鹤壁矿区地质概况

1、鹤壁矿区地质概况一、地理、交通位置鹤壁矿区位于河南省北部，东径113 59 23 一114 45 12,北纬 35 26 00一36 02 54 。东与安阳市的内黄、滑县连接，南与新乡市 的延津县、卫辉市毗邻，西邻安阳市的林州市，北接安阳市的安阳县、汤阴 县。现辖三区（淇滨区、山城区、鹤山区）、两县（浚县、淇县），全市14 面积2182平方公里。京广铁路、107国道、京珠高速公路、鹤濮高速公路、 壶台公路从境内中部穿过，交通非常方便。二、地形地貌鹤壁矿区地势总体南高北低，西高东低，地表被第四及第三系地层所覆 盖，井田南部及东部分布着起伏较小的低缓丘陵。丘顶多为第三系粘土或砾 岩组成，在丘岗之间

2、发育了冲沟坳地和平坦谷地。此外，在井田北部铁路两 侧分布有连片的芦苇沼泽地。三、地层鹤壁为华北地层区，京广铁路以西为基岩分布区，广泛分布寒武系、奥 陶系、第三系等地层，太古界、震旦系、石炭系、第四系分布较少。京广铁 路以东大面积第四系分布，寒武系、第三系零星出露。大地构造处于新华夏 系华北坳陷之西部和太行山隆起的东南边缘，其特征以断裂为主，褶皱不发 育。区内岩浆岩主要分布在西部山区，元古代有一些伟晶岩、细晶岩、辉绿 岩、角闪闪长岩、角闪钠长岩，燕山期为中性侵入岩，喜山期为基性、超基 性喷出岩和侵入岩。现将被钻孔揭露的地层由老至新叙述如下：（一）奥陶系中统马家沟组（O2）马家沟组灰岩为含煤建造沉

3、积之基底。井田内无出露，西山出露良好， 研究较细。其岩性可分七个岩性段，其中第一段为贾旺页岩，第二、第四、 第六段为角砾状灰岩，第三、第五、第七段为灰深灰色中厚层巨厚层之 纯质石灰岩，含角石及松旋螺等化石，全厚450米左右。（二）石炭系（C）中统本溪群（C2）底部为浅灰紫色鲕状豆状铝质泥岩；下部为灰色泥岩及砂质泥岩，中夹 透镜状灰岩；中部为灰色细一巨粒硅质胶结的石英砂岩；上部为深灰及灰色 泥岩、砂质泥岩，含铝质，具鲕状结构，产植物化石碎片，偶夹薄煤。煤层 发育不稳定，亦不可采。灰岩中含 化石，与其下伏的马家沟组灰岩为平 行不整合接触。地层厚1528米，一般厚2325米。上统太原群（C3）太原群

4、地层由砂岩、砂质泥岩、石灰岩及煤层所组成。砂岩：下部砂岩灰色，粉粒一细粒一中粒结构，矿物成份以石英、长石 为主，胶结物以钙质为主，中部砂岩灰色及灰色微发褐，细一中粒结构，矿 场成份以石英为主，胶结物以泥质为主，上部灰色发褐，细一中粒结构，顶 部以石英、长石为主，含菱铁质凝块，底部含长石较多。胶结物以钙泥质为 主。砂质泥岩及泥岩：下部砂质泥岩及泥岩，深灰、灰黑至黑色，底部为浅 灰色，含黄铁矿结核及植物化石，底部富铝质，偶具鲕状结构C3L3灰岩 底板为黑色浅海相钙质泥岩，含大量动物化石。中部砂质泥岩及泥岩，深灰 色、灰黑至黑色，致密性脆，含黄铁矿结核及植物化石。上部砂质泥岩及泥 岩为深灰一灰黑色、

5、致密性脆，局部夹碳酸钙质鲕粒及透镜状菱铁质泥岩， 含黄铁矿结核及植物化石碎片。石灰岩：太原群含石灰岩9层，自下而上为C3L1至C3L9。其中C3L8、 C3L5、C3L3、C3L2四层发育较好，C3L9、C3L4、C3L1三层灰岩发育次 之：以C3L7及C3L6石灰岩发育最差，仅个别钻孔所揭露。据钻孔资料C3L8、 C3L5、C3L3、C3L2诸层灰岩的平均厚度分别为5.74米、1.65米、2.57米 及7.19米。在井田西南角浅部。75-10孔至77-22孔一带，C3L8灰岩受河 流同生冲蚀，被河床粗砂岩替代，缺失C3L8灰岩。灰岩为为深灰一灰黑色。其中C3L1、C3L3下部、C3L5下分层

6、、C3L6、 C3L7及C3L9均含泥质，含燧石结核的有C3L2、C3L3、C3L4、C3L5、 C3L8等层石灰岩，其中C3L2含燧石结核最多，C3L2、C3L5及C3L8 等层石灰岩常驻具缝合线构造，缝合面上常含碳质。灰岩中产丰富的蜓科、 腕足类、珊瑚、海百合茎等动物化石。煤层：太原群所含煤层为一煤组，共含煤八层。自下而上依次为一 1、一 2、一 4、一 5、一 6、一 7、一 8、及一 9煤， 即除去C3L3灰岩不压煤 外，其它各层灰岩均压煤，在八层煤中，发育较好的为一1煤。在煤层顶底板附近的泥岩、砂质泥岩中，含丰富的植物化石，主要为鳞 木、羊齿、轮叶及植物根化石。本群以一 1煤底浅灰色

7、铝质泥岩为底界面，与本溪群呈整合接触。厚 101.67米151.48米，平均厚118米。（三）二迭系（P）下统山西组（P 1）山西组由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层所组成。砂岩：本组含砂岩四层，从下而上为S9、S10、S11、S12。上中部砂 岩为灰及灰褐色，局部微发绿色，中至巨粒结构，向下颗粒逐渐变细。矿物 成份以石英及长石为主，唯二1煤顶板S10砂岩含长石较多。山西组砂岩的 特点为黑褐色菱铁质凝块，沿层面富含大白云母片，胶结物多为钙泥质。泥岩及砂质泥岩：多为深灰至灰黑色，唯顶部偶具紫斑，微含铝质，具 鲕状结构。其顶为A层铝土岩。泥岩及砂质泥岩中，偶见硅质结核，常富 含植物化石。煤层：山西组所含

8、煤层为二煤组，下部含煤13层，底部的二1煤层 为本区的主要可采煤层。煤层厚度较稳定，井田内厚1.9 （13041工作面） 14.0米（11041四横川），平均厚6.75米。除二1其它煤层均不可采。山西组产丰富的植物化石，主要有细羊齿、翅羊齿、羊齿、苛达叶、芦 木、轮木、瓣轮木及楔叶等完整的植物化石及碎片。本组以S9砂岩底与下伏太原群分界，为整合接触，厚73134米，平 均厚89米。2下统下石盒子组（P 1）下石盒子组由砂岩、砂质泥岩、泥岩所组成。砂岩灰至灰绿色，细粗 粒结构，矿物成份以石英为主，长石含量较多，其它为绿色、暗色矿物及棕 云母片。具波状层理及斜层理，胶结物以泥质及钙质为主。砂质泥岩

9、及泥岩 多为灰及青灰色夹紫斑，含铁质结核，产植物化石。本组以S13层砂岩底与下伏山西组分界，层厚90104米，平均厚97 米。上统上石盒子组（P 2）由砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。砂岩多为灰白、灰及灰绿色，细至粗粒 结构，矿物成份以石英为主，次为长石，胶结物为钙质、硅质及泥质等。下 部有S15、S16砂岩，顶部为平顶山砂岩。在砂岩之间为青灰色、紫色、灰 紫色、灰绿色的砂质泥岩及泥岩，泥岩中偶含鲕粒、铁质结核及植物化石碎 片。本组以S15底与下伏下石盒子组分界，整合接触。地层厚591米。 2、上统石千峰组（P 2）由紫色、暗紫红色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、细砂岩所组成。砂质泥岩 中偶夹薄层石膏及泥灰

10、岩。地层厚度大于1000米，与上石合子组平顶山砂 岩顶部整合接触。（四）新第三系（N）井田内仅出露有新第三系（N）鹤壁组，其岩性主要为土黄色、黄褐色 粘土，黄褐色、灰白色粉质粘土，黄色灰色中粒泥质砂岩、浅灰色灰 白色淡水湖泊相泥灰岩、钙质粘土，薄厚层状砾岩等。鹤壁组地层厚度，钻孔揭露厚度103.25222.80米，自西向东，沉积厚 度逐渐加大。与下伏地层不整合接触。（五）第四系（Q）主要由次生黄土状砂土、褐黄色粉质粘土、褐红色粘土及砾石等组成， 厚度发育不稳定，变化在032米之间。四、地质构造（一）区域构造鹤壁煤田位于新华夏系太行山隆起带之南段东侧。东为华北沉降带，西 依太行山区。煤田呈近南北

11、方向展布。构造形迹以断裂为主，伴有发育程度 不同的褶皱，并有岩浆岩侵入和喷出岩。总的构造形态为一走向NNE、倾 向SE、倾角540的单斜构造.区域构造线展布方向以NE、NNE向为 主，近SN向断层次之。煤田南部发育EW向构造。构造线多呈雁行式，地 垒地堑构造相间出现。（二）井田构造褶曲经勘探和采掘实际控制的褶曲有三个向斜和三个背斜。张庄向斜：位于67722、771、7613、6871钻孔一线，向斜 轴为八矿与六矿的井田分界线。延伸长度2800米。轴在-350米以浅为SEE， 在-350米以深为NEE，向E倾伏。向斜轴在-300米左右被F51断层切割错 位。南翼地层走向130170，倾向4080

12、，倾角2030，匕 翼地层走向3050，倾向120140，倾角2634。该向斜已 经被1406、1408工作面和六矿的多个工作面及十多个钻孔严密控制。鹿楼背斜：位于7620、522钻孔一线，延伸长度2km,轴向NEE, 向东倾伏，倾伏角24。南翼地层走向175195，倾角24北翼地层 走向340350，倾角24。该背斜两翼对称，已经为12021、12041、 12101、12121、12141、2401等工作面以及7620、522等钻孔控制，控 制严密。桐家庄向斜：位于713、728、鹿60、7812等钻孔一线，延伸 长度1.8km、轴向NE60，深部转成EW向，向NE倾伏。该向斜褶皱舒 缓，

13、南翼地层走向170左右，北翼地层走向35020，对称性差，有 的地段褶皱不明显。南窑背斜，位于7513、7866、7813等钻孔一线，延伸长度 1.75km，向深部逐渐消失，轴向NE50，向NE倾伏。南翼地层走向190 200，地层倾角31 ；北翼地层走向330350，倾角19。该背斜 沿背斜轴及其两侧断裂发育，构造破坏严重。该背斜已为13021、11071等 工作面及75-13、78-66、78-13等钻孔控制，控制严密。扒厂向斜:位于7824、7836、785等钻孔一线，延伸长度2.0km。 轴向NE60，向NE倾斜，倾角22。南翼地层走向150180。北翼 地层走向35010。褶皱宽缓，

14、向斜南翼受F53、F53-1等大断层破坏。 该向斜浅部由煤层露头、13011、13031、23011、23051工作面以及7838、 7857、922等孔控制，控制严密。-400米以下缺乏控制。柴厂背斜：位于7851、7852钻孔一线，延伸长度1.9km。轴向 NE70，向NE倾斜，倾角22。南翼地层向180190，北翼地层走 向340355。此背斜在二1煤层露头附近被F53、F53-1断层破坏，-350 米以上背斜形态不太明显，但-350米之下形态明显。该背斜控制程度差，-400 米之下缺乏控制。（三）岩浆岩井田内岩浆岩主要分布在井田北部。岩浆岩露头见于小营村南，寺弯河 南岸的孤立小山包。7

15、621孔于孔深122.9162.5米穿过玄武岩。井下在 北翼总回风巷、北大巷等处均有揭露。其岩性均为深灰色玄武岩，具气孔构 造。气孔大小不一，无充填物，斑状结构。产状为岩脉状，并有分叉现象， 地面呈现小型岩盖。据冷泉补勘报告中记载的野外实际观测资料，玄武岩位 于第三系鹤壁组及庞村组之上或侵入其中，可见岩浆喷泉发或侵入时期应晚 于庞村组。玄武岩体上覆地层为第四系下更新统（Q1）。据此，将玄武岩喷 发的地质时代定为第三纪上新世晚期。玄武岩对围岩的烘烤及热力变质作用不强，对二1煤层的影响不大。五、煤层与煤质煤层本区的含煤地层为石炭二迭系煤系地层，包括石炭系中统本溪群、上 统太原群，二迭系下统山西组，

16、下石盒子组，二迭系上统上石盒子组，煤系 地层厚920米。主要含煤地层为太原群和山西组。太原群为一煤组含煤3一 12层，其中部分可采者2层，（一 1、一 2），山西组为二煤组，含煤13 层，其中二1煤为本区主要可采煤层。1）二1煤层位于山西组底部，层位稳定。分布在一400米以上，二1 煤层结构简单，局部地段下部含夹矸12层，夹矸为黑色泥岩，厚0.02 1.4 米。2）一 1煤层一 1煤层位于太原群底部，上距二1煤层105.10157.80米，平均131 米。局部可采。含夹石13层，厚0.020.43米，为结构中等复杂的煤层。 煤层顶板为黑色泥岩，富含黄铁矿结核。底板为灰黑灰色砂质泥岩，向下 渐变

17、为鲕状铝质泥岩。一 1煤层上距C3L2灰岩10米左右。煤质本区二1煤灰分产率为8.0023.59%，平均为14.6%，全硫含量为0.32 0.44%，平均0.40%，属特低硫煤；含磷量为0.00480.0095%，平均0.0066%， 属特低磷煤；该煤可作炼焦配煤、动力用煤和炼制型焦的原料。本区一 1煤灰分为13.1131.88%，平均为22%，属中灰分煤；全硫 含量为2.496.1%，平均4.23%，属中高硫煤；含磷量为0.01950.0248%， 平均0.022%，属中磷煤；根据我国环保有关规定，应在降灰、脱硫后使用， 该煤可作合成氮肥、动力用煤或民用燃料。四、矿井瓦斯等级、煤尘爆炸性指数

18、、煤层自燃发火倾向性和自燃发火 期、矿井煤与瓦斯突出危险性、地温瓦斯根据矿井瓦斯等级鉴定报告，瓦斯等级为 矿井。该矿二1煤层具有储气条件好，瓦斯含量高，逸散条件差，构造发育， 煤的坚固性系数低等特点，特别是在向斜轴部及其附近，断层尖灭处等地带 采煤时，应加强瓦斯涌出检测、通风和防突工作，防患于未然。煤尘及煤的自燃性（1）煤尘据本矿及相邻煤矿煤尘爆炸性测定，二1煤 爆炸危险性。（2）煤的自燃倾向根据二1煤的自燃发火期测定报告，矿井的自燃发火期为个月。地温井田范围内没有测温钻孔，缺地温资料。据开采实践，本区地温梯度值 小，地下采煤不会发生热害。六、水文地质含水层根据以往地质勘探及矿井开采实践资料，

19、井田范围内含水层共有五个， 分述如下：（1）中奥陶统马家沟灰岩岩溶裂隙含水层（O2）：奥陶系中统马家沟灰岩由泥晶灰岩、角砾状岩和白云质灰岩组成，广泛 出露于井田西部山区，向东倾斜，构成煤系基底含水层。O2灰岩含水层总 厚450米，接受大气降水补给，迳流条件好，岩溶裂隙发育，含水丰富。奥陶系灰岩含水层，距二1煤130.43186.20米，平均156.1米。由于 距二1煤层较远，对二1煤层的开采没有直接威胁。在浅部，由于煤系地层 露头被第三系底部粘土所覆盖，对煤系地层含水层的补给很微弱。在井田内， 主要是通过F53断层，当奥灰含水层抬高，造成奥灰含水层与煤系地层对接 时，对矿井构成间接充水。（2）

20、太原群二层灰岩岩溶裂隙含水层（C3L2）二层灰岩含水层，为一 2煤层的直接顶板，距二1煤层105.43156.20 米，平均128.60米，距奥灰3040m，平均33米。本区共有54个钻孔揭 露二层灰岩，其厚度为1.70米（7858孔）10.79m （大71孔），平均厚 7.19米，C3L2灰岩为灰色，显晶结构，上部夹串珠状遂石，下部炭质增加， 富含动物化石。据鹿33孔抽水资料，渗透系数K=0.03米/日，单位涌水量 q=0.00263升/秒米，水位标高116.54米，PH值为7.09，矿化度为810.58mg/1, 典型的二灰水质类型为SO4HCO3-CaMg型水。在浅部，二层灰岩露头之上，

21、大部分被第三系底部粘土所覆盖，补给条 件差，岩溶裂隙发育较差。在深部，主要通过断层接受奥陶系灰岩水补给。 开采一 1煤和一 2煤时，二层灰岩含水层成为直接充水因素。因距二1煤层 较远，对二1煤层开采没有直接威胁。太原群八层灰岩岩溶裂隙含水层(C3L8)八层灰岩含水层位于太原群顶部，距二1煤层29.9857.85米，平均 41.72米。八层灰岩厚度为0.908.00米，平均厚5.74米。本区揭露八层灰 岩的钻孔共有97个，井下巷道也有39处直接揭露八层灰岩，是开采二1 煤层的直接充水含水层。八层灰岩为深灰色显晶质灰岩，夹串珠状燧石，富 含动物化石，含裂隙岩溶水。在浅部，由于煤系地层露头被第三系底

22、部粘土所覆盖，补给条件较差。 在深部，主要通过F53断层，接受奥灰含水层的对接补给。据八矿开采实践 资料，八层灰岩在浅部岩溶裂隙比较发育，含水较丰富。向深部裂隙减少， 含水量减小，因补给条件差，以消耗静储量为主，并随着矿井开采而逐渐被 疏干。二1煤层顶板砂岩裂隙含水层(S10)二1煤层顶板砂岩含水层，泛指S10砂岩，实际上从对二1煤层的充水 作用看，则包括了二1煤层冒落高度范围之内的全部砂岩。二1煤层顶板砂岩含水层，距二1煤031.62米，平均6.28米。S10 砂岩厚1.039.5米，平均厚9.81米，为浅灰一灰褐色中粒砂岩，成份以石 英为主，钙泥质胶结，上部有时相变为砂岩与砂质泥岩互层，含

23、裂隙水。二1煤层顶板砂岩在浅部全部被第三系底部粘土所覆盖，接受补给条件 差，含水性微弱。(5)第三系砾岩裂隙孔隙含水岩组(N)第三系砾岩含水岩组，在矿区南部比较发育，尤其是冷泉井田。共有砾 岩114层，一般为56层，单层厚度为0.7086.20米，总厚度为15.63 141.60米，大致从卓坡地堑向东，成扇形展布。第三系砾岩含水岩组在垂直剖面上，按其分布范围、埋藏条件、水力性 质及对煤层的充水程度，大致分为上、下两组。上部砾岩组共有砾岩14 层，总厚0.7024.80米，接近地表，并有大面积出露，接受降水补给，具 潜水性质。由于其下部与下部砾岩组之间有厚度大、沉积稳定的粘土隔水层， 对煤层的开

24、采没有直接影响。下部砾岩组，砾岩沉积稳定，砾岩层间距小，单层厚度大，分布范围广， 裂隙孔隙发育，含裂隙孔隙水，富水性强。一般有砾岩17层，总厚14.32 116.80米。下部砾岩组主要通过将军泉西淇河河曲处河床底砾岩，接受淇河 水的补给。部分在切割比较深的沟底底部砾岩出露地区接受大气降水补给。 由于下部砾岩组大部分直接覆盖于煤系地层露头之上，对煤层有直接充水作 用，并成为煤系地层其它含水层的补给水源。砾岩含水层，由南向北发育程度逐渐变差：砾岩层数变少，厚度变小。 砾岩含水层底部粘土隔水层沉积稳定，而且逐渐变厚。由于接受补给源较远， 含水性逐渐减弱。隔水层二1煤层底板隔水层二1煤层底板隔水层，由

25、二1煤至八层灰岩之间的泥岩、砂质泥岩、砂 岩、薄层灰岩(C3L9)和12层薄煤组成。隔水层总厚29.9857.85米， 平均41.72米。其中泥岩、砂质泥岩、薄煤等弱透水层占64.2993.67%， 平均80.66%。在正常情况下，该弱透水层对阻隔八层灰岩水对二1煤的充 水作用，有非常重要的作用。二1煤层顶板隔水层二1煤层与其顶板砂岩含水层之间，有一层泥岩或砂质泥岩弱透水层， 其厚度为0 (766和7943孔)31.62米(鹿18孔)，平均厚6.28米。 但由于其厚度小，采用全陷法采煤时，一般起不到隔水作用。(3 )第三系底部粘土隔水层第三系下部砾岩含水层之下由于有一定厚度、沉积连续、稳定的底

26、部粘 土隔水层，其意义非常重大，它不但大大减小了砾岩水对矿井浅部煤层开采 的直接威胁，而且切断了二层灰岩、八层灰岩和二1煤层顶板砂岩含水层接 受大气降水的补给来源，对矿井安全生产极为有利。含水层之间的水力联系及断层导水性(1)含水层之间的水力联系各含水层之间，都具有相对稳定的隔水层，越流补给量很小。在没有断 层、陷落柱等构造因素的影响下，N砾岩、S10砂岩、C3L8灰岩、C3L2灰 岩和O2灰岩之间没有水力联系。(2)断层的导水性根据矿井开采实践，NNE和NE向的断层多为压性和压扭性断层，两 盘挤压紧密，断层面光滑平整，断层泥挤压成饼状，导水性很差。但对于 EW向的断层就应特别小心。矿井充水条

27、件(l)Q2f灰岩及C3L2灰岩水Q2f灰岩及C3L2灰岩水都是通过断层带间接给矿井充水，且流量稳 定，不易排水，在断层附近进行采掘时应留足防水煤柱，防止突水事故发生。C3L8灰岩水该含水层距二1煤近，在被巷道揭露时向矿井充水，但水量较小，容易 疏干，若在断层影响下，Q2f灰岩及C3L2灰岩水成为C3L8灰岩的补给源 时，也会发生水患。二1煤顶、底板砂岩水其水量一般为110m3/h，最大为30m3/h，容易疏干。根据以往矿井水文地质资料，矿井涌水量应包括顶底板砂岩水、C3L8 灰岩水和其它来水。矿井涌水总量为正常涌水量与其它来水之和；最大涌水 量为正常涌水量的1.25倍。采区地质情况一、采区位

28、置 采区位置：本采区位于 水平中间，主采煤层为二1煤。埋深 540785米。地面位于故县南环城公路两侧。 采区范围：东到，西为，南到,北 为。采区走向长 米，倾斜宽 米，倾斜面积 平方米。四邻关系：东为未开采的四水平，南部为未开采的三水平一采区， 北为未开采的三水平二采区，西为正在开采的二水平二采区。地面概况：采区地面地形较为平坦，多为可耕地。有一条季节性河 流从中部通过。二、地质构造本采区为一单斜构造，采区的地质构尚属简单。三、煤层及顶底板性质煤层：二1煤层赋存于山西组下部，为本采区的主采煤层。煤层结 构简单，在煤层的下部局部有一层夹矸。煤质：二1煤为黑色、金钢光光泽，均一状和条带状结构。硬

29、度小， 松散易碎，块煤较少。煤岩类型以半亮型煤为主，次为暗淡，半暗型煤。煤 质牌号为贫瘦煤（PS）。中灰分，特低硫，特低磷，中高一高热值发热量的 优质工业动力用煤。二1煤层顶板：伪顶为黑色泥岩，质软易碎，遇水膨胀，极易冒落。 层厚0.03.12米，平均厚度0.5米。直接顶为灰黑色薄层状砂质泥岩，破 碎易冒落，含植物化石。平均厚1.6米。老顶为灰色，发褐中细粒砂岩，成 分以石英为主次为长石，含大白云母片，块状结构，钙质胶结。层厚5.2 8.24米，平均厚度5.7米，局部为直接顶板不易冒落。二1煤层底板，伪底为0.02.33米的黑色泥岩，遇水膨胀。直接底 为灰黑色质砂泥岩，层状结构，层面含炭质和白云母片，富含植物化石，遇 水膨胀，局部会发生底鼓。层厚2.326.00米，平均厚度4.77米。老底为 灰褐色中细粒砂岩。成分以石英长石为主。中厚层状结构，层面含白云母星， 钙质胶结。