地质专业毕业论文经典

平禹煤电公司白庙矿矿井地质特征分析

大学资源环境学院

专业：地质

姓名：张东 学号： 指导老师： 2011年3月

日

1

煤炭资源

我国煤炭资源丰富，储量和产量均居世界前列。近年来随着国民经济的发展和综合国力的提高，石油、天然气 、水力、核电等其他能源有了较大发展，但是煤炭仍然是我国的主要能源，预计在今后50年内这种状况不会有根本性改变。进入21C要求我国煤炭工业深化改革，尽快摆粗放经营的旧模式，步入低投入高产出，高效益的良性循环轨道。煤炭工业的发展依赖于煤炭科学技术的进步，其中包括煤炭地质工程的进步，加强煤矿地质理论研究和发展煤矿地质工程技术，对促进煤炭科学技术的进步有十分主要的意义。煤炭的工程技术人员，（包括采矿、测量、建井、环保等非地质类专业的工程技术人员）掌握扎实的地质理论知识，在生产实践中不断深化对煤矿建设，生产中地质规律的知识是十分必要的。 一、矿井地质工作的目的和任务。

查明地质条件，地质条件对绝大多数矿井都有普遍意义，各矿以实际出发，抓住主要地质问题，还要满足当前，考虑长远，并能化害为利。

二、提供地质资料，地质资料是编制生产建设计划，井巷工程设计，采掘作业规程的

必要依据。

三、指导采掘生产，矿井地质人员要深入现场调查研究把工作做到掘进头和回采工作

面，指导采掘工作面工作的合理进行。

四、组织矿井勘探补充一些地质勘探工作，提高储量级别，增加矿井储量，延长矿井

寿命。

五、进行储量管理，矿井地质人员定期计算储量，进行储量管理。 六、调查伴生矿井，综合利用矿井资源的原则，提高煤的经济效益。

1

煤炭资源

第一章 矿井基本概况

平禹煤电公司白庙煤矿位于河南省禹州市西27km文殊镇境内，原为禹州市管辖

的地方国营煤矿，2004年3月被平煤集团兼并。矿井东距许昌市60km，南至平顶山市48km。本区交通方便，从禹州市有柏油路达文殊镇矿井通过5km的公路与文殊镇相连，北通登封、洛阳东经禹州市可达许昌，向南经神后镇可至郏县、平顶山等地。 另外有许昌禹州窄规铁路及平禹准规铁路为在区煤炭外运提高良好条件。 井田范围，白庙井田位于云盖山矿区的东北端，东西长2.24km南北宽2km面积4.9km2

北起二1煤层露头，南至下白谷断层，东以竹园沟断层和文殊断层为界，西北部云盖山断层以上部分以第123勘探线以西300m为界，云盖山断层以下部分以第123勘探线以东275m为界。

第二章 地 层

本井田属于云盖山煤田一部分，通过1/5000地质填图和钻探揭露的地层从老到新分述如下：

寒武系（∈）

2

煤炭资源

达500m以上，据此配合地表工作对其划分如下：

（一） 中寒武统（∈2） 1、毛庄组（∈2m）

分布云盖山井田北侧，构成二叠系含煤地层的沉积基底。精查阶段，少数水文地质钻孔控制该 层30-50m。多数钻孔至即停钻，仅水源详勘基准孔19-1揭露寒武地层

下部紫色和绿色泥岩夹薄层状浅灰色泥岩，上部为中厚层状鲕状灰岩间夹薄层状暗紫色泥岩和浅灰色薄层状灰岩互层。厚度揭露不全，大于57m，产三叶虫，馒头裸壳虫。

2、徐庄组（∈2X）

下部为紫色砂质泥岩夹粉砂岩及透镜状灰岩，与下部地层整合接触。上部为灰，深灰色厚层条带状灰岩，间夹绿色泥岩，鲕状灰岩，致密灰岩及含海绿石砂岩全厚139.60m，有河南盾壳虫，小东北虫，登封虫，毛孔野生虫，圆货贝。

3、张夏组（∈2zh）

下部为粗鲕状亮晶灰岩，生物碎屑---砾屑灰岩，富含腕足，棘皮，软舌螺三叶虫动物化石碎片。往下泥质条带增多，与下伏地层整合接角。上部为细鲕状细晶灰岩，变鲕微晶微岩，镜下可见团球粒变余残影，厚岩可能为鲕粒亮晶灰岩，全组厚度171m。 （二）上寒武统崮山组（∈3g）

岩性为灰白色中厚层状白云质灰岩，具有不明显鲕状结构，顶部风化后呈灰黑色为其特征，厚115.40m,这一个存在与否有争议的地层，暂予保留，有待进一步确定。 （三）上石炭统太厚组（C3t）

3

煤炭资源

底界以铝土层与下伏上寒武统崮山组白云质炭岩呈平行假整合接角，上界止于本组L11灰岩顶面或L11灰岩之上的海相泥岩顶面。厚44.2—101.60m，平均64.05m。本组由一套含煤层的砂岩，泥岩和灰岩组成，称为一段煤。共含灰岩11层，常见者8层；含水量煤10余层，多为薄煤层或煤线；仅一4煤偶尔达到可采厚度。绝大多当选情况下，灰岩构造煤层的顶板，岩性均为生物碎屑灰岩。该组按岩性组合分为四段。

1） 底部铝土泥岩段：浅灰色，灰色铝土泥岩。下部含赤铁矿，为紫红色，局部夹砂质泥岩及不稳定煤线和灰岩透镜体，中部大都具豆状，鲕状结构，富含黄铁矿，上部为致密块状。全段厚2.17-29.38m平均7.37m。此段局部硫铁矿富集，价值不大，铝土泥岩品位较差，仅在地表附近品位较高，系风化富集所致。

2） 下部灰岩段：由L1-L4深灰色生物碎屑灰岩，砂泥岩和五层薄煤层组成。该层厚度7.28-36.15m,平均18.72m。L1灰岩底部及顶部有薄层灰岩，砾径3-4mm；L2灰岩顶部有一层厚0.3-0.5m的硅质海绵岩，灰岩中含较多燧石结构；L3灰岩直接在一

4

煤之上；L4灰岩不稳定，局部相变为黑色泥岩。一2、一3、一4、一5煤层较稳定，其中仅一4煤层稍厚，偶尔可采。灰岩中化石以蜒科为主珊瑚，腕足类、海百合、苔藓虫、有孔虫次之。

3） 中部砂泥岩段：由灰色——深灰色砂质泥岩，中粒砂岩，两三层不稳定生物碎屑灰岩L5-L7及3-4层不稳定薄煤层组成。该段厚14.58-32.84m,平均22.56m。砂岩中含许多白云母碎片，砂质岩中常含水量有较完整的植物化石。

4） 上部灰岩段：由深灰色生物碎屑泥晶灰岩，泥晶灰岩，砂质泥岩，细粒石英砂岩及2-3层不稳定薄煤层组成，厚度5.26-25.59m,平均15.40m。L8、L9灰岩常不稳定，局部相变为砂质泥岩。

4

煤炭资源

质钙质胶结，底部粗粒并含石英细砾石。

东南坡，因岩性坚硬，风化后形成独特的单面山地貌形态。岩性浅灰色-灰色，

在白庙井田123-125勘探线附近1Km地段内，上部灰岩被中粒石英砂岩替代，硅

ａ 石千峰一段（平顶山砂岩段P22-1 ）：分布在云盖山、牛头岭、跑马岭山顶及

略呈肉红色，中粗-巨粒长石石英砂岩，石英砂岩，间夹细纱岩，砂质泥岩薄层，与下伏岩层整合接触。该段厚度71-90m，平均80m。

ｂ 石千峰二三段（P22+3）分布，在井田深部边缘，下部为灰绿色粉砂岩夹紫红色泥岩，泥灰岩透镜体，有时灰岩，泥灰岩相变为钙质胶结的泥岩，常呈球状风化，在泥岩中尚可见植物化石碎片。中、上部位为紫红色粉砂岩，砂质岩夹薄层中粒砂岩，含大量钙质结核，见有斜层理，波状层理。全层厚度150——190m，平均179 m。

24—125勘探线的砂体和其西侧的灰岩呈相交关系。此砂体在断面上呈透镜状，宽不足1km。下部为含砾粗粒石英砂岩，向上变细为中粒，顶部为细粒，具大型交错层理，厚度不足10m，在空间上呈条带状，显示潮渠沉积特征。在本区以南的大刘山----三峰山一带，也有纯净的硅质胶结的石英砂岩，说明形成潮下浅水碳酸盐同时，还有与潮汐作用有关的碎屑沉积。

以上述古地理面貌结合区域太原组的厚度，灰岩厚度和层数，都有向豫东，准南方向增厚的趋势，扒断晚石炭世海侵方向来至本区东南。太厚组含煤虽然较差，但该组的沉积为山西组时期海退末期二1煤层的形式，创造了良好的古地理条件。

5

煤炭资源

太厚组顶部，黑色海相泥岩，偶含小型腕足类化石和破碎的海百合茎，具水平层理，属弱还厚环境下的半咸水沉积。此时，陆表海已转变为半闭塞的海湾。山西组下段，向上粒度渐变粗，由灰黑色泥炭，粉砂岩与灰白色的细砂岩的微薄 互层至灰白色细砂岩夹灰黑色泥质压扁体。沉积构造相应由水平层理向上过渡镜体，缓波状层理，薄的互层层理以至压扁层理，有垂直和倾斜的生物潜穴和生物搅动的斑状构造，含少量小的瘤状菱铁质结核，具在量植物化石。这套沉积厚约5-10m，属典型的海退潮坪沉积，是海湾被充的标志。向上过渡为含根化石的沼泽相根土泥岩及二1煤岩层。二1煤层发育在海退末期，泥炭形成在海湾潮坪基础上的陆地森林沼泽中。堤滩沙不断向海的方向移动，形成进积的海岸，成煤沼泽也随之向海方向扩大。堤滩后堆积的泥炭层一般不受或很少受海水的影响，有长期的稳定的成煤条件，所以二1煤层具有厚度大，煤质好，低硫、低磷，分布广的特点。

山西组中部是一套大型决口扇形成的砂质沉积，以大占砂岩为代表，有时还夹有三角洲分流间湾中形成的二2煤层，上段为以香炭砂岩为代圾的上三角源程序平原的河道沉积。

三、上、下石盒子组沉积

（一）在本区石盒子组中，已以现海豆芽化石层位有三5煤顶，K4、K5、五2煤顶板以及八煤段中发现的2-3个层位，总计十余层，海豆芽是一种生活在半咸水海岸，附近的广盐性海生底栖动物。

（二）七煤段内发育有10余层硅质泥岩，其中七5煤附近3-4个薄层，质纯而稳定，经为硅质海绵岩。群体海绵动物生活在淡化泻湖或海滨岸附近。

6

煤炭资源

说明亦与海水有关。

（三）上下石盒子组地层具有互层层理，压扁层理，透镜层理，粉砂岩和粉砂质泥岩中，普遍存在由食泥和物和潜穴生物留下的遗迹和生物搅动构造，结合垂直层序

四、从微量元素含量以及硼镓比，锶钡比和铝钛比来分析介质的古盐度，发现石盒子组的泥岩多数为半咸水环境下的沉积。经分析，上下石盒子组的粘土矿物主要是水云母——蒙脱石——高岭石组合，也与半咸水环境有关。

（五）上下盒子组中的砂岩，如K2、K8、七3煤顶板等均含有少量的自生海绿石矿物则经常用以指海水环境或与海水密切相关的半咸水环境。

（六）石盒子组含煤地层厚度以及各煤层标志，层间距的稳定性，是典型的陆相沉积所达不到的。

（七）上下石盒子组中绝大多数较厚的砂岩层如砂锅窑砂岩，老君庙砂岩，红砂岩、四家沟砂岩、大风口砂岩等，多是细粒和中粒石英砂岩，岩屑石英砂岩，岩屑长石石英砂岩，主要粒级含量少，粒级分散，分选中等至分选差，砂岩多具反粒序，沉积构造以大型板状槽状层理最发育，多数单向，下部有时具双向交错层理。古流向南为主，砂体图长状。从粒度特征，沉积构造以及砂体图等资料表现出河流作用为主的三角洲前缘砂体沉积特征。

（八）各个三角洲旋回顶积层的分流的砂质沉积，前积层三角洲前缘分流河口与其底积层的分流间湾泥质，粉砂质之间往往存在2-3度的交角，是三角洲向海进积过程中产生的原生沉积倾角。

7

煤炭资源

经风化，此种结构即消失。

（九）三角洲前缘泥岛的存在，三角洲前砂体上发育有属于盆地内碎屑沉积的似竹叶状粘土砾岩。这是由于三角洲建设速度快，在压压实过程中砂泥质沉积物将下面尚未固结的粘土挤压上来，呈底劈状进入水盆地后又被海浪打碎簸选再沉积而成，一

（十）石盒子组沉积的古气候条件属于温暖潮湿——半潮湿气候。主要依据是紫红和灰绿相混杂的斑状泥岩是高价铁和低价铁氧化物的混合色。紫斑的含量与Fe2O3/FeO的比值呈正相关，是含铁的氧化物较丰富的物原区在潮湿一半潮湿气候下，经风化作用产生的高价铁氧化物的水化物，在介质中呈胶体状态被搬运，沉积下来，在时期成岩阶段，其中有一部分又被有面质还原为绿色低价铁氧化物所致。再者该组内含有25个化石层，见大羽羊齿植物群的某些种属，如：丁氏蕨、大羽羊齿等叶片巨大，叶全缘或浅裂，有时还有滴水尖，都是潮湿温暖气候下植物群的特征。

根据以上所述，上下石盒子组的沉积环境具有明显的过渡相特征。整个石盒子组由若干个三角洲旋回沉积交替而成，三角洲的类型属于河流为主，高建设的浅水三角洲。上下石盒子组的成煤作用，发育在三角洲。平原上，由于三角洲建设速度快，成煤沼泽难以持久存在决定了其聚煤特征是，煤层层多，侧向连续不好，煤层薄，结构复杂。发育在三角洲平原的煤层分流间湾被充填的泥炭，如三9、五2、六4、七5煤层的煤质变化大，无明显规律。尢以七5、三9煤灰分值表现最为突出。由于水动力和水化学条件不同，各煤层间也有一定差别，如五2、六4煤灰分稍低，五2煤硫分稍高。

综上所述，由于时代和成煤环境不同，只有山西组的成煤环境最佳，是太原组和石盒子组无法比拟的。

第四章 构 造

8

煤炭资源

一、区域构造

禹州市矿区位于秦岭纬向构造带北亚带中段，新华厦系第二沉降带的西缘。矿区构造轮廓与豫西地区相似，以秦岭构造带北亚带基础格架，新华厦合叠加其上，以北东向构造体系先后穿插在秦岭构造带北亚带之中，许多断裂构造留下多期活动的痕迹，是本区的突出特点。

云盖山井田位于禹县矿区西部边缘。井田的基本构造形态为走向北东，倾向南东的单斜构造，岩层走向由东北至西南呈弧形弯转，井田东北部走向NE45-50°，西南部走向NE20-30°，至牛颈山一带走向南北向，地层倾角10-15°，井田两端和深部边缘有所增大，可达35°。

整个井田构造简单——中等，两端较为复杂。区域主要是断裂构造，仅在井田西南端存在一小型宽缓牛颈山向斜，核部为三叠系红层，产状平缓，轴向略呈北西——南东，系由下白峪断层拖拽而成。

断裂构造以走向正断层为主，次为斜交正断层，逆断层罕见。

云盖山井田内共揭露断层47条，主要有下白峪断层，云盖山断层，花沟断差，祖师庙断层，牛颈山断层，韩家门断层，竹园沟断层，和文殊店断层等8条。

（一）断裂构造的特征

云盖山井田构造是豫西区域构造不可分割的一部分。构造特征和组合方式都是区域应力场的产物，都是有成因上的联系。从大区域上看以北西，东西和北东向断裂最发育，其中北西，东西向规规最大，延展最远，在云盖山井田内侧是北东向最发育，北西向次之，多具有压扭力学性质，尤以左行压扭活动表现最强。许多断层都有分岔合并现象。

9

煤炭资源

但其次一级断层的倾角很大，可达70-85°以至直立。

（二）裂隙构造特征及其应力场分析

本区断层的另一显著特征是往往伴有次一级断裂。正断层的倾角不大（38-45°），

本井田裂隙构造发育，分布最广的有北东向，北西向，南北向，东西向四组，其余北北东，北北西，北东东向，北西西向虽也有发育，但属次要地位。北东和北西向裂隙为一对共轭扭曲面。北东向裂，呈左行扭动，北西向具右行扭动，两者共同反映了一个南北向的挤向应力场。这一对共轭裂隙面有多期活动叠加。存在着近东西向的张裂隙，肯定还有一期东西向挤应力场。

东西向和南北向裂隙组也是一对共轭扭裂面，反映了北西——南东向挤压应力场。据区域应力场研究，北西——南东向挤向是南北向左行力偶派生的应力场。

（三）层间滑动

在豫西地区，特别是在二1煤层中，广泛存在着层间滑动构造。

层间滑动的强烈程度反映了本区构造特征的另一个方面。它引起煤层厚度的厚薄，变化分带，使煤层失去层理和光泽，呈粉末状，鳞片状和棱状，引起煤质恶化变软，对勘探和开采技术都有深刻的影响。

由于层间滑动引起二1煤的厚度变化，必然影响到矿井的生产条件。如本区内白庙煤矿和邻近的枣园煤矿生产条件，截然不同，后都有煤层厚度相同稳定，生产就比较顺利，正常。白庙煤矿的煤厚变化大，困难自然变多一些。

二、白庙井田构造特征

白庙井田位于云盖山矿区的东北部，其基本构造为一单斜构造。地层走向北东40-45°，倾向南东，倾角25°左右，向深部倾角局部变陡，可达28°-32°。

10

煤炭资源

井田内以断裂构造为主，褶曲构造不发育，现把井田主要断层分述如下： （一）下白峪正断层（F1）

构成云盖山矿区，也是白庙井田的下部边界断层。从西现到东北沿下白峪，里杜沟、库房沟、刘家沟、老君峒进入本井田，向东经辛庄延至区外，该断层向西由下白峪村西分岔延至寒武系地层中，为一区域性断裂。走向NE40-45°，倾向北西，北西下降，倾角40-70°，长度16Km。落差以中部里杜沟——刘家门最大，约600-1000m向两端减小至200-400m，于上白峪村西北侧5733，5739点可见到三叠纪红色砂岩与东南侧三煤段接触。在里杜沟村北1569、1570点可见三叠系紫红色砂岩与太原组灰岩构成的破碎带的平顶山砂岩。（出露长60m，宽50m）接触，从平顶山砂岩的产状分析，它是保留在断层破碎带中的一个碎裂残块。砂岩为密集的劈理分割成数成数厘米——数毫米的薄片或片，劈理一般平直，但也有扭曲拽现象，劈理产状为330°∠70°，平顶山砂岩块，被碎后呈半胶结状的碎裂石英岩，细粒状角角砾岩以及细碎砂岩，角砾较小，多有圆化，砾径为细砾一粒砂级，砾间为粉砂级细碎物充填。细碎砂岩多分布，在较大破裂面两侧，岩石破碎呈砂状。有高岭石化 现象，因此破裂面呈粉白色，紫红色条带状或色斑，为破碎带的明显外观特征。在边沟二郎庙西北坡断层出露明显。地表756、753、741、724各点见东南侧太原组，上寒武统地层与西北侧三叠系红色砂岩接触。在刘家门1235点附近，断层下盘太原组上段灰岩中，小型褶曲十分发育，宽缓，紧闭，同斜，直立，形态多样。具有左行压扭力性质。

11

煤炭资源

在老君峒——辛店——线及北东延伸部分，是在精查阶段发现并查明的。1264、2249点及TC26-1槽探均已控制制其方向，西测三叠系红色麻斑砂岩明显重复。该 断层除地表严密控制其方向外，尚有较多的钻孔控制。矿区内有204孔于728.43m,见6.71m的破碎带,三2煤层附近,与寒武系中统灰岩接触,地层缺失570m,1509孔于340.81-349.30m见断层破碎带,缺失七5煤层——寒武系上统灰岩地层650m；2708孔地孔深538.09m,见断层破碎带,缺失六、五煤段，厚约200m；2308孔于孔深649.03-699.59m见断层破碎带,缺失四、五煤段分界砂岩——寒武系上统之间地层。此外尚有0597、0612、0615等钻孔穿见，这一深部边界断层控制可靠，摆动范围不大。

（二）竹园沟断层（F15）

位于白庙井田东北端边界断层，由F15和次要断裂白庙断层F16组成。走向近东西，倾向南，倾角55-70°，西南盘下降，落差100-150m。延展长度2.5km。断层丁段1765和1768点见其东北侧太原组下段灰岩与西南侧三煤段下部泥岩接触。往东于竹园沟村东1875点见南盘平顶山砂岩与北盘的七5煤层上部泥岩沿走向接触。深部2003孔于340.36m见F16断层破碎带,地层缺失六煤段约95m;2903孔于深198.16m见断层F15,缺失平顶山砂岩段底部约30m。断层控制较好,依据充分,平面位置摆动不大。 （三）文殊正断层（F17）

F17为井田东北边界，位于文殊店西，全被黄土覆盖，根据文殊店东、西三叠系红色麻斑砂岩正走向上明显错开，以及1281孔见三、五、六煤段与出露的平顶山砂岩不连续证明此断层的存在。北端交于F15断层，断层走向北稍偏西，倾向东，倾角72°，东盘下降。2806孔于232.72ｍ见F17断层破碎带，缺失六煤段约80ｍ，落差50—60ｍ。

12

煤炭资源

出合理的构造解释。 （四）云盖山正断层

井田东北边界，在文殊店附近构造相当复杂，岩层走向由NE45°转向NE20-30°，地层，倾向加大，北东向，北西向，东西向断层相互切割，加之基岩被掩盖，只能作

位于井田中深部，系一贯穿全井田的走向正断层，分布在云盖山、跑马岭南坡，出露位置大部分被第四系覆盖，仅局部地段和用槽探可以见到。如1451、172、119、908、896点和TC164、TC164、TC17-2、TC-18-5探槽。断层地貌特征十分清晰，在贺庙——夹龙沟——白坡一带，平顶山砂岩段顺坡坡积物多，断层出露位置不清。断层走向NE40-50°倾向西北，西北盘下降，倾角45-70°，延长10Km以上，落差30-100m，由西向东落差增大，在白庙井田123-125勘探线附近最大，在往东延入陈岗区内。

该断层亦属压扭性断层。在歪坪林场附近见断层中产状160°∠75°擦痕镜面，可能属此断层的中产状75 °∠20°，沿线理方向擦痕呈缓坡状起伏。平行擦痕镜面发育10cm的厚片理砂岩，片理呈扭曲状，击之成透镜状碎片，断口呈参差刃状是受压的产物。在跑马泉一带，断裂带内平顶山砂岩段劈理化现象十分发育，频度达25m/条.构造岩分析,断层属压扭力学性质。

（五）云盖山支断层(F4)

位于井田东,走向正断层,倾向北西,落差40-50m,延长深度1000m。因仅一个钻孔揭露，控制程度很差。左右摆动的可能性很大。

三、矿井小构造

由于矿井地质工作不健全，生产中揭露的一些断层，褶曲既未上图，也未记录，现根据调查到的一些零碎资料加以说明。

13

煤炭资源

（一）小断层、

向南东。落差5-10m，延伸500 m。

2、f2正断层，分布在三东大巷80-100 m处，产状不详。

1、f1正断层，分布在井田西翼浅部，由多条巷道揭露。断层走向北东35-45°倾

3、f3正断层，分布在四东大巷300-400 m处，走向北东45°倾向南东，倾角80-83°落差大于5m，由三条探煤上山控制，该断层是否与云盖山支断层归并，还值得研究。

4、四东大巷沿二1煤顶底板掘进，东一石门。由二1煤顶底板底板方向掘进，不见顶板却见底部太原组灰岩，出现这一现象的是f3断层向东性质发生变化还是另有其他构造有待进一步研究。

另外，井田还见落差小于1m的小断层。 （二）褶曲

井田褶曲不甚发育，但沿走向大的波折还是存在。一个突出特点是煤层顶、底板是挠曲现象较为发育。

1、一西大巷250m上山一大巷内，在30-40m范围内顶板产状从160°∠38°依次变为120°∠16°、140°∠40°、105°∠29°，构成两个连续挠曲。由于顶板、底板倾向，倾角变化下协调，煤层厚度减至0.8-0.5m.

2、一西大巷500m上山贯通沿底掘进，仅一西向二西大巷掘进，低板产状以次为133°∠35°，140°∠ 46°，125°∠ 30°，在这一挠曲中部煤厚激增至15m左右。

3、一东大巷六上山西侧在40m范围内顶板产状从130°∠30°变到170°∠30°，底板产状基本保持在160°∠20°。顶板沿走向挠曲，煤厚7-8m减至2-3m。

四、构造对采掘的影响

14

煤炭资源

间滑动，节理，裂隙等构造，无不对今天煤矿开采产生重要影响。

据地质史料，本区曾经历了多次区域构造运动。但现今区域内地质构造形迹，基本保留了燕山运动以来，形成构造变动形迹。早燕山运动各期形成的断层，褶曲，层

在白庙井田，下白峪断层，竹园沟断层，文殊庙断层，构成井田边界，它形成和存在除影响附近煤层的厚薄变化和局部煤动力变质外，还复杂了断层两侧，特别是断层上盘的水文地质环境。在这断层的影响带，应力集中，岩石破碎，有利地下水富集。相同的采矿地质条件，仅有311工作面突水，只能是竹园沟断层上盘岩石破碎带富水的原因。突水将给煤矿安全生产带来困难。

云盖山断层处在井田为上下两部分。当下部开采时可能出现一矿两套生产系统。有利的一面是断层使深部抬升，煤层及其贺庙断层使123线相应地段变薄，二1煤层（1.57m-0.94m）比平均煤厚5.56m，薄了3.99-4.62m。云盖山断层带虽含水性不强，但断层影响带富水，如92年副井延伸到-10m水平，在距断层还有90m时，就发生50-60m3 /h突水。水文地质条件的变化，为矿井向云盖山下部开拓带来困难。

层间滑动构造及带来的二1煤层的煤岩流变是整个云盖山矿区的特点，二1煤为层间滑动所破碎，煤层原生结构破坏，呈粉末状，鳞片状，糜棱状。强烈的层滑运动和煤岩流变还程度不同的影响到二1煤顶、底板岩层，倾其破碎化。这种变化一是降低了煤的使用价值，二是增加了煤层顶板管理的难度。

15

煤炭资源

本井田煤层变化剧烈，具有突然增厚，变薄以至尖灭，挤灭现象，这与二1煤及顶、底板不协调褶曲，层间滑动构造，煤岩流变有关。煤层厚度的突然增厚变薄，严重影响煤矿的均衡生产，甚至也影响到顶板管理。一些煤层挤灭带给工作面的布置带来困难。如211采面西侧两个薄煤不可采区，周围多开不少探煤巷道直接影响矿上的生产效益。

井田小断层及褶曲，落差幅度不大，通常只影响工作面布置或增加掘进工程量，对采区化分一般无影响。

节理、裂隙是顶、底板分类的重要指标，煤层顶板岩石的裂隙发育，对顶板管理方法产生影响。

第五章 煤 层

一 综述

本区地层为晚石炭世太原组，二叠纪山西组，上下石河子组 ，总厚700余m，分为八个含煤段，共计含煤50层，煤层总厚10、77m，含煤系数1.5℅左右，其中可采层二1、三9、五2、六4层，平均总厚6.8m，白庙井田只采二1煤。

煤层的层间距变化情况见表，从表中可以看出，主要煤层的层间距相当稳定。如七5—六4，平均71.14m，六4—五2平均94.44m，五2—四4平均83.47m，四4—三9平均77.07m，三9—二1平均167.74m,二1—一4平均59.59m,煤层间距的稳定性。在一定程度上反映了沉积环境的稳定性，即地壳的沉降幅度与沉积物来源等方面的一致性，此外砂岩间距也比较稳定，二者均是本区煤岩层对比的依据。 二 标志层的岩性岩矿特征

16

煤炭资源

（一）太原组底部铝土泥岩 的古风化壳上，易识别，全区稳定。

（二） 太原组三分性明显，稳定可全区对比。

灰白色，浅灰绿色，下部常是紫红色，块状具鲕状和豆状结构，含黄铁矿结核，局部富集铝土矿和硫铁矿层，厚2.17——29.38m,平均7.37m。普遍存在于寒武系灰岩

上段灰岩单层厚度大，不含煤，含燧石多。中段为砂泥岩段，以黑色砂质泥岩，，中粒砂岩为主，夹两三层不稳定的生物碎屑泥灰岩，局部黑色泥岩中含腕足类，海百合茎化石,下部灰岩段,灰岩单层薄,富含蜓科化石。

（三） 山西组底部菱铁质泥岩和“波浪带”砂岩，菱铁质泥岩厚0.05——0.3m,比重大,有方解石脉,杂乱穿插。

“波浪带”砂岩，厚2——4m为深灰色薄层粉灰岩、泥岩、薄层、细砂岩互层，具细波状水平层里为其显著特点。

白庙井田主要煤层，标志层间距统计表

17

煤炭资源

勘探线 层位 71.75—七5—70.55 六4 73.48 六4—94.75 五2 82.30—五2—88.63 四4 85．92 71.65—四4—三9 69.80—83.36 77.64 74.58 74.65 141.82—三9—174.18 二1 158.00 170.21 175.02 167.74 56．97—二1—56．97 一4 59.96 65．17 57．74 65．17 171.28 177.96 177.96 169.14—81.99 172.11—77.07 141.82—82.73 83.36 81.24—83．47 69.80—89.53 75.87 88.42 75.87—94.13 94.44 71.14 75.21 69.39 73.48 123 125 127 最小——最大 平均 69.39—

18

煤炭资源

P22—1

264.01 底—K8底 246.01 135.51—K8— K5底 137．95 174．51—K5底188．53 —K2底 181.52 178.87 59.22—K2——K1底 35.74—69.41 63.33 54.70 61.25 56.24 62.21 48.25—180.99 192.66 177．64—140．38 135．51—140．38 137．95 174.51—180.99 184.35 35.74—69.41 57.40

（四）大占砂岩（K1）

中细粒岩屑石英岩砂岩：浅灰一灰色，以石英碎屑为主，次为长石和其他岩屑，砂岩经细料为主，分选中等。圆度差。层面常富含白云母片和炭屑为其典型特征，具有型板状交错层理，含泥质包体和菱铁质结核，厚度1.07-41.20m,平均16.86m,常分岔为两层,全区普遍发育,大部分有二1煤直接顶板.

(五)砂锅窑砂岩(K2)

19

煤炭资源

西组与下石盒子组分界面。

（六）大紫斑泥岩（K3）

中粗粒石英砂岩:灰,灰白色,主要有石英组成,含少量岩屑和长石,硅钙质胶结,分选差,中等,常见大型板状层理,由上而下颗粒变粗,底部含石英,燧石小砾石,局部间夹灰绿色粉砂岩和泥岩将其分为两层,全区普遍发育,厚1.29-10.01m,平均5.14m,其底界

以紫斑泥岩为主夹紫色粉砂质泥岩，灰绿色泥岩，有时红绿相间，层理不清，呈团块状。全区稳定，颜色醒目，厚1.56-17.04m,平均6.93m

(七)三9煤底含鲕状泥岩。

灰，灰绿色泥岩，下部有具紫斑和黑斑含菱铁质细鲕粒为其特征，顶部常具线理状，镜煤和根化石。鲕状泥岩，主要由粘土矿物组成，含少量石英和形状不规则的团块状褐色铁矿，厚2-5m，平均3m，是控制三9煤的良好标志，易于与其他煤层底板相区别。

（八）夹矸煤顶板砂岩（K4）

中粒长石石英砂岩。灰白，灰色，以石英为主，次岩屑和长石，中粒砂状结构，层面富含岩屑和泥砾，具有大型板状交错层理。东部发育稳定，西部常相反为砂质泥岩。厚0.52-22.50m,平均4.45m,为控制三9煤的辅助标志层。

（九）红砂炭砂岩（K5）

铁质砂质或菱铁质鲕状砂岩：为四4煤的直接顶板。灰—灰白色，细—中粒，由团块瘤状褐铁矿及石英屑组成，具微层状构造，由菱铁矿细鲕粒显示层理。全区稳定，厚度1.31-21.88m,平均5.56m。

（十）四、五煤段分界砂岩（K6）

20

煤炭资源

磨圆中等，泥质胶结。全区不甚稳定，厚2.07-14.83m，平均9.6m。

（十一）五2煤底板砂岩

中—粗粒岩屑石英砂岩：灰绿色，由石英，长石，岩屑及少量燧石组成。分选差，

中粒岩屑石英砂岩，灰，灰白色，由石英，长石及岩屑组成。中粒砂状结构，分选中等，滚圆度差。含较多鲕粒和泥质扁豆体，具大型小型，交错层理，纹理倾角较大。上部黑色粉砂岩，偶见虫穴。全区稳定，厚3-5m，是五2煤的间接底板。其与五2煤之间常有一层高岭质粘土岩，质细腻，可塑性强，风化后呈白色，亦为对比五2煤的良好标志。

（十二）柳叶炭砂岩（K7）

细粒岩屑石英砂岩：灰白色，主要有石英，岩屑组成，含少量长石和燧石。分选度好，磨圆中等，上部含炭屑，有小波状层理，具灰黑色泥岩压扁体。中部多含菱铁矿鲕粒，交错层理，下部灰黑色泥岩纹层，具有水平和断续层理。K7砂岩不太稳定，有时相变为砂质泥岩。为五2煤间接顶板，厚3.59-10.77m。平均6.76m,是控制五2煤的辅助标志。

K8为五、六煤段分界砂岩,全区发育,厚0.73-16.39m,平均7.74m,仅在122.123勘探线厚度变小变为泥岩。

（十四）硅质泥岩：黑色，致密，坚硬，贝壳状断口垂直节理发育，表面常见薄层铁质氧化物，有三—四层。

硅质泥岩仅见于七煤段中。常见夹在七2-10cm，是鉴别七煤段的重要标志。

三 煤层

5

煤及顶板上下，多达十余层，厚度仅

21

煤炭资源

厚度，七5、四4，一4则偶尔达到可采厚度；现将可采煤层二1煤叙述如下：

白庙井田内唯一的可采煤层为二1煤，此外区内尚有三9、五2和六4局部达到可采

二1煤层直接顶板，多为厚而坚硬的灰白色中粒岩屑石英砂岩，即大占砂岩（K1）井田内零星部位直接顶为深灰色粉砂岩和砂质泥岩，底板为深灰色砂质泥岩，伪底为炭质泥岩和根土岩，共厚0.76-2.05m。其下为灰色红砂岩和黑色粉砂互层厚级7-8m。

二

1

煤层层位稳定，呈不均匀的层状或连续的透镜状，煤厚变化颇大，据井田内

21个钻孔统计，煤厚0.24-12.43m,平均5.56m。其中云盖山断层以上八个钻孔的煤厚为1.57-12.43m,平均6.92m。生产巷道，揭露煤厚0.00-15.5m平均5.41m。云盖山断层以下钻孔13个，煤厚0.24m到2.09m,平均4.68m,根据采矿对煤厚划分的规定,井田应划属于厚煤层分布区。

（一） 二1煤厚变化牲特征

总的看来，井田浅部平均厚度大，深部平均厚度小，二者相差2.24m。井田二1煤厚度分布还有如下特点。

1、厚薄煤带相间分布

22

煤炭资源

井田内无论在走向上或倾向上，大范围内表现一种厚和特厚煤与薄，及中厚煤层。呈相间分布的特点，在云盖山断层上部，钻孔和生产实测资料表明，在2701孔一带有个长300m左右的厚及特厚煤层区。向西紧接着有一个约400m宽的薄至不可采带（倾下往下增厚）。再向西约500-600m又一个厚煤带，带宽300-350m。再向西又是一个厚及特厚煤带，过了123勘探线，又开始变薄。一般厚煤带个体呈东西向，厚煤带串列方向NE45°，其间是薄及中厚煤层分布从二1煤等厚线图看，云盖山断层以下也存在着这种厚薄带相间的特点，不同的厚及特厚的延伸方向与井田北东，构造线相一致。这种厚薄相间分布特点，是地史时期应力综合作用的结果，是受构造控制的。

2、煤层厚度在小范围内变化迅速。

一些特厚煤层点或薄煤点所代表的范围都不大，在一个小范围内就会发生变化。如1251孔，煤厚8.73m,沿走向向东60m煤厚就变成2.4m,变化度达10.5％。向西仅200m，煤厚为0.3m,已不可采。又如2710孔，煤厚11.07m,沿走向两侧各10m煤厚分别变为9m和8.5m,超过30m煤厚只有6m了。2302孔煤厚12.43m,而在咫尺的402、401工作面平均厚度仅3.5m,一些薄煤带也是这样,生产揭露的四个不可采块段,范围也不大,长轴一般100-150m,短轴为50-100m。这一特点，告诉我们在利用某些特厚煤点或薄煤点，进行储量计算时要特别慎重。

3、煤层厚度在走向上或倾向上呈跳跃式变化

煤层厚度沿走向或倾向不具渐变规律，而是忽薄忽厚地变化，如213下机巷，沿走向东每15m一个探煤点，煤厚分别是7.2m,6.7m,6.9m,5.2m,5.3m，8.1m，7.2m，和2.5m。沿倾向一西250m上山在250m范围，煤厚一直是在可采，不可采之间多次反复变化。这反映一个规律，即薄煤带还有厚煤，厚煤旁侧必有薄煤的特点。

23

煤炭资源

第六章 矿区水文地质

一、区域含水层及隔水层

云盖山矿区的含水层可分为松散岩类孔隙含水层组，碎屑砂岩裂隙含水层组和可溶性碳酸盐类，岩溶裂隙含水层组，三个基本类型

（一）松散岩类孔隙含水层组

在云盖山井田范围内，基岩大多裸露，本含水组不发育，仅在沟谷处有少量松散沉积物，对煤矿开采没有影响。

（二）碎屑岩类裂隙含水层

二叠系砂岩构成碎屑岩类，裂隙含水层的主体，各种砂岩总厚度可达200m，其中位于可采煤层顶板的砂岩，开采时属于直接充水含水层，拘云盖山矿区数十层抽水试验统计，除平顶山砂岩；各层砂岩单位涌水量仅为0.000346-0.1585m3/S，大多数小于0.015m3/S，特点是水压高，水量小，补给不足，易于疏干。大量生产矿井及小煤窑生产实践证明，砂岩裂隙水从没造成事故。平顶山沙岩，粒度粗，厚度大，单位涌水量为本区砂岩之冠，一般为0.01——0.11/s.m，但其主采二1煤层较远，（平均距离超过100m）对煤矿采掘的影响不大。

（3）可容性碳酸盐类岩溶裂隙含水组。

24

煤炭资源

该含水层主要由寒武系张夏组，崮山组及石炭系太原组的白云质石灰岩，鲕状灰岩，石灰岩，燧石灰岩构成，是矿井充水或突水的主要水源，太原组灰岩呈狭长条带出露，补给面积有限，除个别地段由于断层切割与下伏厚层灰岩对接，接受一定补给而水量较大外，一般富水性较弱，特别是太原组的上段灰岩更是如此。寒武系中段灰岩在矿区中，西部具有一定的出露面积，地表溶沟，溶槽，溶洞，和溶蚀裂隙发育，呈北方型岩溶和地貌特征。这类岩石中一方面因岩性脆，节理、裂隙发育，为地下水补给和岩溶发育创造了较好的条件。另一方面由于主要为白云质灰岩组成，CaO含量在50%以下,可溶性差,加之古岩溶被充填及大断裂切割,补给面积小,使其对矿井的水患威胁较太行山东麓的大水矿区大大降低,区内不同地段富水性差异很大.钻孔单位涌水量0.000718-14.64L/s.m,一般0.01-1L/s.m.岩溶水质良好,多重碳酸钙镁型,矿化度＜11g/L。地下水流向大致南向，局部地段有变化，排泄区标高+233～+290m。

2隔水层 本区各含水层间有良好的相对隔水层，自下而上为：寒武系馒头及毛庄组页岩和砂质泥岩；太原组底部铝土泥岩及中部砂泥岩；二叠系多层泥岩和砂质泥岩，在正常情况下，可隔绝各灰岩含水层和砂岩，含水层之间的水力联系。

1、寒武系页岩和砂岩质泥岩隔水层。

寒武系顶部为毛庄组上部的徐庄组下部为紫红色砂质泥岩，上部为暗紫色薄层状泥岩和浅灰色薄层状岩互层。揭露厚度大于57m。毛庄组上部的徐庄组下部为紫色砂质泥质，上部夹绿色泥岩，隔水层的存在有效地降低了寒武系灰岩水之间的水力联系，对矿井防治水具有重要意义。

2、铝土泥岩隔水层

25

煤炭资源

太原组成底部铝土泥岩段为浅灰色，灰色铝土泥岩。全段厚2.17-29.38m,平均7.37m采场厚度16.05m.下部含赤铁矿,为紫红色,局部夹砂质泥岩及不稳定煤线和灰岩透镜体:中部大都具豆状,鲕状结构,富含黄铁矿；上部为致密块状。铝土泥岩。对寒武系上部的充填使得寒武系上部灰岩的富水性减弱，整个隔水层的隔水能力增大，但是，由于铝土厚度变化较大，在中、深部水压增大或遇破碎带时，局部地段的隔水层有被突破的危险。

1、石炭系中部砂泥岩段由灰色——深灰色砂质泥质组成，中粒砂岩，两三层不稳定生物碎屑灰岩L5-L7及3-4层不稳定薄煤层组成，该段厚14.58-32.84m平均22.56m,采场厚度27.77m。砂岩中含人许多白云母碎片，砂质泥岩中含水含有较完整的植物化石，中部砂泥岩段的存在正常的情况下，阻止了碳系下部灰岩段和上部灰岩段之间的水力联系，虽然厚度较大，但层位不稳定，厚度变化较大，所以阻水能力有限。

2、二叠系泥岩隔水层

二叠系砂岩从底部的山西组到上部的石千峰组，都含有厚度不等的泥岩，砂质泥岩，炭质泥岩隔水层，使得原本能力弱的砂岩含水层内的水力联系更加的弱。但总体上看，二叠系砂岩还是属于一个弱的巨大厚含水层。

26

煤炭资源

白庙煤矿矿井突水情况表

突出 编号 时间 1 2 1981．5．30 1982．8 位置 二西800m 二西大巷西 311采面下3 1992．5．2 出口 311采面西4 1992．11．13 平巷 311假下机5 1993．1．10 巷 四水平外水6 1993．11．5 仓 四东大巷石7 1994．4．1 门 311采面下8 1995．1．22 出口11m 9 1995．8．22 西大巷迎头 -8 ∈灰 裂隙 50 +55 L8-9 裂隙 14．6 -7.2 L8-9 裂隙 59 14．6 -15.2 L8-9 裂隙 12 58 6 .5 +54.L8-9 裂隙 40 12 2 +143老空水 裂隙 1000 37．5 标高 +90 +90 +53.L8-9 裂隙 68 0 水源 L8—9 L8-9 通道 裂隙 初始 75 25 稳定 18 48 突出 突出 突水 导水突水量 备注

27

煤炭资源

401采面首10 1997．10 次放顶区 401采面流11 1988．10．18 水巷平巷 401采面下12 1993．3．3 部距切眼405m 401采面下钻孔注浆13 1999．4．8 部距切眼445m 401采面下钻孔注浆14 1999．4 部距切眼450m 钻孔注浆15 1999．6．7 同上 +17 ∈灰 裂隙 1070 封存堵 51010第一16 2003．10．7 联络巷下口 17 18 2005．5．13 切眼 -75 -77 底板水 底板水 裂隙 裂隙 48 450 -100 L8-9 裂隙 5 +17 ∈灰 裂隙 230 封存堵 +17 ∈灰 裂隙 118 封存堵 +21 ∈灰 裂隙 58 53 +21.∈灰 裂隙 95 +53 老空水 裂隙 94

2005．9．14 下机巷老塘

第七章 构造对生产、开采、采区工作面布置的影响

28

煤炭资源

5．1矿井地质的意义：

历史血的教训应注意：凡是忽视矿井地质工作，削弱矿井力量，必将阻碍煤炭生产的发展出现“一马挡道，万马难行”的局面。地质及水文地质搞不清，巷道报废，采面落空，突水淹井时有发生。相反，凡是加强地质力量，定会促进煤炭生产的持续发展，呈现“一顺百顺”的良性循环。同时地质构造不仅本身生产建设而且还对其它开采地质条件起着明显的控制作用，在研究煤厚变化，顶板稳定性，煤与瓦斯突出，岩浆侵入，岩溶陷落，地温地压等开采地质条件时，都不能不考虑地质构造因素的控制性。

地质构造对煤矿生产建设的具体归纳为以下几个方面： （1）

影响井型规模和井田地划分，构造破坏严重的矿区不能建设大型矿井，

而大型断层和褶皱枢纽往往是划分井田的自然边界。

（2）

影响开拓部署，井田内部的断层和褶皱对于开采水平的划分，运输大巷

的部署，采区划分和巷道布置等到都有直接的影响，构造破坏严重的矿井、采区、划分零乱，巷道系统复杂。

（3）

影响掘进率，构造复杂的地段，工作面布置往往不正规，需要多掘巷道，

甚至造成无效进尺，使掘进率比正常情况显著增大。

（4）

影响采面正常生产，回采工作面内出现断层，给生产造成困难，影响正

规循环作业，甚至使用权生产中断。

（5）

影响安全生产者条件，构造对矿井涌水，煤与瓦斯突出，顶板稳定性起

着明显控制作用，从而增加了井下不安全因素。

29

煤炭资源

比如，该矿总回风下山断面11m3，坡度270沿底板掘进，掘进410m，时，却见煤层，回想370m处已见节理增大、增密，当时未引起足够重视，边掘边锚喷，现确定410m处为一断层，只得在两侧开岩巷设置两个钻场，钻探已两个月延误工期已五个月，直接损失约30万元，现不得不调整方案，可见不重视地质工程，势必造成全局被动，经济损失的局面。

30

煤炭资源

31

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hhe6.html