煤矿露头火区及塌陷区综合治理勘察报告.doc

1 / 47 昌昌瑞瑞煤煤矿矿露露头头火火区区和和塌塌陷陷区区 综综合合治治理理 工工程程勘勘查查报报告告 （初 勘） 二二一一年二月一一年二月 2 / 47 目目 录录 1 1 前言前言.1 1.1 工程概况 .1 1.2 自然地理 .2 2 2 勘察工作勘察工作.4 2.1 勘查目的和要求 .4 2.2 以往地质工作.5 2.3 勘察工作依据 .6 2.4 勘察方法 .6 2.5 勘察工作量 .7 3 3 区域地质条件区域地质条件.7 3.1 地形地貌 .7 3.2 地层岩性 .8 3.3 地质构造 .16 3.4 地壳运动发展史.18 3.5 水文地质条件.19 3.6 不良地质作用.21 4 4 地震效应地震效应.22 4.1 场地抗震设防烈度 .22 4.2 场地土类型与场地类别 .22 4.3 抗震地段划分 .23 5 5 矿区地质条件矿区地质条件.23 5.1 地形地貌 .23 5.2 地层岩性 .23 5.3 地质构造 .25 5.4 水文地质.26 5.5 环境地质.28 3 / 47 6 6 治理区工程地质治理区工程地质.30 6.1 岩体结构特征.30 6.2 岩石物理力学性质 .32 7 7 边坡稳定性分析评价边坡稳定性分析评价.35 8 8 剥离物强度剥离物强度.40 9 9 结论及建议结论及建议.41 9.1 结论 .41 9.2 建议 .42 附表目录附表目录 岩石物理力学试验成果表43 附件目录附件目录 1、 采矿许可证 2、 地质勘查资质证 3、 关于煤矿集团同生浩然煤业有限公司等八处矿井调整变更方案的批复 4 / 47 附图目录附图目录 顺序号图号图 名比例尺 11 昌瑞煤矿 治理 1 区地形地质图 1:5000 22 昌瑞煤矿 治理 2 区地形地质图 1:5000 33 瑞煤矿 塌陷区地形地质图 1:5000 44 昌瑞煤矿 地层综合柱状图 1:500 55 治理 1 区地质剖面图 R11-R11 1:1000 66 昌瑞煤矿 治理 1 区地质剖面图 R12-R12 1:1000 77 昌瑞煤矿 治理 2 区地质剖面图 R21-R21 1:1000 88 昌瑞煤矿 治理 2 区地质剖面图 R22-R22 1:1000 99 昌瑞煤矿 塌陷区地质剖面图 R31-S31 1:1000 1010 昌瑞煤矿 塌陷区地质剖面图 R32-S32 1:1000 1111 昌瑞煤矿 ZKR1-1 钻孔柱状图 1:200 1212 昌瑞煤矿 ZKR2-1 钻孔柱状图 1:200 1 / 47 1 1 前言前言 1.1 工程概况工程概况 为了适应煤炭市场需求，推动煤炭工业发展，上规模、上档次，提 高经济效益，落实省政府关于“资源整合、关小上大、联合改造、淘汰 落后、优化结构”的指导方针，2009 年进行了煤矿企业兼并重组整合， 昌瑞煤矿经 XX 省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办 发200983 号文关于忻州市宁武县煤矿企业兼并重组整合方案（部 分）的批复批准的兼并重组整合煤矿，是由原 XX 宁武街板沟煤矿有 限责任公司、XX 兴安宁煤业有限公司和空白资源重组而成。2010 年 1 月 22 日 XX 省国土资源厅颁发了采矿许可证，证号为 C1400002010011220054769,批准开采 2#5#煤层，开采方式为地下开采， 矿区面积 2.173km2，生产规模 90.0 万 t/a。 昌瑞煤矿整合前存在小井采空区和历史火区，依据XX 省宁武昌 瑞煤矿火区详细勘探报告 ，火区主要分布在煤层露头、浅部、老窑采 空区，井田内现已查明 4 处火区，火区全部分布在浅部及老窑采空区。 查明的火区主要分布在煤层露头、浅部、老窑采空区。煤矿火区的 存在一方面是煤层自燃不断地消耗着宝贵的煤炭资源，同时对大气也产 生一定的污染，另一方面也影响该矿后续采区开采，因此，为了保护资 源和环境，为后续采区创造条件，确定火区灭火目标为熄灭标准。根据 煤矿的自然条件，着火煤层赋存浅，拟采用剥挖方式灭火，彻底根除火 源，以达到火区熄灭的灭火标准。 根据灭火工程需要，XX 委托 XX 开发总公司进行 XX 昌瑞煤矿露头 火区和塌陷区综合治理工程勘查报告（初勘）编制及相关服务，为煤矿 2 / 47 采用剥挖方式灭火初步设计提供依据。合同签定后我公司立即派出地质 技术人员深入现场，收集有关水文地质、工程地质资料，克服冰雪严寒， 开展地质和勘探工作，于 2011 年 2 月 28 日完成工程勘查。 1.2 自然地理自然地理 （1）位置及交通 XX 昌瑞煤矿位于宁武县西南方向约 60km 处，地理坐标为北纬 38 3344383546 ，东经 11154291115527。XX 昌瑞煤矿行政区 隶属宁武县新堡乡管辖，自新堡乡向东行程 6km 可达宁静公路，距宁 静铁路宁武县化北屯集运站 16km，交通方便。昌瑞煤矿的地理位置及 交通条件参见（图 1-1 交通位置示意图） 。 3 / 47 图 1-1 正晖煤业昌瑞煤矿交通位置示意图 （2）气象 本区处于中温带轻半干旱气候区。其气候特点是：气候干燥寒冷， 四季分明，多风，冬季漫长，山区多雨，其它地区雨量偏少，温差大， 雨量高度集中于 7 月和 8 月。气温、降水有明显的垂直分布差异。年平 均气温 6.2，极端最低气温-27.2，7 月平均 20.1，1 月平均-9.9。 无霜期 120 至 130 天。平均降水量 470770mm，山区降水较多，在 600mm 以上。各季降水占全年降水量的百分比为：春季 13%，夏季 65%， 秋季 20%，冬季 2%。在历年记录中，降水年际变化十分明显。最多年 忻府区 静乐县 朔城区 神池县 昌瑞煤矿 4 / 47 降水量 710.5mm（1959 年） ，最少为 226.1mm（1965 年） ，一日最大降 水量 100mm。平均每年出现 8 级以上大风（风速平均 16.2m/s）约 24 天，风沙日 260 天，且多集中于冬春两季。风向西北风居多。霜冻结冰 期自 10 月下旬至次年 4 月，标准冻深 1.39m。 （3）水文 工程区主要河流为汾河，本区是汾河的发源地，汾河发源于宁武县 西北前马仑一带的基岩山区，流向由北向南，到吴家湾一带入静乐境内， 在宁武县的流域面积 1364km2。汾河两岸有较大的支流汇入，左岸有洪 河、鸣河；右岸有西河、新堡河。 汾河为本区的第一大河，源于宁武县东寨镇西北约 1km 处管涔山 脚下。 汾河基流较稳定，水量较大，多年平均径流量 1.6339m3。北东 部的东寨一带分布着高山湖泊。 2 2 勘察工作勘察工作 2.1 勘查目的和要求勘查目的和要求 （1）初步查明勘查区的工程地质条件，评价露天开挖边坡岩体质 量和稳定性。 （2）初步查明岩体结构及软弱夹层的层位、岩性、厚度、产状； 物 理力学和水理性质。各类结构面的发育程度和组合关系。 （3）初步查明硬岩的层位、岩性、厚度、分布、物理力学特征及 其在剥离物中的比例。 （4）运用地质方法配合岩石物理力学试验，着重查明工程区主要 地层（本溪组、太原组、XX 组）岩层层序、岩性、厚度、结构：岩(矿)石 5 / 47 强度变化：岩石裂隙发育程度、规模、密度、产状、充填胶结情况。 （5）对岩体结构面及软弱夹层节理裂隙作出初步评价。 （6）初步评价边坡稳定性和剥离物强度。 （7）查明场地地下水的埋藏条件。 （8）提出各治理区岩土物理力学指标及边坡防护方案建议。 2.2 以往地质工作以往地质工作 1958 年 XX 省煤管局 143 队在宁武煤田展开了 1：50000 地质普查 工作，面积 2000km2，并提交了XX 省宁武煤田普查报告 ，对宁武煤 田地质、构造等进行了论述，并对石炭一二叠及侏罗系煤层作了远景评 价。 上世纪 60-70 年代省地矿局区调队开展了忻县、原平、静乐及五寨 幅 1：200000 区域调查工作，并提交了 1：200000 原平、忻县幅区域调 查地质报告。对区域内地层、构造、岩浆岩作了全面的论述，对煤及其 它矿产做了评价，为今后的地质普查和勘查工作提供了较全面的地质资 料。 1967 年 XX 省煤管局地质勘探队对与本矿邻近的东汾煤矿进行了 较系统的地质勘探，提交了XX 省宁武县宁武煤田东汾井田地质说明 书 。 1986-1987 年省地矿局 211 队在宁武煤田南部进行了远景调查工作， 提交了宁武煤田（南部）远景调查地质报告 。 1998 年由治金部第三地质勘察局编写有XX 省宁武县东寨镇二马 营沙梁背煤矿矿井地质勘查报告 。 2004 年 11 月 XX 微宇资源勘察院对南岔煤矿进行了含量核查并编 制了XX 省宁武县东寨镇南岔煤矿资源储量核查检测报告 。 2004 年 11 月 XX 微宇资源勘察院对二马营沙梁背煤矿进行了储量 6 / 47 核查并编制了XX 省宁武县东寨镇二马营沙梁背煤矿资源储量核查检 测报告 。 2006 年 5 月 XX 同地源地质矿产技术有限公司提交的XX 省宁武 煤田宁武县 XX 宁武庆远煤业有限公司煤矿资源储量核查地质报告 。 2006 年 3 月 XX 省地勘局二一一地质队提交的XX 省宁武县东寨 镇石辉沟煤矿资源储量核查地质报告 。 2006 年 5 月 XX 同地源地质矿产技术有限公司提交的XX 省宁武 县东寨镇石窑沟技改煤矿资源储量核查地质报告 。 1998 年 12 月冶金部第三地质勘查局地质勘查研究院编制了XX 省宁武县东寨镇石辉沟煤矿矿井地质勘查报告 。 2.3 勘察工作依据勘察工作依据 勘查依据的规范主要包括：岩土工程勘察规范GB 50021- 2001（2009 年版） 、 煤、泥炭地质勘查规范 DZ/ T 0215-2002、 建 筑抗震设计规范GB 50011-2010、 建筑边坡工程技术规范 GB 50330- 2002 等。 2.4 勘察方法勘察方法 本次勘察采用工程地质调查测绘、地质钻探、取样及室内试验相结 合的方法。 1）工程地质测绘 对工程区进行地质测绘工作，进行地质界线穿越、追索观察的实地 调查，对区内地层进行对比、分析、划分和研究。 2）勘探及取样 勘探工作结合火区和塌陷区开挖治理形成人工边坡进行布置，深度 7 / 47 以查明构成边坡的地层和软弱岩层为准。 钻孔采用 WD-200 型钻机，回转钻进，套管护壁（部分为泥浆护壁） 成孔。 3）室内岩土试验 试验按工程岩体试验方法标准 （GBT/50266）和土工试验方 法标准 （GB/T50123-1999）进行。 2.5 勘察工作量勘察工作量 本次勘察在本矿区内完成 1:5000 工程地质调查 3 个治理区共计 4. 84km2，钻孔 2 个，总进尺 256.30m；取岩样 4 组，岩石物理力学试验 4 组。 3 3 区域地质条件区域地质条件 3.1 地形地貌地形地貌 本区位于管涔山脉东麓。区内地形总体东高西低，最高为管涔山主 峰荷叶坪，海拔 2787m，最低处位于区域南部的河谷，海拔标高 1330m，最大相对高差 1457，属中山-高中山区。地貌特征以构造作用为 主，具有强烈的剥蚀切割作用。 区内部分地段被黄土覆盖，黄土受到强烈的侵蚀、切割、多形成梁、 峁地形，汾河左岸，一般呈北西-南东向展布，汾河右岸，则呈北东-南 西向，冲沟两侧分支沟谷发育，沟谷底部大部分比较开阔，多呈“U”字 型，部分地段狭窄，呈“V”字型出现。 本区地势高峻，山岭纵横， 地势北西高南东低，除汾河谷地外， 多为山地。东部为云中山，西为芦芽山，山系走向均为北北东北东向， 8 / 47 与区域构造线方向一致，反映了区域地质构造的概貌，构成了区内地形 的骨架。汾河自北向南坡降 58，河谷宽 1001100m，两岸大部基 岩裸露，岸坡陡缓不一，一般 3060，局部陡立，呈“U”型河谷。 汾河两岸均有较大的支流汇入，左岸有洪河、鸣河；右岸有西河、新堡 河。 第四纪以来，本区表现为震荡式的升降运动，汾河在其发展演化过 程中形成了不同类型的五级阶地，自下而上分别为： 级基座阶地：仅在两岸零星分布，基座高出河床 2m，之上沉积 中更新统砂砾石层，局部河段基岩埋藏于上更新统堆积物之下。 级堆积阶地：阶面高出河床 47m，组成阶地的地层下部为全新 统砂砾石层，上部为亚砂土层，具明显的二元结构，阶面平坦。 级基座阶地：阶座高出河床 1722m，之上沉积下更新统砂砾石， 厚度 0.59m，其上为坡积碎石土和亚粘土、亚砂土层，厚度一般 1050m。该阶地在右岸分布较广。 级基座阶地：阶座高出河床 34m，之上为厚度 23m 的下更新统 砂砾石，其上为中更新统亚粘土夹亚砂土，阶面宽约 10m，局部岸坡残 存。 级基座阶地：阶座高出河床 185m，之上为厚约 5m 的上新统静 乐组砂砾石层及深红色粘土。 3.2 地层岩性地层岩性 工程区位于宁武煤田的西部近边缘地区，本区地层比较齐全，主要 地层有太古界五台群、元古界、古生界寒武系（） 、奥陶系（O） 、石 炭系（C） 、二叠系（P） ；中生界三叠系（T） 、侏罗系（J） ；新生界上 第三系（N） 、第四系（Q） 。区域内分布地层由老至新依次为：太古界 9 / 47 五台群、元古界、古生界寒武系、奥陶系、石炭系中统本溪组、上统太 原组、二叠系下统 XX 组、下石盒子组、上统上石盒子组、中生界三叠 系下统孙家沟组、刘家沟组、和尚沟组、中统二马营组、延长组、铜川 组、侏罗系中统大同组、云岗组、天池河组，新生界第三系、第四系不 整合分布于各地层之上。 （1）古生界 本界地层不整合于太古界五台群之上，除石炭系与奥陶系之间有一 沉积间断并以平行不整合接触外，其他均为连续沉积关系，是从浅海相 碳酸盐岩、海陆交替相碎屑岩、至陆相碎屑岩沉积之递变。 1）寒武系（） 下统毛庄组（1me）：紫红色薄层粉砂岩，灰紫色薄层白云岩。 厚度 0-11m。 中统徐庄组（2x）：鲕状灰岩、薄层白云质灰岩、紫红色页岩、 砂质页岩夹黄绿色页岩、石英砂岩，底部常为砾岩和砂砾岩。厚度 3773m。 中统张夏组（2z）：薄板状灰岩夹鲕状灰岩、致密灰岩及灰绿色 页岩及泥质灰岩。厚度 58100m。 上统崮山组（3g）：主要为薄板状灰岩、紫红色页岩及竹叶状灰 岩，夹致密灰岩及生物碎屑灰岩凸镜体。芦庄以南紫红色页岩及竹叶状 灰岩显著减少，白云质成分显著增高。厚度 5282m。 上统长山组（3c）：竹叶状灰岩（多具红色氧化边） 、薄板状灰 岩。有时夹生物碎屑灰岩或钙质页岩。厚度 18m。 上统凤山组（3f）：上部厚层白云岩、白云质灰岩夹薄层白云岩。 中部为薄层泥质条带灰岩、薄层灰岩夹黄绿色钙质页岩。下部薄层白云 质灰岩。底部为紫红色页岩。厚度 53120m。 10 / 47 本系地层主要分布于宁静向斜两翼与下伏太古界呈角度不整合接触， 与上覆奥陶系呈不整合接触。 2）奥陶系（O） 下统冶理组（O1y） 中薄层白云质灰岩、灰岩、结晶灰岩和泥质灰岩，夹数层竹叶状 灰岩、页岩、钙质页岩或白云质页岩。厚度 51119m。 下统亮甲山组（O1l） 上部中厚层夹薄层硅质灰岩、结晶灰岩、白云质灰岩。下部薄层含 燧石结核或条带状灰岩、含燧石结核泥质灰岩。厚度 63123m。 中统下马家沟组（O2x） 下段 芦庄一带为角砾状泥灰岩。角砾为白云质灰岩，砾径一般 0.52.0cm，大者 1030cm。南部变为薄层泥质灰岩与钙质页岩互层， 夹黄绿色页岩。 中段 青灰、灰褐色中厚层含白云质灰岩、灰岩夹中薄层纯灰岩。 局部地区底部呈角砾状。 上段 灰色 、青灰色薄中层灰岩夹泥灰岩、白云质灰岩。 岩性主要为一套灰岩、白云岩、跟少量泥质灰岩、泥质灰岩组成的 浅海相碳酸岩沉积。本组厚度 56177m。 中统上马家沟组（O2s） 下段 黄白色泥灰岩、角砾状泥灰岩，局部地区夹黄绿色钙质页岩 及灰白色含泥质灰岩。 中段 灰、灰褐色中厚层豹皮状灰岩夹泥灰岩。 上段 灰色、青灰色薄中层灰岩夹泥灰岩、白云质灰岩。本组厚 度 231235m。 中统峰峰组（O2f） 11 / 47 下部灰黄色泥灰岩夹钙质和泥质页岩。中部厚层灰岩。上部灰白色 泥灰岩及灰褐、黄绿色钙质页岩。本组厚度 46m。 本系地层出露位置与寒武系毗邻，而范围较寒武系广，与上覆石炭 系中统为平行不整合接触。 3）石炭系（C） 中统本溪组（C2b）:下部自上而下一般由 XX 式铁矿，铝质泥岩， 铁铝岩，铝土岩组成海浸沉积旋回。上部为灰色页岩，砂质页岩和灰 白色石英砂岩，中部夹石灰岩，局部地区偶含煤线，为一海陆交替相铁 铝岩建造。厚度 2134m。 上统太原组（C3t）: 下段 灰、深灰、灰黑色页岩、粘土页岩、砂质页岩及灰色砂岩， 夹不稳定的石灰岩一层，含煤 23 层。主要煤层位于上部。 上段 深灰、灰黑色页岩、砂质页岩、灰色砂岩为主，夹石灰岩或 海相页岩 34 层，含煤 35 层。顶部煤层为主要可采煤层。中上部常夹 菱铁结核。厚度 94112m。 该系由深灰、灰黑色页岩，砂质页岩、碳质页岩（夹煤层）和灰白 色石英砂岩、石灰岩和海相页岩组成，为一海陆交替相含煤建造。主要 出露于宁武静乐盆地周围。 4）二叠系（P）： 下统 XX 组（P1s）：深灰、灰黑、黑色页岩、砂质页岩、粘土页 岩及灰白色砂岩为主，夹少量菱铁矿结核，含煤 15 层（中下部 12 层 较好，局部可采） 。厚度 3154m。 下统下石盒子组（P1x）： 下段 黄绿、灰色砂质泥岩、页岩为主，夹灰黑色页岩、灰绿色中 细粒石英砂岩及 13 层薄煤层或煤线。 12 / 47 上段 黄绿、灰绿色中细粒石英砂岩为主，夹灰绿、黄绿色砂质页 岩、泥岩、粉砂岩。顶部为紫、黄绿色砂质页岩，部分具鲕状结构。厚 度 91128m。 上统上石盒子组（P2s）： 下段 黄绿、灰绿色中粗粒石英砂岩与紫、黄绿色泥岩、砂质泥岩 互层，夹灰、灰绿色粉砂岩、细砂岩。厚度 132166m。 中段 黄绿、黄白色中粗粒石英砂岩与紫红色泥岩、砂质页岩互 层。砂岩中多含小砾。厚度 73112m。 上段 暗紫、黄绿色泥岩、砂质泥岩为主，夹黄绿色细粒长石石英 砂岩。底部砂岩普遍含砾。厚度 138170m。本组厚度 343445m。 上统石千峰组（P2sh）： 底部黄绿、黄白色含砾长石石英砂岩；下部黄白、紫红色细粒长石 砂岩与紫红色页岩互层。中部紫红、黄白色细粗粒长石石英砂岩；上 部紫红色砂质泥岩与紫红、黄白色细粗粒长石石英砂岩互层；顶部砖 红色砂质泥岩夹灰岩结核。 本系地层属陆相沉积岩系，广泛分布于宁武静乐盆地周围，连续沉 积于石炭系地层之上。 （2）中生界： 包括三叠系和侏罗系，两者为连续沉积关系，由陆相碎屑岩系至陆 相含煤岩系递变，广泛分布于宁武静乐盆地周围和中心部位。 1） 三叠系（T） 由黄绿、紫红和肉红色长石砂岩夹砂质泥岩和少量灰绿色和紫红色 含灰岩结核组成，属红色陆相沉积岩系。本系地层环布于宁武静乐盆地 周围，出露完善。 下统刘家沟组（T1l）：下部紫红、灰白色中细粒长石石英砂岩。 13 / 47 中部紫红、灰白色细粒长石石英砂岩，夹少量紫红色页岩。上部砖红、 紫红色中细粒长石石英砂岩，常含砂质泥岩团块。厚度 133184m。 下统和尚沟组（T1h）：下部紫红、暗紫色泥质粉砂岩；中部紫红 色厚层细砂岩与紫红色泥岩互层。上部紫红暗紫红色厚层泥质粉砂岩。 厚度 160229m。 中统二马营组（T2er）： 下部肉红、灰白、黄绿色长石石英砂岩，夹少量暗紫红色砂质泥岩 或页岩薄层。砂岩中长石含量较多，具斑状构造，交错层发育。底部砂 岩较厚，上部含数层砾石，最上层紫红色砂质泥岩层位稳定。 上部肉红、灰白、黄绿色长石石英砂岩、长石砂岩夹少量暗紫红、 灰绿色砂质泥岩。砂岩中长石含量较多，具斑状构造，以厚层中粗粒为 主，夹少量细粒砂岩，靠上紫红、灰绿色砂质泥岩层增多。厚 413596m。 中统铜川组（T2t） 下部浅灰绿色、黄绿、浅灰黄、灰白色厚层中、粗粒长石砂岩、长 石石英砂岩为主，夹少量紫、灰紫、黄绿色页岩、砂质页岩、砂质泥岩 等薄层。局部泥、页岩层缺失。 上部灰绿、黄绿、灰黄色及少量肉红色中厚层中细粒长石砂岩、长 石石英砂岩夹灰绿、黄绿、紫红色砂质页岩、泥岩。砂页岩有时呈互层 状，泥页岩中含有钙质结核。厚 291358m。 2）侏罗系（J） 中统大同组（J2d） 上部 灰、蓝灰、黄绿色页岩、砂质页岩、泥岩，夹灰、灰白、黄 绿色中厚层中细粒砂岩、长石砂岩、凝灰质硬砂岩、煤层、灰岩凸镜体 14 / 47 及菱铁质结核。近顶部煤层可采。厚 167250m。 下部 灰、灰白、浅黄、黄绿色中厚层中、粗粒砂岩，长石石英砂 岩夹灰色凝灰质硬砂岩、灰、灰绿、暗紫色页岩、砂质页岩和炭质页岩 及煤线。厚 110250m。 底部 灰黄色厚层中、粗粒石英砂岩、长石石英砂岩，局部砾岩。 本组厚 300568m。 中统云岗组（J2y） 底部 灰白、灰黄、黄绿色厚层粗粒砂岩，长石砂岩及砾岩、砂砾 岩。厚 635m。 下部 黄绿、灰绿、灰黄色中-厚层中细粒含砾长石砂岩，石英砂岩、 砂岩与暗紫红、紫红、灰绿色页岩、砂质页岩互层或互为夹层。并夹灰 黄褐色凝灰质硬砂岩薄层及灰色灰岩凸镜体及钙质结核。厚 124145m。 上部 暗紫红、灰黄、灰绿色页岩、砂质页岩为主，夹有灰绿、灰 白、灰黄色中-薄层中细粒长石石英砂岩。砂岩具斜层理，页岩、砂质 页岩夹灰、灰黄色灰岩薄层、凸镜体或 2030cm 大小的钙质结核。厚 106176m。 本组厚度 216339m。 中统天池河组（J2t） 暗紫红、紫红、灰红色中薄层中细粒长石砂岩和长石石英砂岩为 主，夹少量浅紫红色砂质页岩、泥岩薄层。砂岩交错层理发育，砂质页 岩中含大小不等的钙质结核，底部砂岩中含小砾。厚度500m. 由灰黄色长石石英砂岩、长石砂岩、灰白色石英砂岩和灰、黄绿、 暗紫红色砂质泥岩为主夹煤层组成。 15 / 47 本系地层分布于宁武静乐盆地中心部分，为陆相沉积岩系，与下伏 地层呈连续沉积。 （3）新生界 1）上第三系（N）： 上新统静乐组（N2j）：岩性主要为深红色粘土、砂砾层夹粗砂， 砾石夹细砂及粘土，其次为褐黄色粘土，三趾马红土也广有分布。该统 地层分布范围较广，为河湖相堆积物。厚度 046m。 2） 第四系（Q）： 下更新统泥河湾组（Q1n）： 岩性为深黄、黄褐、肉红、红褐色粘土。一般致密、坚硬。另在宁 武东庄马营海一带高山湖泊侵蚀平台上有冰积物分布，岩性为砾石及 锈黄、黑灰色细砂夹蓝色淤泥。厚度 6085m。 中更新统冲洪积（Q2pal）岩性为浅红棕色、褐黄色亚砂土、亚粘土、 砂质粘土夹古土壤及钙质结核层，夹不稳定砂砾石层，底部常有砾石凸 镜体。厚度 045m。 上更新统峙峪组（Q3s）：沿河流两侧分布，组成级阶地，由于 后期切割侵蚀，多保留零星而不连续，有的以基座阶地形式出现，直接 覆盖于基岩或第三系红土上。包括河湖相及坡洪积相两个成因类型，岩 性为一套浅黄或灰黑色粉砂、细砂夹砂砾石层以及淡红色或兰灰色薄层 粘土，亚粘土、黄土状亚砂土。厚度 725m。 上更新统马兰组（Q3m）：分布于山区、丘陵，黄土状亚砂土、亚 粘土。一般结构疏松，颗粒均匀，具大孔隙，垂直节理发育，偶含钙质 结核。厚度 1540m。 全更新统冲洪积（Q4pal）：冲洪积层岩性主要为灰黄色亚砂土及砂 砾石层，部分地区有黄土状亚砂土和粉细砂，广泛发育于河谷。级阶 16 / 47 地二元结构清楚，各大沟口有近代冲积锥，其岩性为砂砾石夹砂土。厚 度 725m。 （5）岩浆岩： 本区的侵入岩系前寒武纪酸性岩和超基性岩，以及燕山期酸性岩。 该区岩浆岩岩性主要是变质闪长岩、斜长角闪岩、紫苏辉岩、花岗岩脉 及伟晶岩和橄榄岩辉石岩各种岩石。 本区岩浆岩主要是由于酸性岩浆混合交代中基性围岩而成，花岗 岩脉在岩群内分布很广，一般宽数米至数十米，少数为数百米的岩墙。 3.3 地质构造地质构造 本区地质构造处于吕梁太行断块的宁武静乐块坳。宁武静乐 块坳展布于芦芽山与云中山之间，北东起自雁门关，南西至娄烦县，长 约 160km，宽约 30km。块坳显示为自北东向南西掀斜的复向斜，其北 西侧以春景洼西马坊枢纽逆冲断裂与属于吕梁山块隆的芦芽山赤坚 岭掀斜背斜相接，南东侧以芦家庄娄烦枢纽逆冲断裂与五台山块隆相 接。据块坳内构造特征可分为三段。 北段（宁武轩岗以北的地段）：为复向斜的掀起端，发育有大量 的北东向正断层，向斜槽部地层为中三叠统二马营组，两翼地层和中段 两翼地层基本相同。 中段：宁武轩岗到新堡杜家村之间，表现为简单的向斜构造。 槽部在段家岭迭台寺宁化堡一线，由中侏罗统天池河组构成。两翼 地层产状较陡，由三叠系、二叠系、石炭系、奥陶系、寒武系等构成， 局部地段出露太古界变质岩系。 南段（新堡杜家村以南地段）：由于第四系大面积覆盖次级构造 形迹不清楚，仅两翼岩层倾角较陡，甚至直立、倒转。 17 / 47 本区处于宁武静乐块坳的南段的北端。宁武静乐块坳的构造形 式和特征如下： 在芦芽山东坡吕梁山群中，北北东向构造普遍发育。多发生了规模 不大，延伸不长的中小型倒转背斜和向斜，如乔儿沟向斜、长门背斜等 总称为赤坚岭东马坊褶带。它们多呈同斜倒转的褶皱，轴面向北西倾 斜，向南东倒转。每个单体褶皱的走向为 50，呈雁行式排列，总体 方向为 30。 在下元古界地层中发育有两个方向的断裂，一为平行褶皱走向的压 性断裂。如响昂圪塔断层、西马坊断层等，它们的走向为 2530， 多为逆断层，断面倾向北西，倾角多为 5570，另一为与褶皱轴走 向垂直或近于垂直的张性或张扭性断裂，如腰上断层等，它们长度较短， 多为正断层或正平推断层，断面倾角很陡，一般都在 7080。 构造线方向基本上呈北东-南西向。主要褶皱有春景洼-马伦背斜 （芦芽山背斜）和盘道梁-化北屯向斜（岭底-社安铺向斜） 。境内断层发 育，特别是在盘道梁-化北屯向斜东北扬起部位及东南翼，分布着与其 走向平行的大小不等的许多正断层，而逆断层次之，较大断层有东寨- 春景洼逆断层、同家沟正断层、怀道正断层、柳子亚正断层。 区域内岩浆岩侵入在前寒武系变质岩基底中，上部被寒武系地层不 整合覆盖。主要侵入体有三个，即马伦（紫苏）辉石石英二长岩体、云 宁山花岗岩岩体、千木沟花岗岩岩体。前者为太古代，后者为元古代产 物。除此之外，尚有辉绿岩脉，亦属元古代产物。 北北东褶皱带内的前寒武系地层中普遍发育着两组走向为 330 340、270280的辉绿岩脉，延伸很长约 3040km，走向变化很 小,很直，似如刀切。岩脉是元古代后、寒武纪之前侵入的，它们所填 充的裂隙是两组扭裂面。由于前寒武系岩石刚性较强，故成生的两组岩 18 / 47 脉主压应力方向，应为两组岩脉夹角的锐角等分线方向，即北西西南 东东方向，其与北北东褶带的主压应力方向一致。 在寒武纪至侏罗纪的地层中，褶皱和平行褶皱走向的一系列压性构 造面，总体上是一个向斜构造盆地，即宁静向斜。盆地向南西方向翘起， 向北东方向倾伏。褶皱轴向为 30。向斜核部地层平缓，向两翼地层 产状逐渐变陡，至区域南部局部倒转，长约 100km，宽约 10km，平行 向斜轴的有岔上后李家沟断层等，地层都是由北西向东南逆掩，较老 的地层掩于新地层之上。 综上所述，宁武静乐块坳经历了很长的地质时期。从太古代开始， 直至中生代侏罗纪才结束，经历了多次的构造变动，产生了多种构造形 式和各种结构面。代表压性的结构面有从界河群侏罗系所组成的一系 列褶皱和平行褶皱轴走向的逆断层，张性结构面为垂直或近于垂直褶皱 轴的一系列正断层或正平推断层，扭性结构面的代表为走向340 330W，和 270280的两组脉岩。以上三者共同组成了一个北北 东向构造体系。 3.4 地壳运动发展史地壳运动发展史 本区从太古代以来经历了多次构造变动。远在太古代时地壳处于活 动状态，发生在这个时代的五台运动是已知最早的地壳运动。在成生宁 武静乐块坳的地应力活动方式中，主要是以北北东南南西直线式扭 力为主。北西西侧相对于块坳的南东东侧向南南西方向移动，形成了太 古界界河口群和吕梁群宁武静乐块坳的雏形。从下元古界到中生界的 侏罗系，主要是北西西和南东东向的挤压力为主，这时形成了盖层中的 褶皱和断裂构造。五台运动使的太古界岩石褶皱、变质，并半生岩浆活 动。元古代吕梁运动继承了五台运动的特点，并又有所发展。 19 / 47 自早古生代开始，区内地壳缓缓下降，沉积了一套陆相浅海相的 寒武系、奥陶系地层。自中奥陶世末至志流世地壳普遍上升。下古生界 的厚度表现为北厚南薄，说明在下古生代构造运动中，北部比南部受水 平挤压导致的沉降幅度要大。因此从地壳升降运动，海水进退，沉积物 的特征上看，本区经历了上升（海退，遭受剥蚀） 、下降（海浸、接受 沉积） 、再上升（海退，遭受剥蚀）三个阶段，反映了巨大的地壳升降 和海侵旋回。 晚古生代泥盆纪和早石炭世时地壳仍为上升，本区仍为古陆剥蚀区， 是中晚奥陶世和志留纪历史的继续。直至中石炭世本区地壳又普遍缓慢 沉降，海水不时内侵，除基底岩系隆起之外，普遍沉积了一套海陆交互 相的含煤地层。二叠系中晚期，地壳进一步上升，逐步形成一些彼此隔 绝的内陆盆地。发育了一套干旱气候下大陆红色岩系。 中生代本区受燕山运动的影响显著。中侏罗世末，即燕山运动开始， 宁武静乐凹陷全面上升，与此同时，全区发生了较强烈的褶皱和断裂 变动，为本区奠定了基本的构造轮廓，形成了宁武静乐块坳。 自燕山运动后，新构造运动表现十分明显，使本区经受了五次较大 间歇性运动，形成了区内五级夷平面和相应的六级阶地。本区自侏罗纪 褶皱隆起后，长期遭受剥蚀，剥蚀区形成了一个较平坦宽广的剥夷面， 到新生代于低洼处沉积了老第三系。老第三纪末期本区发生了第一次上 升，上升幅度达 400m，第二至第五次上升，每次上升幅度都达 100400m。上升幅度在剥蚀区与堆积区有很大差异。剥蚀区上升幅度 大，上升达 14001700m，而堆积区只上升 250m。总量相差 1000 余米。 总之新生代以来本区表现出差异性间歇上升的特点，而目前区域处于缓 慢沉积中的相对稳定期。 20 / 47 3.5 水文地质条件水文地质条件 本区处于汾河的发源地，汾河两岸有较大的支流汇入，左岸有洪河、 鸣河；右岸有西河、新堡河。汾河以东地表水沿沟谷由东向西排入汾河， 汾河以西地表水沿沟谷由西向东排入汾河。区域内主要含水岩组有： （1）奥陶系岩溶裂隙含水岩组 奥陶系石灰岩为岩溶裂隙含水层。中奥陶系分上、下马家沟组及峰 峰组，据区域资料，峰峰组厚 141177m，灰岩含泥质，裂隙连通性差， 属弱含水层。上马家沟组厚 180275m，岩溶较发育，以溶孔为主，连 通性好，富水性强，为奥灰主要含水层段。地下水位两岸高，河谷低， 地下水总体流向西南。水质 HCOaCl-CaNa 型，矿化度小于 1g/L。 （2）碎屑岩夹碳酸岩类岩溶裂隙含水岩组 太原组间夹厚度不等的灰岩，为溶蚀裂隙含水层。灰岩沉积稳定， 富水性弱，单涌水量 0.00353-0.01189L/sm，地下水迳流缓慢，水质类 型 HCOaCl-CaNa 型，矿化度 0.400-1.452g/L。 （3）碎屑岩类岩溶裂隙含水岩组 二叠系 XX 组、下石盒子组及上石盒子组发育厚度不等的砂岩，为 砂岩裂隙含水层，厚度大且稳定，局部裂隙发育，一般富水性较弱，单 位涌水量一般为 0.0040.2L/sm，水质类型 HCOa-Na，HCOaCl-Na 型，矿化度小于 1g/L。 三叠系刘家沟组、和尚沟组、二马营组，三组地层中均含有较多的 砂岩，为砂岩裂隙含水层，厚度大且较稳定，局部裂隙发育，一般富水 性较弱。 侏罗系大同组、云岗组、天池河组亦主要由砂岩组成，为砂岩裂隙 含水层，厚度大且稳定，局部裂隙发育，一般富水性较弱。 21 / 47 （4）松散岩类孔隙含水层组 第四系砂砾孔隙含水层组，岩性为黄土、亚粘土，砂砾石层，厚 094m，砂砾石层为主要含水层，埋藏浅，水质好，是当地工农业用水 的主要水源。 矿区外围地区，基岩含水层均有分布，成为地下水补给区，大气降 水为主要补给来源，但地形高差大，沟谷发育，植被覆盖稀少，地表排 泄条件好，不利于大气降水入渗补给，故补给条件差。第四系地下水及 奥灰水迳流条件好，石炭、二叠系地下水迳流条件差。第四系潜水与基 岩裂隙水联系较密切外，含水层间均有厚度稳定的隔水层，一般无水力 联系。 3.6 不良地质作用不良地质作用 本区地处管涔山脉东麓，黄土高原西北部，地表出露有石炭系、二 叠系地层、余者被黄土覆盖。气候条件差，土地贫瘠，植被稀少，生态 环境较脆弱。区内地质构造较简单，地质构造以褶曲为主，断层较少、 无陷落柱等现象。含水层除深部奥陶系灰岩富水性较强外，其余均属弱 含水层。 本区新生代以来表现为差异性间歇性上升的特点，剥蚀区上升幅度 大，而堆积区上升幅度小，总量相差 1000m 以上。在区域性构造运动 的主导下，区内河流切割强烈，岸坡大部基岩裸露。岩坡岩性主要为砂 岩和砂质泥岩及泥岩，二者交替出现。岩层中部发育走向 75和 340， 近于垂直的两组节理，其中一组与河谷方向近于平行，砂岩层中的节理 受卸荷作用变得宽大、连通。砂质泥岩遭风化而被掏空，在河流侵蚀凹 岸的陡峭地段，造成砂岩层局部悬空，在重力作用下导致崩塌发生。河 谷两岸崩塌现象较为普遍。如左岸大寺沟内，谷底巨石嶙峋，块石直径 22 / 47 达 23m。 由侏罗系砂岩与砂质泥岩组成的河谷岸坡，其中下统大同组以砂质 泥岩为主间夹砂岩，中统云岗组以砂岩为主间夹泥岩、砂质泥岩。汾河 河谷左岸相当部分的岩层向河谷倾斜，其倾角小于岸坡坡角，在陡岸地 段，有冲沟切割，容易造成滑坡，在降水和地震力的作用下，同时具备 可能的滑移面和临空面时，即使岩层倾角较小，也有滑坡发生。 区内较大的滑坡有宁化滑坡、南庄梁滑坡和好水沟滑坡，还有一些 小型滑坡。这些滑坡多为顺层滑坡，其形成机制为：河流冲刷下切使岸 坡变陡软弱岩层在坡脚出露。倾向河谷的岩层在本身的重力和附加应力 作用下，顺岩层倾向向河谷滑移。此外，还有一些小型切层滑坡，一般 是在陡岸处软弱岩层中，由于卸荷作用和长期载荷作用下形成的蠕变及 地下水的浸润作用下沿裂隙发育而成。这些现象主要发生在汾河谷地， 矿区则少见滑坡现象。 综上所述，本区范围地形复杂，地表水不发育，矿区没有构成滑坡 和泥石流现象的必要条件。矿区环境地质条件属简单类。 重组前煤矿采煤形成的冒裂带改变了部分地下水流径，使浅层潜水