邯郸地区云陶扩大勘探区煤赋存规律研究.doc

河北工程大学硕士学位论文邯郸地区云陶扩大勘探区煤赋存规律研究姓名：王峰申请学位级别：硕士专业：矿产普查与勘探指导教师：金瞰昆2011-04Abstract II Abstract To find out the coal layer and its texture of the deposit properties and the main factors for Yun（enlarged area of Yun Jialing coal field）Tao（enlarged area of Taoer coal field）expansion of the Handan areas，and to speed up the exploitation of deep coal resources, the paper has applied the method of trend surface to analyse the main coal layer 2# mine deposit law and the development law of coal layer structure within research and its impact on coal mining,and to changes of coal have been studied, are divided into two mining areas north and south, were respectively discussed. Result showed：The deposited property of 2# coal mine is relatively stable in northern West of Yuntao expansion of the Handan areas. The change law of coal thickness is that thick in the north and south sides, which is thin in the middle, and which east is magmatic intrusion area, coal layer was engulfs and less thinner, which results in large areas of non-mining area; The thickness trend of 2#coal in the south area is gradually increased from north to south and from west to east, and the southern growth is faster than the northern; The change of coal seam thickness is subjected to the control action with magma intrusion and sedimentary structures. Fold is less developed in northern mining area, mainly in the form of fault-based structure, towards trend are mostly NNE, and are both high-angle normal fault, the fault is still south of the main geological structures, accompanied by a number of east-west axis of the Was W type of simple-relief folds. Coal quality of 2# main coal seam in Yun jialing coal field is anthracite,belongs to medium ash、extra-low volatile matter and low sulfur coal,the main sulfur is organic sulfur,the ash content on the palne thickness change in north and south, middle thin,sulfur content from the north to the south,gradually increased from east to west; Coal quality of 2# main coal seam in Taoer coal field is anthracite, belongs to medium ash、extra-low volatile matter and extra-lowlow sulfur coal,the main sulfur is pyritic sulfur,the ash content and sulfur content on the plane both gradually increased from south to north. The two magmatic activity are strong within the mining area, the structure becomes more complex, results a greater impact on coal mining; penetrated into the coal seam, the seam structure becomes complex, thinner thickness, worse admissibility, Abstract III harder variation rank(mostly anthracite), the local metamorphy become natural coke and graphite. Keywords：YunTao expansion of the Handan areas; trends analysis; coal seam thickness; coal texture; structure 独创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北工程大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 河北工程大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 河北工程大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日第1章 前言 1 第1章 前言 1.1选题依据及研究意义 中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，成煤期多，储量大，分布广，煤种齐全，开发条件较好。截止2002年初，全国保有煤炭储量10201.50亿t，占化石能源的95%以上，潜在价值是石油和天然气潜在价值总合的60倍1。几十年来，煤炭在我国能源消费构成中一直占70%以上的比重。即使到2050年，煤炭在我国能源构成中的比重仍占50%以上。在相当长的时期内，煤炭在我国能源消费构成中的主导地位不会发生根本改变。因此，从事煤田地质学的研究和勘探开发工作仍是一项光荣而伟大的工作2。 我国北方诸多能源盆地煤-煤层气-铀多种能源矿产富集，为著名的中亚-东亚成矿带的组成部分，在世界具典型性和代表性3。邯郸矿区处于这一成矿带中，煤炭资源丰富，一直以来都是我国一个重要的能源基地4。多年来的开采，以使本区许多煤矿浅部煤炭资源已开采殆尽，只有继续向深部开采，但伴随着开采深度的加大，构造条件、岩浆入侵、地应力等地质条件的难度也越来越大5，因此，就要求着我们必须加大煤炭资源勘探的深度和精度，解决这些迫在眉睫的问题，为煤矿的安全开采提供一定地质保证。 华北石炭-二叠纪聚煤区是我国最大的一个聚煤区6-7，所含煤炭资源及其丰富，不仅对整个华北地区，乃至全中国的能源建设有着举足轻重的作用。邯郸矿区又处在这一聚煤区的中心地带，区位优势十分优越，加快煤炭资源开发，促进本地区经济有好又快发展，一直以来都是河北省发展的主旋律，因此，研究邯郸矿区煤层煤质赋存特征和构造发育特征及其开采地质条件是很有必要的8。 1.2国内外研究现状 煤地质学是研究煤炭资源地质的基础科学9。它是在18世纪以后，伴随着工业化的变革及能源利用的第一次变革发展起来的。18世纪后半叶，蒸汽机的广泛应用带来了工业革命，促进了煤炭资源需求的增加，为了寻找煤炭及各种矿产资源。欧洲的许多先进国家相应成立了地质调查机构，相应发展了专门的地质科学。伴随着煤炭资源地质工作的萌芽，提出了许多有争议的煤田地质问题，煤的起源是早期争论的最突出的也是最持久的问题，如当时有煤的有机成因和无机成因说河北工程大学硕士学位论文 2 10。显微镜的出现带来了地球科学的深刻变化，促进了煤田地质学的发展。18301846年，古植物学家尝试将煤制成薄片，在镜下观察，才逐渐肯定了有机成因说的地位。1854年英国发生所谓“炭质油页岩”审判案，对它是否属于煤实际发生了争论，持续了20年，由于显微镜的应用才取得了科学认识11-13。此外，煤的原地与异地形成说的争论，也在煤田地质学的萌发时期催动了学科的进度。 19世纪末叶到20世纪初，由于电力被应用于工业社会，冶金技术飞速提高，钢铁生产急剧增加，有机合成工业开始发展，世界铁路交通迅速扩大，这些都促使对煤炭资源的需求急剧增加。当时世界上几个发达国家相继开始了对鲁尔、西里西亚、南威尔士、顿巴斯、宾夕法尼亚州等几个大煤田的大规模的地质调查与研究，从而加速了煤田地质学的发展，那时每天地质学家人才辈出，发表了许多有影响的学术成果。例如，1913年西逊（R.Thiessen）、怀特（D.White）等发表了煤的成因一书；1919年英国的M.C.斯托普斯（Stopes）划分了4种煤岩成分，并论述了它们的特征与性质之间的区别；1924年德国的H.波多涅（Potonie）发表了普通煤岩学概论，深化了煤田地质学的研究领域，开辟了煤微观研究的独立分支；木质素成煤说与纤维素、性质、煤层变化等问题以外，还涉及到煤的自然演化、煤层堆积条件、煤变质作用中的希尔特定定律等。随着煤炭利用的深化，初步建立了煤的工业分类、化学分类、煤的岩石分类和成因分类，围绕着含煤岩系的旋回结构层序，初步深化了煤系沉积学的研究14-18。 我国的煤地质学萌芽时期大致始自鸦片战争到中国地质学会成立的这段时期，即18401920年。我国富有爱国热忱的学者发奋图强学习西方先进科学。19世纪中叶，若干西方的自然科学著述被翻译介绍到我国，如1872年华蘅芳翻译了莱伊尔著的地质学原理，成了近代地质学传入我国的先声。我国著名学者鲁迅与顾琅合编的中国矿产志论述了矿产和矿业问题，并论述了煤炭资源；1910年邝荣光所编绘的直隶地质图，首次描绘了石炭纪和侏罗纪含煤地层的分布。 自20世纪30年代以后，随着煤炭资源作为主要能源的演变，随着地球科学进入现代科学的发展时期，煤田地质学进入了系统发展和成熟的阶段。 1922年中国地质学会的正式成立，标志着地质发展进入了新的阶段。首先开展广泛研究的领域是含煤地层的划分、对比及化石种群的研究，主要有李四光、赵亚曾对华北含煤地层的研究，根据纺锤虫和腕足类化石划分了太原系，并确定了本溪系和太原系的界线，为含煤地层的划分及对比提供了科学依据；冯景兰、乐森璕研究了广西罗城煤田，建立了早石炭世“寺门煤系”（韦宪期早期含煤沉积）。 1924年谭锡畴编绘了北京-济南幅1:1000000地质图，并论述了古生界、中生界和新生界煤炭资源及第四系泥炭分布。许多地质学者纷纷研究我国各地煤田地第1章 前言 3 质，其中翁文灏、谢家荣、侯德封还专门讨论了我国煤田分布规律，绘制了中国煤田分布图，为研究我国煤田分布规律，不断发现新的煤炭资源，我国地质学者又开拓了煤田地质研究的领域。1936年翁文灏、金开英提出“加水燃率”指标的煤炭分类法；1929年，谢家荣将德国煤岩研究的油浸镜下观察方法引入我国，提出了对江西乐平煤的新见解。 新中国成立以后，随着煤炭工业的蓬勃发展，开展了大规模的煤田地质勘探和区域地质研究工作。于五十年代末期，先后在我国北方的几个平原地区，发现了一批规模可观的隐伏煤田；进入六十年代中期，陆续在江南地区的红色地层、火山岩掩盖下，在逆掩断层推复的老地层下面，找到许多新煤田。三十年来，在大员的生产实践和科学研究过程中，积累了丰富的经验，极大地推进了煤田地质学科的发展，在煤质研究、含煤地层的划分对比、沉积岩相及古地理、地质构造对含煤建造形成的控制、煤田预测等方面也都取得了很大成就19-24。 在煤质研究方面，根据多年来对我国各主要煤田开展的大量的煤岩学、煤化学研究，一九五六年曾提出了我国以炼焦用煤为主的分类方案，系统地编制了全国煤质资料汇编和煤质分布图。在对我国各时代煤田煤岩研究的基础上，初步总结了主要聚煤期煤的显微煤岩特征，探讨了若干煤田的显微煤岩组成的化学工艺性质，编印了煤岩图鉴。近期以来，初步提出我国煤的显微组分新的分类方案，推进了我国煤岩学研究工作。煤岩学已应用于煤层对比、煤的可选性研究、煤变质阶段划分和煤的还原程度的探讨。近期采用煤岩学力法和新的测试手段综合研究我国早古生代石煤的成因，取得了新的进展25-27。此外，又进一步研究褐煤、无烟煤等煤种分类指标的基础上，正在拟定有利于煤种划分与煤质研究的新的煤炭分类方案。 我国煤的变质因素、变质规律以及煤变质类型等问题很早就引起地质及采矿部门的注意。不仅注意到由于含煤建造沉降到地壳深处而引起的深成变质作用，也深入探讨了接触变质和区域岩浆热变质的影响。近年来，由于地质力学的开展，构造应力变质现象，也受到了广泛的注意和研究。显然，对煤变质的深入研究，对煤质的预测和评价具有重要意义28-29。 在含煤建造沉积规律的研究方面，通过对我国各类煤田含煤建造的岩性、岩相、旋回结构和古地理环境进行比较深入的研究，总结了我国煤系的沉积类型及其特征，进一步研究了不同岩相古地理环境与含煤性变化的关系，为煤矿产的预测普查提供了科学依据30-33。 我国的煤炭资源极其丰富，品种多样，煤田地质工作有着广阔前景。随着电子计算机等技术手段的引入和广泛应用，新的沉积理论、构造理论、煤的成因与变质理论等不断诞生，新的技术手段也将日益增多，煤田地质工作的精度和科学河北工程大学硕士学位论文 4 预见性将大大提高，将会找到更多的新煤田，提供更准确更完整的煤田地质资料，为我国煤炭工业的高速库发展为实现祖国社会主义现代化做出贡献。 1.3研究内容、方法及工作路线 1.3.1研究内容 本论文的研究内容主要包括以下三个方面： （1）邯郸地区云陶扩大勘探区主采煤层煤赋存规律 应用现有勘察的钻孔资料和煤矿生产过程中揭露的资料，对邯郸地区云陶扩大勘探区山西组2#主采煤层的结构、厚度变化、煤质等赋存特征进行了详细的分析，并讨论了影响2#主采煤层厚度变化、煤变质等赋存规律的因素。 （2）邯郸地区云陶扩大勘探区构造发育规律及其对煤矿安全生产的影响 分析研究矿区的地质构造发育规律，主要是断层的发育规律及其对煤矿生产的影响程度进行的讨论。 （3）邯郸地区云陶扩大勘探区煤赋存规律与当地火成岩，构造和沉积之间的关系 研究区接近紫山岩体，受岩浆入侵极为严重，局部地区甚至被火成岩吞蚀，对煤层、煤质都有很大的影响。 1.3.2研究方法及技术路线 （1）根据已有的钻孔资料和煤矿生产过程中揭露的资料，编制了云驾岭扩大区和陶二扩大区山西组2#煤层厚度等值线图，找出主采煤层厚度变化特点。 （2）应用趋势面分析的方法，绘制了云驾岭扩大区和陶二扩大区山西组2#煤层厚度趋势面变化图和残插变化图，找出了其厚度的区域性和局部性变化。 （3）综合分析区内主采煤层构造发育规律，及其对煤矿生产的影响程度。 （4）以等值线分析等手段，研究了煤质变化规律、煤中灰分元素相关性规律等等，并就火成岩入侵对本区煤层煤质的影响进行了论述。 简单工作路线如下（图1-1）： 第1章 前言 5 图1-1 工作路线图 Fig.1-1 The map of working courses 1.4论文研究的主要成果 （1）根据地质报告提供的钻孔数据，分别对2#煤层厚度作了多次趋势面分析，并用surfer软件绘制了相关等值线图，分析了煤层厚度变化规律及影响因素。 （2）分析研究矿区的地质构造发育规律，重点分析主采煤层断层的发育、分布规律及其对煤矿生产的影响程度。 （3）分析了煤质变化规律、煤中灰分元素相关性规律等等。 （4）分析了岩浆岩对煤层煤质的影响。收集，整理地质资料 煤厚趋势分析 煤质特性分析岩浆特征分析 构造规律分析 找出煤厚、煤质等赋存规律，并主要分析岩浆岩对其的影响 河北工程大学硕士学位论文 6 第2章 区域地质背景 2.1位置与交通 邯郸地区云（云驾岭扩大区）陶（陶二扩大区）扩大勘探区位于邯郸市西部，邯（郸）长（治）铁路从区内中部通过，交通极为便利，详见交通位置图2-1。 午汲伯延大社前史村武安市清化王边北邯郸市户村磁山西通乐洺河云驾岭扩大区云驾岭煤矿陶二煤矿扩大区陶二煤矿 图2-1 交通位置图 Fig.2-1 Traffic location map 2.2地然地理 2.2.1地形地貌特征 研究区位于太行山与华北平原交接处的丘陵地带，地势西高东低、北高南低，区内最高处为焦庄北侧山岗，海拔标高316.40m，最低处未八河坝附近最低，海拔标高118.00m，最大高差达208m，区内的地貌形态主要是构造剥蚀低丘陵，为新生界和下更新统松散沉积物所覆盖。除现代河谷和黄土分布的低平地带外，余者均为下更新统的冰碛泥砾和冰水沉积的灰绿、灰白夹褐红色粘土。 第2章 区域地质背景 7 2.2.2气象 研究区地处中纬度地带，属半干旱暖温带大陆性季风气候，春夏秋冬，一年中四季分明。据邯郸站观测，研究区气候变化较大，历史上最高气温达到42.5，最低达到了-21.0，平均月气温为13.4，年平均日照时数为2594小时，平均无霜期202天。年内分向主要为西北分和南风，风俗最大值为20m/s，受东南季风带的影响，本区降水较少，且均集中在7、8、9三个月份里面，降水量均值为538.9mm，最大为1569mm，最小为206mm，占全年降水量的76%。 2.2.3地表水系 研究区地表水系不甚发育，常年性河流仅有海河流域子牙河水系滏阳河的支流沁河流经，季节性河流主要有海河水系的北洺河及冲沟34。季节性的小溪和冲沟较多。雨时有水，雨停很快干涸。 2.3区域地质特征 研究区位于古华北波状聚煤坳陷的西缘，太行隆起的东侧，含煤地层为华北型石炭二叠系海陆交互相沉积，盖层为第四系冰碛物，基底为中奥陶统石灰岩，含煤地层为石炭系本溪组、太原组和二叠系山西组，在漫长的海侵-海退过程中形成了石炭二叠系含煤地层，主要可采煤层为山西组底部的2#煤层和太原组底部的9#煤层。 太原组以滨海-浅海相旋回为主，岩性以灰岩为主，夹粉砂岩、泥岩和煤层，旋回厚度小而数目多。太原组煤层除9#煤层外其余煤层多为薄煤层，且连续性差，多形成于海退末期，直接顶板多为灰岩。海水的频繁进退使聚煤作用较为短暂，难于形成较厚的煤层。故发育的煤层大多为不可采的薄煤或煤线。 二叠系山西组，随着海水东撤，本区主要为河口三角洲、滨海湖泊及过度相沉积，富煤带呈近南北向展布，煤层厚度一般较大。2#煤层底板为厚层的中、细粒砂岩或粉砂岩，为以河流相为主的三角洲平原沉积，由河流砂坝、分流河道、天然堤和泥炭沼泽等组成。在废弃后的分流河道之上或分流河道之间的低洼地带形成泥炭沼泽相的2#煤层。适宜的环境使森林植物生长茂盛，为泥炭的堆积提供了丰富的物源。长期稳定的成煤条件，使2#煤层具有厚度较大、结构较简单、分布广等特点。 早二叠世晚期下石盒子组以后，本区主要为半湿润-干燥气候条件下的陆相沉积，无煤层发育。 河北工程大学硕士学位论文 8 2.3.1地层 邯郸矿区为半掩盖区，基岩多出露在紫山及其边缘，大部分地区均为第四系覆盖，地层由老到新有：奥陶系、石炭系、二叠系及新生界35-40，见表2-1。现分述如下： （1）奥陶系（O） 与寒武系整合接触。 峰峰组（O2f） 为煤系地层基底，地表未出露，由灰、青灰色、深灰色厚层状灰岩夹白云质灰岩、角砾状灰岩、花斑状灰岩、薄层泥灰岩组成，灰岩中见缝合线构造。本组厚度155m左右，岩溶裂隙发育，按岩性可分两段。 下部：（奥陶系七段）：为灰色、深灰色、浅灰色巨厚中厚层致密灰岩，微晶隐晶结构，夹白云质灰岩、花斑状灰岩、条带状灰岩及少量薄层泥灰岩、大理石化灰岩，局部夹石膏层，顶部有角砾状灰岩，灰岩中局部具缝合线构造。灰岩夹肉红色薄层白云质灰岩，具不发育的花斑状结构。厚度4069m。 表2-1 区域地层简表 Table 2-1 Summary of the regional stratigraphic 地 层 系 统 主 要 岩 性 特 征 第四系（Q） 不整合于下伏各地层之上，广泛分布于全区，成分主要为冲积物、坡积物、黄土、砂质粘土及冰积砾石层。厚0224m，平均78m。 中统 (T2) 流泉组（T2l）为一套浅绿色中细粒砂岩夹薄层不稳定紫绿色泥岩。砂岩层理发育，钙质胶结。一般厚106225m，平均200m。 和尚沟组（T1h）以紫红色薄层、中厚层细砂岩、粉砂岩为特征，砂质胶结，顶部砂岩内偶含泥岩碎片。一般厚233m左右。 三 叠 系 （T） 下统(T1) 刘家沟组（T1l）以紫红、浅紫色细砂岩为主，夹23层紫色砂质泥岩，细砂岩中含有砾石，钙质胶结。一般厚476m左右。 石千峰组（P2sh）下部以紫色砂质泥岩、泥岩为主，夹薄层紫色细砂岩，中部以细砂岩为主，上部为砂质泥岩、细砂岩及泥岩互层。一般厚210270m，平均250m。 二 叠 系 (P) 上统(P2) 上石盒子组（P2s） 由下至上分为四段。第一段以中粗粒砂岩、细砂岩、砂岩、砂质泥岩为主，泥质胶结，成分以石英为主；第二段以灰白色长石石英砂岩为主，硅质胶结，致密坚硬；第三段为泥岩和砂质泥岩互层，中夹细砂岩或粉砂岩；第四段为泥岩和砂质泥岩组成，钙质胶结，成分以石英为主。一般厚375600m，平均470m。 第2章 区域地质背景 9 续表2-1 地 层 系 统 主 要 岩 性 特 征 下石盒子组（P1x） 以黄、棕、紫红色泥岩为主，夹有灰绿、紫红色薄层细、中粒砂岩和铝土泥岩，底部为灰色、浅黄色中粗粒石英砂岩。一般厚20-60m，平均30m。 下统(P1) 山西组 (P1s) 地层上部为深灰、灰色中粗粒砂岩及砂质泥岩，下部以灰黑色砂质泥岩为主，夹灰色砂岩。一般厚5095m，平均60m。 上统 (C3) 太原组(C3t) 为一套黑、黑灰色泥岩，灰、浅灰色砂质泥岩及灰、灰白色中细粒砂岩互层。一般厚90120m，平均115m。 石 炭 系 (C) 中统 (C2) 本溪组(C2b) 中下部为灰白色鲕状铝土岩，上部为浅灰色细砂岩或粉砂岩。一般厚035m，平均25m。 中统(O2) 峰峰组（O2f）奥 陶 系 (O) 下统(O1) 主要岩性为白云质角砾岩、花斑灰岩、纯灰岩及角砾岩、姜黄色泥灰岩、钙质页岩。平均630 m。 上 统(3) 中 统(2) 寒 武 系 () 下 统(1) 主要为灰紫色竹叶状石灰岩、黄色页岩及薄层灰岩互层、灰色厚层鲕状灰岩等。平均550m。 震旦系（Z） 主要为石英砂岩或砂质泥岩，交错层理发育。 上部（奥陶系八段）：深灰色、浅灰色厚层夹中厚层、巨厚层微晶灰岩或花斑状灰岩，泥质含量较高。顶部夹多层黄褐色、杂色中厚层角砾状灰岩。厚度约100m。 （2）石炭系（C） 与奥陶系呈平行不整合接触。 1）中统（C2） 本溪组（C2b） 与下伏奥陶系峰峰组假整合接触。 一般厚035m，平均25m。 岩性大致可分四部分： 底部为紫色、灰色铝土质泥岩、粉砂岩，具鲕状结构。夹赤铁矿层（山西式铁矿）一般厚0.200.50m，局部为含铁砂岩,含铁量很低。 下部为灰色、紫褐色铝土质泥岩，粉砂岩及中细粒砂岩，具鲕状结构，含少量植物化石。 中部为本溪灰岩及煤层，灰岩为深灰色，隐晶结构，致密块状，含少量筳科河北工程大学硕士学位论文 10 及其它动物化石，含不规则团块状燧石。 上部为黑色、深灰色粉砂岩、细粒砂岩、泥岩、普遍含铝土质，具鲕状结构，发育水平层理及缓波状层理，含少量植物化石。 2）上统（C3） 太原组（C3t） 与下伏本溪组整合接触。 一般厚90120m，平均115m。 本组为研究区主要含煤地层，以浅海相、滨海相、过渡相为主，底部以灰、灰黑色粉砂岩、细粒砂岩与本溪组为界。 本组岩性以浅灰、灰、深灰、灰黑色泥岩、粉砂岩、细粒砂岩为主，夹灰岩7层，含煤12层。本组含丰富植物、动物化石；微细层理，水平层理发育。 灰岩自下而上分别为：下架灰岩、大青灰岩、中青灰岩、小青灰岩、伏青灰岩、野青灰岩和一座灰岩。其中厚度较稳定者4层，分别为大青、中青、伏青、野青灰岩。灰岩一般为深灰黑灰色，可见大量海百合茎及蜓化石。 可采及局部可采煤层有4#、6#、7#、8#、9#煤，其中6#、7#煤层为本组主要可采煤层，不可采或零星可采煤层有3#、4下#、5#、5上#、6下#、7上#、7下#煤层。 （3）二叠系（P） 1）下统（P1） a山西组（P1s） 与下伏石炭系太原组整合接触。 一般厚5095m，平均60m。 本组由浅灰灰白色中粗粒砂岩、细粒砂岩，深灰色粉砂岩、泥岩及煤层组成，含煤3层。上部上煤层不可采，1#煤层局部可采，下部为厚而稳定的2#煤层，为本区主要可采煤层。本组按岩性大致可分为三个沉积旋回： 底界至2#煤层顶板：一般厚度10m。底界粉砂岩、细粒砂岩或灰白色中粒砂岩（相当于北岔沟砂岩）与太原组分界。向上为黑、白相间粉砂岩、细粒砂岩，具波状层理和透镜状层理，含较多植物化石及菱铁质结核。2#煤层直接顶板为深灰色含丰富植物化石的粉砂岩，可相变为中、细粒砂岩。 2#煤上部砂岩到1#煤顶板：一般厚15m。1#煤层间接顶板为浅灰、灰白色厚层状中、粗粒砂岩，发育斜层理，层面富含炭屑及白云母片，含泥质包裹体，夹镜煤条带。向上为深灰色粉砂岩、泥岩，局部相变为中细粒砂岩。 1#煤上部砂岩到本组顶界：一般厚40m，为灰色、灰白色厚层细粒砂岩、中粒砂岩夹粉砂岩，局部地段含铝土质，具鲕状结构，含菱铁矿结核，中下部夹三层薄煤。1#煤层直接顶板为灰色粉砂岩或细粒砂岩，含椭圆形菱铁矿结核，含较多植第2章 区域地质背景 11 物化石。 b下石盒子组（P1x） 与下伏山西组整合接触。 一般厚2060m，平均30m。 本组底部以浅灰灰白色厚层含砾粗粒砂岩（相当于骆驼脖砂岩）与山西组分界，底界砂岩含泥质团块，局部夹微带紫色粉砂质泥岩，风化后较松散。上部为铝土质粉砂岩、泥岩及细粒砂岩，具鲕状结构，颜色有一定变化，主要为灰、灰绿色，植物化石较少，偶夹煤线，局部含砾。北部粉砂岩及铝土质泥岩中普遍含赤铁矿大鲕粒，集结成瘤状、葡萄状集合体。 2）上统（P2） c上石盒子组（P2s） 与下伏下石盒子组整合接触。 一般厚375600m，平均470m。 本组共分四个岩性段，岩性特征如下： 一段：底部以灰绿、灰白色厚层中粗砂岩、含砾粗粒砂岩与下石盒子组分界，砂岩具斜层理，含泥质团块，风化后较松散。 下部为灰绿、灰、紫花斑色铝土质粉砂岩、泥岩及薄层细粒砂岩，具鲕状结构，含有少量植物化石，夹三层灰白色厚层含砾石英砂岩，北部以紫色为主且含豆状铁质结核。 中部为灰白色厚层状具斜层理的含砾粗粒石英砂岩，具斜层理，一般厚815m。 中上部为灰色、灰绿色、紫色铝土质粉砂岩、泥岩夹中及细粒砂岩，局部夹灰白色厚层石英粗粒砂岩。局部泥岩具鲕状结构，局部含少量植物碎片化石。 二段：本段以中粗粒砂岩含量高为主要特征。 底部以灰白色、灰微带紫的厚层含砾石英粗粒砂岩与一段为界，砾石多为石英岩、硅质岩等，成层分布。具韵律分选的大型斜层理，一般厚40m，质地坚硬，可作磨石材料，普遍沉积，是良好的标志层。中上部为灰绿、紫花、灰黄等色铝土质粉砂岩、细粒砂岩、泥岩及灰白色厚层含砾石英砂岩，砾石多为石英岩、硅质岩等，成层分布，粉砂岩具鲕状结构。上部夹数层灰白色长石石英砂岩，具大型斜层理。 三段：底部以灰微带浅紫、灰白色厚层含砾石英砂岩与二段为界。 本段岩性为灰紫、紫花、灰黄、灰绿色粉砂岩夹灰白色、浅灰色细粒砂岩、厚层中粒长石石英砂岩。局部含铝土质、具鲕状结构，局部夹砖青色粉砂岩或薄层细粒砂岩。 河北工程大学硕士学位论文 12 四段：本段厚约165m。 本段岩性为紫色、紫花色、灰黄色粉砂岩、细粒砂岩夹数层灰白色厚层状含砾粗粒砂岩。 底部以灰白色、灰黄色厚层含砾粗粒砂岩与三段分界，砂岩中含有泥质团块，具不清晰的韵律分选。 顶部的紫红色、暗紫色粉砂岩、细粒砂岩普遍沉积。 d石千峰组（P2sh） 与下伏上石盒子组整合接触。 一般厚210270m，平均250m。 底部以黄色、灰绿、紫灰色中厚层含砾粗粒砂岩与上石盒子组分界，局部相变为细粒砂岩、粉砂岩。一般厚34m，砾石为石英砾，砾径520mm。其上为厚1020m的紫灰色泥岩、砂质泥岩。 下部为砂、泥岩互层，砂岩多为浅灰色，细粒中厚层状，成分以石英、长石为主，含云母较少，颗粒分选较好，磨圆度一般，钙质胶结，交错层理及波状层理较为发育，泥岩一般为鲜红色或紫红色，含有较多瘤状钙质结核，厚自10cm至12m不等。 上部主要为紫红色薄层状泥岩，夹灰色细粒砂岩及青灰色钙质泥岩薄层，局部含大量钙质结核，泥岩层面含大量细碎云母片，钙质泥岩一般厚1020cm，性较软，质不纯，含有大量砂、泥质。向上与三叠系之间呈渐变过渡关系，无明显分界。 本组夹淡水灰岩（泥灰岩）3层，为灰白色，结晶程度不好，局部相变为钙质泥岩，厚0.105m，一般23m，呈团块状、不规则状、疙瘩状，成层性不好，局部可顺层尖灭，一般35层，野外极易辨认，是良好的标志层。淡水灰岩外表呈灰白色至淡青色，致密坚硬，常含有红色硅质条带。 本组地层最明显特征是含淡水灰岩及钙质结核。 （4）第四系（Q） 超覆于各时代地层之上。底部多为一层灰绿色含砾粘土或含砾亚砂土，砾石成分为石英、石灰岩及岩浆岩，磨圆度较差，砾径210cm。中下部以褐黄色粘土、亚粘土为主，含少量肉红色石英质卵石。上部厚约3050m，为松散的卵石，含少量亚粘土。卵石成分以肉红色石英岩为主，另有少量的岩浆岩及石灰岩。磨圆度好，砾径510cm。卵石、见有刨蚀凹月面、压坑、擦痕等冰碛物特征。除山坡、河床之外，均被第四系薄层黄土覆盖。厚0224m，平均78m。 第2章 区域地质背景 13 2.3.2含煤地层 研究区含煤地层基底为奥陶系中统峰峰组，主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，盖层为二叠系上统上石盒子组和石千峰组以及三叠系刘家沟组，其中2#和9#为研究区主要煤层，但因区内岩浆活动十分强烈，岩浆侵入到煤层中，使得煤层减薄，甚至被吞蚀，在西部地区形成大面积的无煤区，加之断裂构造切割煤层严重，9#煤层埋深又较大，造成了9#煤层的全区不可采，则仅剩有2#煤层为全区主采煤层，位于山西组中下部41。 （1）山西组（P1s） 位于煤系地层最上部，含煤28层，煤层平均厚度7.80m，含煤系数11.6%。其中2#煤层稳定可采，1#煤层局部可采，平均可采厚度4.37m，可采含煤系数7.1%。岩性组合特征主要由深灰色粉砂岩、泥岩和浅灰色中细粒砂岩组成，砂岩占本组厚度的40%。 山西组地层沉积是在海退渐远的大环境条件下以三角洲相为主的沉积。沉积环境决定了岩性和煤层的变化。 （2）太原组（C3t） 含煤14层，煤层平均厚度10.76m，含煤系数为9.0%。其中可采和局部可采煤层4层，为4#、6#、8#、9#煤层，平均厚度4.31m，可采含煤系数3.6%，位于太原组底部的8#、9#煤层受岩浆岩侵入影响严重。岩性主要由深灰色、灰色粉砂岩、泥岩及灰色中细粒砂岩及68层石灰岩组成。其中稳定者为野青、伏青、小青、中青、大青灰岩，是煤层对比的标志层， 太原组是以浅海入侵频繁的海陆交替相沉积，每个沉积旋回中陆相、过渡相、海相几乎齐全，但以过渡相较为发育，沉积旋回韵律明显。从太原组所含47层灰岩（或海相泥岩）在地层剖面中的分布、间距、厚度可以看出，海水侵入的间隔由下至上逐渐增大，而侵入强度逐渐变弱以至消失。 2.3.3区域构造概况 邯郸矿区位于太行山东麓，华北盆地西缘。区域构造上属于中朝准地台（）山西断隆（）太行拱断束（）武安拗断束（）武安向斜的西翼，矿区呈N-NNE向展布，褶皱与断裂的共同作用形成本区构造轮廓，见图2-2。主要褶皱有武安向斜、紫山背斜，二者近似平行排列，轴向NNE。断裂构造发育，以高角度正断层为主，其中NNE、NE向最为发育。由于断裂构造作用将矿区切割成若干小型的地垒、地堑、断块，破坏了煤层的连续性。主要断裂构造有午汲断层、显德旺断层等42-43。 河北工程大学硕士学位论文 14 （1）区域构造范围 北起涕河，南至漳河，西起煤层露头，东到2#煤层-1500m等高线。主要包括峰峰矿区、邯郸矿区、邢台矿区。 （2）区域构造基本特征 总的构造形态为单斜构造。研究区内构造特点是北北东向的高角度正断层发育，并与北西向的正断层构成地堑、地垒控制全区。发育有宽缓的向背斜构造。峰峰矿区、邯郸矿区呈复背斜构造，其它煤田基本为单斜构造形态，地层走向北北东、倾向南东，倾角1020。褶皱与断裂的共同作用，各煤田常形成地垒、地堑，并伴有次级的背向斜构造。断裂在本区构造形式中占有及其重要的地位，多以高角度正断层为主。在个别煤田内发育有滑覆构造。 2.3.4区域岩浆岩概述 研究区三叠系以前各时代的基岩地层中均发育岩浆岩，峰峰煤田的北部、邯郸矿区、邢台煤田的南部，出露较大的岩体有紫山、矿山、符山、固镇、磁山、綦村岩体等，其它以岩床、岩墙和岩脉侵入到煤系地层中。受岩浆岩不同程度的影响和破坏，煤的变质程度增高至瘦煤、贫煤和无烟煤，局部出现天然焦和吞蚀煤层。在邯邢煤田，凡有岩浆岩分布的地方均属于无烟煤区，离岩浆岩区向南依次为贫煤、瘦煤、焦煤和肥煤带；向北亦过渡到贫煤、瘦煤、焦煤和气肥煤带。这种南北水平分带现象是以岩浆岩体为中心，由近向远，岩浆体的热液作用和受岩浆的热效应影响也逐渐减弱而消失，相应的各煤层也由高变质的无烟煤逐渐过渡为低变质煤，即肥、气肥煤带。 岩浆岩呈复杂的似层状侵入中奥陶系地层，范围主要分布在宁亚邯郸断层以西，磁山流泉村以北，大都以岩床、岩墙和岩脉侵入各时代地层中，煤系地层岩浆活动较强烈的矿井有云驾岭矿、郭二庄矿、陶二矿等44。由于岩浆活动剧烈，对煤层有不同程度的影响和破坏，使煤层结构复杂、厚度变薄，可采性变差、变质程度增高（多为无烟煤），局部变质为天然焦和石墨， 研究区内自西向东出露的地层依次有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系和第四系（图2-2）。地层走向大致呈NNE，倾角1020。石炭二叠系为含煤地层，煤炭资源丰富。侵入时代为燕山中晚期。 第2章 区域地质背景 15 -0符山涉县泉-0阳邑徘徊白龙洞泉岐山陶庄煤矿紫山C-P武安C-P-0O2C-PO2綦村-0C-P邢台百泉邯郸Ar-z-0C-P12345613121110987Ar-z 图2-2 区域地质略图 1-压性断层2-先压后长断层3-压扭性断层 4-张性断层5-性质不明断层6-向斜7-背斜8-燕山期侵入岩体9-泉群10-地层界线11-震旦系及震旦系非碳酸盐岩12-寒武系奥陶系碳酸盐岩13-石炭二叠系非碳酸盐岩 Fig.2.2 Tectonic map of Regional mining area 河北工程大学硕士学位论文 16 第3章 主采煤层构造发育规律的分析 3.1云驾岭扩大区主采煤层构造发育规律 云驾岭扩大区位于武安向斜的西翼，基本构造形态为一单斜构造，走向NE，倾向SE，倾角525。构造发育情况明显受区域构造控制，构造形式以断层为主，只在第9勘探线与第10勘探线之间发育一向斜，断层将地层切割成多阶梯式的地垒地堑式构造。本区断层均为高角度的正断层，走向NNE向居多，倾角多在6580之间。现将主要构造特征分述如下45： 3.1.1褶皱 研究区仅在第9勘探线与第10勘探线之间发育一向斜，为富润庄向斜，轴向WWN-EES，轴向长度贯穿全区，幅度150350m，跨度12003000m，区内延展长度2300m。两翼倾角1832，北翼较陡，浅部陡深部缓，向西倾伏角变大。被F21断层所切。 3.1.2断层 研究区施工钻孔共穿见断层点10个，结合区域构造发育规律和邻近矿井资料，组合断层10条（见表3-1），其中落差大于100m 7条，落差50100m 2条，落差小于50m 1条，分述如下： （1）土山断层 北起西马项，向南经庄子营，为东部矿区的边界断层，全长约20km，走向N228E，倾向NW，断层断距500700m。在研究区由5-3、9-6号孔揭露，为区内为查明断层。 5-3号孔钻进至石千峰组底部450.85456.00m见到断层角砾岩及破碎带，穿过破碎带即为山西组顶部地层，缺失上石盒子组、下石盒子组地层，判定断层断距为600m左右。9-6号孔钻进至上石盒子组二段下部火成岩段1146.40m处遇断层破碎带，钻穿后直接揭露奥陶系石灰岩，断距应大于700m。 （2）F22断层 由云驾岭矿经工业广场西北部进入云驾岭矿扩大区西部，延伸至11-3孔附近尖灭，走向N60E，倾向SE，落差50100m。老钻孔由云28与6711孔控制，本第3章 主采煤层构造发育规律的分析 17 区由13-1、12-1孔控制，本区12-1孔穿见，为查明断层。 表3-1断层情况一览表 Table 3-1 The schedule of fault conditions 断层 名称 倾向 走向 落 差（m） 控制情况 查明程度土