1、河北能源职业技术学院1目 录摘要 .1引言 .3第一章 矿井区域概况 .4第一节 矿井技术边界 .4第二节 本阶段完成的主要地测工作 .6第二章 煤系地层 .7第三章 矿井地质构造 .10第一节 地质构造特征 .10第二节 井田内各主要构造块段的划分 .11第三节 对井田深部水平主要构造的分析、预测 .16第四章 矿井水文地质 .17第一节 矿井直接充水含水层及其主要特征 .17第二节 矿井间接充水含水层及其主要特征 .18第五章 F0 断层延展规律及其影响范围分析 .20第一节 F0 断层的实际揭露特征 .21第二节 F0 断层形成机理的认识 .25第三节 F0 断层延展变化规律 .25第四
2、节 F0 断层两盘牵引带变化规律 .26第五节 对 F0 断层变化规律的分析 .27第六节 F0 断层对煤系地层的影响 .28第六章 结束语 .29参考文献 30河北能源职业技术学院2F0 断层延展规律及其影响范围分析内容摘要：本文首先简要介绍了范各庄矿的矿井地质构造，井田内各主要构造块段的划分，井田深部水平主要构造的分析、预测，煤系地层。在此基础上介绍了 F0 断层。断层是影响煤矿生产的重要地质因素之一，在大断层附近煤岩层的产状会发生较大的变化，如煤层倾角局部变大，出现急倾斜甚至倒转等。对井田内的大中型断层的延展方向落差的变化及其影响范围等情况掌握不清会造成设计和施工的盲目性，采区不能合理划
3、分，甚至威胁安全生产。我矿的 F0 断层已揭露的最大落差为 37 米，倾角 7688度，斜穿全井田，打乱了我矿的二、三水平的生产布局，现已有多处工程揭露了该断层，我们通过地质观测取得了一些基础性资料并加以分析总结，希望对我矿今后的生产起到一定的指导作用。关键词：地质构造 煤系地层 F0 断层 延展规律 影响范围河北能源职业技术学院3引 言开滦范各庄矿是我国自行设计、施工的一座大型现代化矿井。范各庄矿位于开平向斜之东南翼，属唐山市古冶区管辖境内。井田南北走向长12.25 公里，东西最大倾斜长 3.92 公里，全井田总面积为 31.78 平方公里。从储量上看，矿井的服务年限可以达到 75 年，但随
4、着矿井开采区域的延深（伸），煤层赋存的地质条件趋于复杂，高强度的机械化开采困难越来越大。范各庄井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜，是由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东西构造带影响，主向斜轴在古冶以北发生偏转呈东西向而派生出的南北应力场形成的次一级构造。范各庄井田根据构造特征，划分为三个构造区，即井田北部的塔坨向斜区，中部单斜构造区和南部的毕各庄向斜区。井田内断层较为发育，在此重点介绍0 断层：该断层实际揭露于南四石门下部车场，根据巷道工程及钻探控制，往北一直延展到井口区附近。该断层为高角度正断层，倾向 SWW，倾角 7084。揭露的最大断层落差为 37 米，往北
5、延展落差逐渐减小，南三石门处落差为 32 米。三水平运输大巷在一道半处穿过该断层，落差为 15 米，在三水平南一石门钻探确定落差为 15 米。该断层贯穿整个单斜构造区，给采掘生产造成了很大影响。同时，在0 断层的两侧伴生有一定规模的较大落差断层。随着井田开发往深部延深，构造发育越来越复杂，断层落差增大，断层面形式多样化，对生产的影响也越来越大，0 断层及伴生构造的存在，完全打乱了二水平下半部及三水平上半部的正常生产布局。河北能源职业技术学院4第一章 矿井区域概况开滦范各庄矿是我国自行设计、施工的一座大型现代化矿井。本井田于 1955 年 4 月进行普查勘探，1958 年 6 月 21 日开始建
6、井，1964 年 10 月 21 日正式投入生产。设计能力年产 180 万吨，到 1970 年，原煤年产量即达到 196 万吨，超过原设计能力。1973 年开始矿井改扩建，在主副井西施工直达-490 米水平的混合井，新增设计能力 220 万吨年，将矿井的设计能力提高到年产 400 万吨。但由于唐山大地震及极复杂的井田水文地质条件，矿井改扩建工程一再延误，直到 1984 年新混合井才投入使用，承担二水平的提升任务。1997 年核定矿井综合生产能力 320 万吨，1997 年矿井年产量达到 325 万吨，目前矿井年产量已达到 400 万吨，四水平延深工程正在施工。第一节 矿井技术边界 范各庄矿位于
7、开平向斜之东南翼，属唐山市古冶区管辖境内，北距古冶火车站 10.2 公里，矿内铁路与京山线古冶站和林西矿接轨，有公路干线通过井田。矿井地理坐标：东经 113 度 28 分，北纬 39 度 33 分。井田南北走向长 12.25 公里，东西最大倾斜长 3.92 公里，全井田总面积为 31.78 平方公里(见图 1)。范各庄矿是开滦矿务局重要的骨干矿井之一，以其经济效益和产量占有较重要的位置。因此，范各庄矿的发展是至关重要的。从储量上看，矿井的服务年限可以达到 75 年，但随着矿井开采区域的延深（伸），煤层河北能源职业技术学院5赋存的地质条件趋于复杂，高强度的机械化开采困难越来越大。河北能源职业技术
8、学院6第二节 本阶段完成的主要地测工作随着矿井生产的逐步延深，地质条件、水文地质条件趋于复杂。因此，1987 年至 1998 年在生产过程中对矿井的地质及水文地质条件进行了大规模的补充勘探，对影响矿井安全和生产的水患问题进行了治理。十年间，施工地面地质孔 5 个，进尺 2737.35 米，井下地质孔 201 个，进尺 13237.17 米；地面水文地质探查孔 13 个，进尺 8055.14 米，井下水文孔 210 个，进尺 22496 米。通过对新获得的地质及水文地质资料的分析，对范各庄井田的地质构造、水文地质条件及煤层赋存情况有了进一步的认识。通过统计分析，重新确定矿井的地质条件的类别为：-
9、abcdeg;矿井的水文地质条件仍属极复杂类型。1992 年中煤航测遥感局航测队完成了井田范围的航测地形测量，提供了 1：2 000、1：5000、1：10000 三套井田地形图。1997、1998 年委托煤科总院唐山分院测量所在井田范围内建立了 8 个 GPS 测量点，形成了地面的测量控制系统。完成了 208 区域 10岩溶陷落柱的探查与治理。1990 年 208 皮带巷平7 孔揭露 10陷落柱，随后即对 10陷落柱开展了大规模的探查与治理。通过物探及钻探方法圈定了陷落柱的空间发育形态，研究制定了“堵一供水”结合的治理方案。共计完成 9 个主孔，24 个分支孔，总进尺 6455.77米，其中
10、主孔 3655.53 米，分支孔 2800.24 米，最大孔深 555.44 米。注入水泥及砂、石等 10026.l 吨，完成了 9 煤层底板以下 15 米至 7 煤顶板以上15 米的 50 米范围陷落柱内部及周边裂隙导水通道的封堵，消除了陷落柱内部高压水由 7、9 煤层地段发生突水的隐患，同时保证了平 7 孔的正常涌水。目前，平 7 孔出水量稳定在 17.0 米 3分钟左右。自 1998 年开始，208 平7 孔的涌水得到了充分利用，直接排至井上供生产和生活使用。完成了矿井重点延深工程如 2l、三水平井底车场、 32 皮带巷等的综合水文地质探查，保证了矿井的水平延深和工程的施工安全。在 32
11、 皮河北能源职业技术学院7带巷水文地质条件综合探查中，发现了发育在 204 车场下部 12 煤层底板砂岩中的 13陷落柱。引进了高精度采区三维地震勘探技术，完成了二水平南三南四采区、三水平南一南二采区的三维地震勘探，合计 4.12 平方公里，得到了较好效果，解决了采区内部小构造探查的技术难题。十年间，计算机和物探技术在范各庄矿地测工作中的应用进一步得到了加强。建立了水文地质数据库，年终储量计算机化，计算机绘图得到了开发应用并取得初步成果。物探技术在防治水工作及构造探查中发挥着重要作用，无线电坑透、瑞利波、电法（音频电导、电法测深、透视等）和Po-210、Po -218等探测技术在生产中得到了广
12、泛应用，并在此基础上形成了适合我矿特点的水文地质综合立体勘探方法。第二章 煤系地层范各庄井田煤系地层主要由石炭系、二迭系地层组成，其中包括中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二迭统的大苗庄组、唐家庄组。基底为经过长期剥蚀夷平的中奥陶统，上覆地层为上二迭统古冶组陆相碎屑岩。含煤建造由一套海相、过度相、陆相地层组成。一、唐山组 属石炭系中统。直接覆于奥陶系灰岩之上，与奥陶系地层呈假整合接触，平均厚度约 56 米。岩性以粉砂岩、泥岩为主，细砂岩次之，底部为鲕状铝土质泥岩（层） ，含1、 2、3 三层灰岩，以3 灰岩发育较好，层位稳定，厚度一般为 2.53.2 米，称为唐山灰岩。含 13 层不
13、稳定的薄煤线。二、开平组 属石炭系上统。上部止于赵各庄灰岩（6）顶板，下起唐山灰岩顶板，本组厚度约 52 米。岩性以细砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之，含河北能源职业技术学院84、5、6 三层质地不匀的薄层灰岩和一层局部可采的 14 煤层。本组比唐山组颜色较深，多呈深灰色，泥岩显著减少，含砂量增加，植物化石增多，黄铁矿结晶体和菱铁矿结核均较发育。三、赵各庄组 属石炭系上统。上部以 11 煤层顶板为界，下伏开平组，厚度约 86 米，为主要含煤地层之一。岩性以粗砂岩、中砂岩和粉砂岩为主，泥岩次之。含二至三层可采煤层，即 11 煤、12 煤、12 半煤。岩性与开平组相比颗粒变粗，接近陆相沉积。四、大苗庄组
14、 属二迭系下统。上部止于 5 煤层顶板，下伏赵各庄组，厚度约 67 米。本组以深灰、黑灰色粉砂岩和泥岩为主，青灰色中砂岩次之，为主要含煤地层之一。含可采煤层四层，即 5 煤、7 煤、8 煤、9 煤。6 煤层分布普遍，但不可采，植物化石的种属显著增多。五、唐家庄组属二迭系下统。上面止于 A 层顶板，下伏大苗庄组，厚度约 270 米。岩性以粗一中砂岩为主，细砂岩次之，下部粉砂岩和泥岩比较发育，间夹l4 层薄煤线。岩石颜色由下部的深灰、浅灰往上变为灰绿和紫红色，均属于陆相沉积。 范各庄井田煤系地层的形成过程均属于近海型沉积。其中石炭系的唐山组、开平组和赵各庄组属于海陆交互相沉积，二迭系的大庙庄组和唐
15、家庄组属于近海陆相沉积。整个煤系地层厚度、煤层层数旋回结构明显清晰，易于对比。从相旋回的特征分析，中石炭世地壳升降运动频繁，引起大面积的海侵和海退，沉积了一套海陆交互相地层。由于地壳运动短暂而频繁，不宜泥炭堆积，故没有形成可采煤层。在这时期地形比较平坦，海侵和海退范围广泛，沉积了三层薄层灰岩，即 K1、K2、K3 灰岩。中石炭世地层厚度较薄，约为 56 米，相施回结构清晰，易于对比。晚石炭世地层以缓慢上升为主，聚煤作用活跃，海相地层逐渐减少，过渡相地层增多，且河北能源职业技术学院9出现河流冲积相沉积。在晚石炭世早期地壳运动还比较频繁，且很不稳定，沉积了三层薄层灰岩，即 K4、K5、K6 灰岩，
16、到后期地壳运动趋于稳定，适宜植物生长与堆积形成了本井田的可采煤层，即 11、 12 煤层和局部可采煤层 12 本煤层、14 煤层。晚石炭世厚度约为 138 米，相旋回结构比较清楚。早二迭世地壳运动仍以上升为主，上升幅度由小渐大，海退范围逐渐扩大，沉积了一套近海陆相地层，湖泊、沼泽遍布，沉积了四层稳定和较稳定可采煤层（5、7、8、9 煤层） 。到二迭世中晚期，气候由温润转向干燥，不宜植物的生长。中期只形成薄煤层，到晚期聚煤作用已进入尾声。下二迭统地层厚度约为 337 米。从煤系地层形成过程来看，地壳运动在中石炭世，下二迭世是以上升为主，上升幅度由小到大，由缓慢上升到直线上升。从岩相来看，为近海相
17、一过渡相一大陆相。从成煤环境看，则为滨海平原到内陆湖泊。正是由于地壳运动由弱到强，从海相逐渐转为陆相，在这种地壳相对稳定时期，才沉积了本井田的可采煤层。 （见图 2,开滦煤系柱状图）河北能源职业技术学院10第三章 矿井地质构造第一节 地质构造特征范各庄井田位于开平煤田的东南翼。 开平煤田位于燕山南麓，煤系地层为石炭二迭系。开平主向斜是煤田的主要构造骨架，呈复式向斜构造。向斜的总体轴向为 NE 向，自古冶以北主向斜轴逐渐转为东西向。向斜两翼不对称，西北翼地层倾角比较大，局部地层倒转，发育落差及走向长度较大的逆断层或逆掩断层；东南翼地层倾角比较平缓，由北往南发育两组轴向与主向斜轴斜交或直交的短轴倾
18、伏褶皱构造：一组由杜军庄背斜、黑鸭子向斜、吕家坨背斜、塔坨向斜、毕各庄向斜及南阳庄背斜等组成；另一组出现在宋家营以南，由李新庄向斜、刘唐堡背斜组成，其规模不如前者。东南翼断层不很发育，规模亦较小，多见于褶皱构造的轴部，正断层较多，逆断层较少。 范各庄井田的主体构造为井田北翼的塔坨向斜和南翼毕各庄区域的毕各庄向斜，是由于开平向斜在发育过程中北部受青龙山东西构造带影响，主向斜轴在古冶以北发生偏转呈东西向而派生出的南北应力场形成的次一级构造。塔坨向斜在井田范围内已由钻探工程、井巷工程严密控制，向斜轴线总体呈东西向，枢纽呈弧形向北凸出。受塔坨向斜影响，往南伴生发育了北二背斜和井口向斜。毕各庄向斜主要为钻探工程控制，向斜轴呈 NW向，枢纽呈马鞍状起伏较大，沿轴线形成两个小型盆地。井田内较大的断裂构造主要分布于毕各庄向斜区域：一组是以5 大断层为主的断层带，走向呈 NNE 向。5 断层为正断层，落差达 200 余米，向北发育，一直切过唐家庄井田。5 断层为喜马拉雅运动中产生的次一级构造；另一组是以0 断层为主的断裂构造带。该断层带在三水平南二石门以南通过钻探、物探、巷道工程得到了比较好的控制，南二石门以北的延展情况及落差变化尚待探查。0 断层为5 大断层的伴生构造。第三组为毕 36 孔、84-7 孔
