统一的地质资料。康二城煤矿于1981年6月编制提交了邯郸矿区康二城井田地质报告。1980 年后为配合下组煤开采,康二城煤矿开展了下组煤水文地质工作,分析了矿井下
6、组煤水文地质条件和充水因素,于1986年12月提交了康二城井田大青和奥陶系灰岩含水层水文地质勘探报告。1.4研究内容基本查清研究区奥灰水补给、径流、和排泄特征,确定区域地下水的补给能力;基本查明或控制井田范围内影响下组煤开采的充水因素分析,评价下组煤开采的可行性和可靠性,为开采下组煤提供了可靠的防治水技术依据。2 矿井地质工作2.1 地形地貌本井田处在紫山与鼓山之间的丘陵地带,地形起伏较大,最高点和最低点均在井田北部,即紫山南标高为+390.4m,临泉村西南标高为+136.6m,相对高差为253.8m。山脉走向多呈北北东向,地势大致为北部高差较大,南部较平缓,自北向南有紫山、北大山、灵山、长山
7、、赭山等,山顶山坡植被甚差,树木稀少。(1) 紫山:位于井田北部,为走向北北东,西坡较陡,东坡较平缓,其主峰(在井田以外)标高为+498.4m,向井田延伸逐步降低。该山贯穿井田北部,将北部地形分成东西两部分,东部地势较高相对起伏不大,西部地势低洼,形成东西向冲沟。(2) 北大山:位于井田中部,为走向北东,长约3 km,主峰标高为+335.6m,相对高差在50m左右,其东麓山势平缓,西坡山势较陡。(3) 井田南部有灵山,长山和赭山等小丘,呈零星分布,相对高差较小,地势起伏不大,分水岭不明显。井田内地表水系不发育,仅有季节性冲沟,无常年性河流。井田东部洪水通过不规则沟谷汇入输元河,并向东流入滏阳河
8、。井田西部洪水通过柳河沟,老鳖翁沟和柳沟等汇入南洺河,并向北流入洺河。2.2 地层康二城井田属于武安盆地的东部,属典型华北地层沉积。井田内出露地层自老至新有奥陶系峰峰组第七段(未见第八段)、中石炭系本溪组、上石炭太原组、二叠系下统山西组及下石盒子组、上统上石盒子组及石千峰组、第四系更新统及全新统。基岩出露面积约8.7km2,占井田总面积的34%,北部大片出露、南部出露零散。自老至新分组段叙述如下(地层划分采用1975年华北地层编表会议划分方案):(1)峰峰组(O2f)出露在井田南部赭山及北部紫山以西,均在井田边界以外,且只有第七段,井田内有21个钻孔打到此层,揭露的最大厚度为65.93m。岩性
9、为深灰色、灰色、青灰色、浅灰色厚层至中厚层灰岩,质纯致密,成块状,局部有石膏。海生动物化石有珠角石、蛇圆螺、平螺等,裂隙溶洞发育。局部受火成岩侵入变为大理岩。顶部剥蚀面上有褐铁矿层(山西式铁矿)及含铁质泥岩(残积层),褐铁矿层厚者0.5m,一般0.3m,分布不稳定。(2)本溪组(C2b)出露在井田南部赭山的西边及北部紫山西边。在揭露到本溪组的21个钻孔中没受火成岩侵入其厚度较全者只有1151、补43、CK5、CK7、1821、1807、灵12等7个钻孔。最厚36.52m,最薄15.77m、一般25m,北部较厚约30m;灵山一带较薄约1620m,南部稍厚约20至25m。岩性可分三部分:下部为浅灰
10、色、紫色及灰白色铝土质泥岩具鲕状结构有滑感,夹浅灰色细砂岩、深灰色及灰黑色粉沙质泥岩,北部紫色发育。 中部为灰色、深灰色厚层灰岩(即本溪灰岩),粗结晶较坚硬,质不纯,有燧石结核,化石有纺锤虫及海百合茎等,北厚南薄。上部为深灰色、灰黑色、灰色粉沙岩、泥岩及粉沙质泥岩,局部夹灰黑色细砂岩及含少量铝土质,含不可采薄煤层,上为尽头煤。本组与下伏峰峰组呈假整合接触。(3)太原组(C3t)以灰黑色、深灰色泥质粉砂岩,细砂岩,泥岩为主,其次为灰色,灰白色中粒砂岩,含煤18层,其中可采和局部可采煤层有野青(4#)、山青(6#)、小青(7#)、大青(8#)和下架(9#)5层。夹灰岩8层,其中伏青灰岩、大青灰岩成
11、层较厚分布稳定,中青灰岩、小青灰岩、野青灰岩成层较稳定,下架灰岩和一座灰岩局部可见,分布不稳定,山青灰岩只有个别钻孔见到分布极不稳定,本组出露在南部赭山北边和西边,北部紫山以西,基岩出露较差。在粉沙岩中有大量陆生动物化石,在薄层灰岩中含丰富的纺锤虫,珊瑚、腕足类、海白合茎等海生动物化石。全组厚100.63128.82m,平均115.54m,北部较厚,中部偏薄,与下伏本溪组呈整合接触。(4)山西组(P1s)由灰、灰白色中,粗粒砂岩、中、细粒砂岩、灰黑、深灰、黑色泥质粉砂岩及煤层所组成。共含煤七层,其中可采和局部可采者2层大煤及小煤。其岩性可分三个沉积回旋:“北岔沟砂岩”到大煤、大煤顶部砂岩到小煤
12、四层及上部砂岩到骆驼脖子砂岩之底。第1个旋回:以灰、灰白色厚层中粒砂岩(即“北岔沟砂岩”)之底与太原组分界,此砂岩可变相为细砂岩,最厚10m,一般35m,南北变化无规律。旋回中部为灰黑色粉砂岩,厚0.9311.08m。上部为灰色厚层中粒砂岩,为大煤底板标志层,一般厚3至5m。南部在大煤之上有厚10m左右的粉砂岩及一层煤(小煤下层)。第2个旋回:下部为灰白、浅灰色厚层中细砂岩,厚3.8222.33m,北厚南薄且向南部相变为粉砂岩;中上部为灰黑色、深灰色泥质粉砂岩灰色泥质粉砂岩具微细层理,局部含铝土有鲕状结构。含煤15层,厚度变化无规律。第3个旋回:下部为灰、灰白色中细粒砂岩具斜层理,厚2.002
13、2.00m,厚度变化大且无规律。上部为深灰色泥质粉砂岩夹灰白色中细砂岩,厚3.0020.00m。在北部6549孔及中部1143孔中见到的0.300.50m的灰岩可能是含钙质较高的泥岩或钙质结核。不过,山西组是否有灰岩到是今后值得注意的问题。本组厚度变化:南北薄而中部和灵山一带厚,康二城向斜中最厚。在粉砂岩中含大量芦木、鳞木、轮木、苛达荻及羊齿类等植物化石。本组在三坑以北的西半部有大面积出露,灵山西南有零星分布。全组厚58.05105.60m,平均83.69m,与下伏太原组呈整合接触。(5)下石盒子组(P1x)由灰、灰白色中细粒长石砂岩及灰色、深灰色粉砂岩组成。底部以灰色中粗粒砂岩(骆驼脖子砂岩
14、)与山西组分界,此砂岩一般厚810m,具斜层理,有小砾石。中上部为灰色、灰绿色粉沙岩,泥质砂岩夹灰色、灰白色、灰黄色中细粒砂岩及紫灰色具鲕状结构的铝土质泥岩,局部有煤线、含少量植物化石。本组出露在井田北部及中部西侧,南部南新庄以东,全组厚25.9469.59m,平均42.09m,一般中部较薄,南部稍厚。与下伏山西组呈整合接触。(6)上石盒子组一段(P2S1)由灰、灰白色、浅灰色中细粒砂岩,中粗粒砂岩及深灰、紫灰、灰黄色粉砂岩组成,局部含铝土质,具鲕状结构。底部以浅灰色、灰绿色、灰白色厚层中粗粒砂岩,厚710m,具斜层理及小砾石,以此层与下石盒子组分界。本段一般下部砂岩粒度较粗、厚度较大,中上部
15、砂岩较细,厚度较小,局部可相变为泥岩。全段厚108.35181.77m,平均142.67m,在井田中部最厚。与下伏下石盒子组呈整合接触。(7)上石盒子组二段(P2S2)在井田东侧广泛出露,揭露最大厚度176.42m,未见其顶。底部以灰白色巨厚含砾石英砂岩与一段为界,此砂岩一般厚10余m,可做磨石料,故有“磨石砂岩”之称,具韵律分选的大型斜层层理。下部以灰白色中粗粒石英砂岩为主,夹紫色、紫花色、黄绿色粉砂岩、细砂岩,其石英岩有24层。北部厚50m而南部则厚80m左右。中上部以杂色粉砂岩、细砂岩为主夹灰白色中粗粒石英砂岩,局部粉砂岩含少量铝土质。北部石英砂岩增厚。(8)石千峰组(P2Sh)本组出露于井田西部边界断层以西。钻孔揭露最大厚度为124.30m,未见其顶底。由红棕色、紫红色、紫色薄层至中厚层粉砂岩及细粒岩组成,具波状断续层理,有少量泥质结核,局部夹灰绿色粉沙岩。(9)第四系上更新统(Q3):为棕黄色亚砂土、亚粘土及粘土,为勒姜石结核,具垂直节理,因节理发育常形成黄土陡崖,为洪积、冲积及风积形成,在井田内广泛分布厚020m,其底部常有一层棕红色重砂质粘土。厚度变化大且无规律,与下伏各组地层呈角度不整合接触。全新统(Q4):分布在井田内山坡上、冲沟内,为残坡积的碎石、砂土、亚砂土及河床冲积物,厚度不大,一般为0至5m。图2.1 煤系地层综合柱状图