陈四楼矿区概述及井田地质特征

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1、1 矿区概述及井田地质特征1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置永城矿区陈四楼井田位于河南省永城市境内，为城厢、陈集、顺和乡所辖。 井田中心南距永城老县城8 km,地理坐标；东经1162220, 300035。矿区北靠陇海铁路，东临京沪铁路，青（龙山） 阜（阳）铁路从矿区东南约 20 km处穿过，西有京九铁路商阜段。永城老县城距商丘车站95 km，徐州车站 97 km，宿州车站74 km，其间均有柏油公路相连。区内主要村镇之间亦有简易 公路相通，交通运输堪称方便。具体见矿区交通位置图 1-1。1.1.2 自然地理概况井田位于黄淮冲积平原东部，地势低洼平坦，自西北向东南微微倾斜，地面 标高32.4

2、936.50 m，般为32 m至35 m之间，相对高差3 m左右。地表广为 巨厚的新生界松散冲积物所覆盖。区内地表水系不甚发育，最大的河流-沱河在井田南部2 km处流过。井田 内用于灌溉的沟渠纵横交错。沱河属淮河水系，发源于商丘市东北之响河，向东 南流入安徽省的新汴河，全长120 m，其流量受大气降水控制，年平均流量12 m3/s，有记载的最大流量384 m3/s（ 1963年）。本区属半湿润、半干旱的大陆性气候，冬春干早，夏秋多雨，四季分明。据 永城县气象站资料：气温：19741984年观测，月平均最高气温26.89 C （7月份），最低-0.32 C， 年平均卫14.3 C。日最高气温41

3、 C（1959年7月30日），最低-19 Q1957年2 月 21 日 ）。降雨量：最大降雨量1022.5 mm （1977年），最小为630.4 mm，年平均813.6 mm；日最大降雨量2 07 mm（1957年7月I4日），一次最大降雨量为443.4 mm （ 1965年7月 5日18日）。蒸发量：历年最大蒸发量1985.7 mm （1978年），最小1603.2 mm，（1975年）， 平均 1745.4 mm。相对湿度平均 6873.16。 冬春季多西北风，夏季多东北风偶有东南风，最大风速 183 m/s（1982 年 4 月 21 日 ）。每年12月至翌年3月为降雪和冰冻期，最大冻

4、土深度19 cm。据中国地震烈度表载，本区属六度地震区.河南省地震局受永城煤炭工 业联合公司委托，提出“永城县地震基本烈度鉴定意见书” （84）豫震烈字第 002 号文），该文在分析了地质构造及本区地震史之后，认为.“本区不可图置位通交井矿楼四陈1一也能发生六级左右地震，主要是受邻区强震影响，其地震基本烈度六度是最适宜 的。”又提出“鉴于永城煤炭储量丰富，现已投入建井，将来发展远景可观，据此 建议，对特别重要的工程和建筑物，可提高 1 度设防。”煤炭部基建司对陈四楼 矿井方案设计审查意见明确：“建筑物地震烈度均按 6 度设防，但对六大要害系统按 7度的构造措施设计。”1.1.3 矿区开发历史及

5、生产建设规划矿区现有生产矿井葛店煤矿、新庄煤矿、车集煤矿等 8 处。另外，已经逐步 形成了煤矿产业链，除部分大件煤矿机械外，基本可以满足煤矿建设需要。1.1.4 矿井建设的外部条件矿井工业场地至矿区集配站的铁路专用线正线里程15.86 km。新、老两条永 砀公路，分别自工业场地两侧经过，将矿井工业场地与铁路干线和土产材料产地 连通，交通条件较好。矿井永久电源由永城220 KV变电站供给。地方集资兴建的永城110 KV变 电站，可作为本矿井建井期的施工电源。为确保施工安全，另一回电源可取自新 庄矿井。矿区热电站应尽快建设。经初步勘探证实，上第三系孔隙承压水，无论其水量和水质均可满足本矿井 永久水

6、源的要求。矿区北部的芒山，生产白灰、石子、料石等土产材料。水泥、钢材木材等亦 可通过公路运至本矿。矿井建设的外部条件比较落实、可靠。1.2 地质特征1.2.1 地层永城煤田为华北型沉积，地层分区属华北区、鲁西分区、徐州小区的范畴。 本井田无基岩出露，全都被新生界冲积层所覆盖，缺失上奥陶统至下石炭统、三 迭系至第三系古新统两段。钻探揭露的基岩地层上至石千峰组（平顶山砂岩 ）， 下至中奥陶统马家沟灰岩，厚度约1100 m。自下而上叙述如下：1、中奥陶统马家沟组（o2m）,由白云质灰岩、灰岩组成，井田内揭露厚度 3045.20 m。2、石炭系（C23），假整合于中奥陶统之上；中统本溪组（C2b），由

7、铝质泥岩及山西式铁矿组成，厚度222 m，平均8.78 m；上统太原组（C3t），由911层薄至中厚层状灰岩和泥岩、砂质泥岩及粉、砂 岩组成，间夹不可采煤层35层，厚度93164 m,平均133 m；3、二迭系（P），揭露厚度961.2 m，下统齐全，上统K6标志层以上多被剥蚀； 山西组（PQ）,厚度89.94131.78 m,平均106.43 m,由泥岩、砂质泥岩、砂岩及煤层组成。二2煤层赋存于中部，下以K3灰岩标志层顶界与石炭系分界， 上以 K4 鲕状铝质泥岩底界与下石盒子组分界；下石盒子组（P1），厚度48.63112.27 m平均74.92 m，由泥岩、砂质泥岩、 砂岩及三煤组组成，以

8、 K5 砂岩标志层底界与上石盒子分界；上石盒子组（P2s），钻孔穿见厚度728.98 m，共分四段，每段底部都以一层 稳定的砂岩标志层相分界（K5K9），其基岩组成也是以泥岩、砂质泥岩、粉砂 岩及砂岩为主，不含具有工业价值的煤层。4、新生界（ R2） 井田内覆盖层中，仅有上第三系和第四系，缺失下第三系。厚度300430 m，平均348.73 m。由粘土、亚粘土、亚砂土及中、细、粉砂交互成层。上第三系为 河湖相沉积，直接覆盖于古生界之上。详见井田地层划分表 1-1。1.2.2 地质构造新华夏体系及东西向构造构成永城煤田的骨架，本煤田有永城背斜及北部的 孔庄芒山背斜组成。陈四楼井田位于永城隐伏背斜

9、之西冀，大致呈单斜构造，总体走向 NNW， 倾向SWW。受多期构造运动的影响，褶曲、断裂均较发育。地层倾角在露头处局部较大，向深部逐渐变小，一般为48，局部810。 局部偏大。1、褶曲井田内褶曲比较发育，近东西向的自南向北有八里庙向斜、胡庄背斜、小陈 庄向斜及汉陈向斜等。表1-1井田地层划分表地层系统厚度（m） 最小-最大 平均界系统组段符号标志层代号新生界第四系|第三系R2300-430348.73古生界叠系上叠统石千峰组P2Sh】K。残厚51上 石 盒 子 组四P2S4K。172三P2S3K7200二P2S2K6233P2S1K581 65-150 68124.08下叠统下 石 盒 子 组

10、P1XK474.92山 西 组P1S106.43石 炭 系上统太 原 组CtaK3K2123 09-201 86151.54中统本 溪 组CbaK18.78奥陶系中统马家沟组O mz揭穿402、断裂 井田内断裂构造均为正断层，据葛店煤矿井下及芒山地表所见，推定断层面倾角均为70。发现并已被控制的断层4条，以NNE向断裂为主，近东西向断 裂也较发育。表1-2断层特征及控制情况断编号层性质延展方向倾角（）长度（m）落差（m）可靠度F1正东西531900.5033AF2正东西70800.1410AF3a正东西59566.800-27AF3b正东西59950.5327BF4正东西58-682004.4

11、617-107B3、岩浆活动据侧定，井田内岩浆岩活动大致有两个期次：基性岩偏老为华力西运动晚期 产物，酸性岩为燕山运动早晚期产物。基性岩主要为辉绿岩，一般在三煤组中 顺煤层侵入三4、三入、三5煤层中，呈岩脉或岩席产出；酸性岩主要为闪长岩类25 及花岗岩类，呈岩墙及岩席产出。受岩浆岩侵入影响地段，使煤层结构复杂，或 变为天然焦，降低了煤层的经济价值。1.2.3 水文地质1、含水层及隔水层特征 自上而下分为四个含水组：1）新生界孔隙含水组：区内松散地层沉积为冲积及湖积，其厚度受古地形 影响而东薄西厚、南薄北厚。含水砂层一般为112层，平均总厚86.34 m。浅部 以大气降水垂直渗入为主，中部及深部

12、以水平侧向渗透为主。属孔隙承压水， q=0.0047.0 q /sm, K=0.623 m/d。含水砂层之间及其与基岩之间有厚度比较稳 定的粘土层，形成天然的隔水屏障，局部地段与基岩处有透镜状砂层，即所谓“天 窗”，对浅部开采会具有一定影响。2）二迭系砂岩裂隙，孔隙含水组：主要由上、下石盒子组及山西组砂岩裂 隙孔隙承压水组成。其补给方式以水平侧向渗透补给为主，渗透能力差，富水性弱，迳流滞缓，以静储量为主，易于疏干。q=0.1213 sm, K=0.5683.91 m/d, 水质类型为 SO4-Na 。3）石炭系灰岩岩溶裂隙含水组：主要含水岩层为石灰岩（11 层）。灰岩以 L2、 L3、L4、L

13、7、L8、L9、L10七层比较稳定，岩溶裂隙比较发育，但多被泥质或钙质充填。补给方式为远方侧向渗透补给。q=0.0006852.068 q/sm,K=0.004927.473 m/d。水质类型 SO4CaNa，矿化度2q/l。4）奥陶系岩溶裂隙含水组：区域范围内，在安徽省闸河煤田东西两侧出露， 本煤田仅在芒山有局部出露。岩溶发育，富水性强。补给方式以远方水平渗透为 主。q =0.00068515.7 / /sm, K 0.0027.473 m/d。水质类型 SO4CaNa，矿化 度 2.2064.43 g/l。2、井田水文地质条件 本井田水文地质类型为中等简单，其主要依据是：1）直接充水含水层

14、，三煤层和二煤层顶板砂岩含水性弱，单位涌水量一般小于0.01 /sm,为简单类型；2）上复新生界含水层与基岩界面之间有厚度大于3 0m的粘土层阻隔，正常地段对煤系地层无充水作用；3）下伏太原组灰岩含水层与二 2 煤层之间有砂岩和泥岩组成的隔水层，厚 度在50 m以上，正常地段二2煤层的开采不存在底板突水的威胁；4）井田内断层富水性及导水性弱，qv0.001 /sm；5）主采煤层顶底板岩层稳定；6）矿床远离地表水体。3 、矿井预计涌水量 井田南部和西部均以断层构成阻水边界，东部煤层露头与粘土隔水层相接， 只有北界 F1 断层使二 2煤与对盘太原组灰岩相接，可视为弱补给边界。采用“集水廊道”法计算，矿井预计正常涌水量894 m3/h（其中：K5砂岩328m3/h，三煤组 291 m3/h，二煤组 275 m3/h）；最大涌水量 1200 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 煤层井田内含煤地层自下而上为石炭系上统太原组、二迭系下统山西组，下石盒 子组及二迭系上统上石盒子组。共含煤1720层。煤层总厚15.85 m。其中有经 济价值的为下二迭统的山西组及下石盒子组。该两含煤地层总厚度平均186 m， 煤层总厚12.42 m，含煤系数58%。其中山西组的二2煤层为主要可采煤层，下 石盒子组中局部可采的煤层有三1 、三2、三4三层。1