井田地层和构造

如题所述

(一)地层

井田出露地层由老到新有:寒武系上统崮山组、长山组;奥陶系中统马家沟组、石千峰组;三叠系下统刘家沟组、和尚沟组;古近系及第四系。总厚度约2110m。其中石炭系上统太原组和二叠系上统石盒子组为含煤地层。由老到新分别叙述如下:

1.上寒武统

出露于井田南部及东部,为一套海相碳酸盐岩沉积。

1)崮山组:厚度为86~109m,平均91m。上部以灰—深灰色、厚—巨厚层状白云质灰岩为主;下部浅灰色中厚—厚层状白云质灰岩夹鲕状白云岩。局部具溶蚀现象。与张夏组整合接触。

2)长山组:厚度为109~213m,平均128m。由浅灰、灰色,薄—中厚层状白云质灰岩、泥灰岩组成,局部夹泥质条带,含燧石结核,表面具溶蚀现象。与下伏崮山组整合接触。区内凤山组保存厚度薄,岩性与长山组无明显差异,未予单独分出。

2.奥陶系中统马家沟组

仅在113勘探线以东有零星出露。井田内揭露厚度为0~38.22m,平均19m。以浅灰、深灰色厚层状角砾状石灰岩为主,隐晶质,局部夹泥质灰岩,底部为泥岩,与下伏寒武系假整合接触。

3.上石炭统

出露于井田南缘。

1)本溪组:厚度为2.93~25.89m,平均10m。由浅灰、灰、深灰色铝质岩、铝质泥岩组成,具鲕状、豆状结构,含黄铁矿结核及团块,局部含植物化石。具水平层理、缓波状及小型交错层理。本组属潟湖—海湾相沉积,层位稳定,对比可靠,为井田标志之一。与下伏寒武系(或奥陶系)呈不整合接触。

2)太原组:厚度为37.72~88.14m,平均57m。由深灰色石灰岩、泥岩、细—中粒砂岩及煤组成。与下伏本溪组整合接触。

4.二叠系

出露于井田中部及南部。

(1)下二叠统

1)山西组:为本区主要含煤地层,厚度为59.79~103.94m,平均76m。由灰、深灰色泥岩、粉砂岩、中粒砂岩及煤组成,其中下部的二1为主要可采煤层。与下伏太原组整合接触。

2)下石盒子组:下起于砂锅窑砂岩底界面,上止于田家沟砂岩底界面,厚度为293~356.22m,平均308m。由浅灰色中、粗粒砂岩、粉砂岩、含紫斑泥岩、深灰色泥岩及煤组成。划分为三—六4个煤段,其中五煤段中部的五3煤层局部可采。与下伏山西组整合接触。

(2)上二叠统

1)上石盒子组:上止于平顶山砂岩底界面。厚度为212.30~242.78m,平均224m。由灰白、浅灰色中、粗粒砂岩、粉砂岩、泥岩及煤组成。划分为七、八、九3个煤段。与下石盒子组整合接触。

2)石千峰组:厚度为285.64~343.40m,平均309m。按岩性组合特征自下而上划分为4段。与下伏上石盒子组平行不整合接触。

5.下三叠统

出露于井田北部。

1)刘家沟组:按岩石类别分为两段。一段为金斗山砂岩:10404孔揭露厚度为129.62m。红—紫红色中厚层状细—中粒岩屑质石英砂岩,夹红色薄层状砂质泥岩。具大型板状交错层理和铁质斑点。二段厚度为169.27~176.20m,平均173m。以紫红色厚层状泥岩、砂质泥岩为主,夹薄层细粒砂岩及透镜状粒屑灰岩。产植物茎干碎片化石。

2)和尚沟组:一段厚度为149.83~230.17m,平均190m。灰绿—紫红色厚层状中粒砂岩,夹紫红、灰绿色泥岩、砂质泥岩、透镜状粒屑灰岩薄层。产新芦木化石。二段厚度为119.85~127.54m,平均124m。以紫红,暗红色泥岩、砂质泥岩为主,夹紫红色细粒砂岩、粉砂岩薄层,局部夹钙质泥岩及砾状泥灰岩。

6.古近统

在井田北东隅有零星出露。11504孔穿见厚度为265.20m。岩性为红色粉砂岩和泥岩,泥岩中含少量绿斑。

7.第四系

井田内分布于冲沟两侧、小河、平地、山麓及平缓的山坡等地带。厚度为0~28.20m,平均7m。由粘土、砂质粘土、含砾砂质粘土及砾石组成。

(二)地质构造

井田的基本构造形态:井田整体为向北倾斜的单斜构造,构造形迹以正断层为主,西部为单斜,地层倾角较陡,为25°~30°,断层稀少;东部地层走向逐渐向北东偏转,倾向北西,倾角10°~15°,正断层较多,并发育宽缓褶曲;中部发育有白坪滑动构造;二1煤层附近普遍发育层间滑动构造。井田内未见岩浆岩。

褶曲跨度大、波幅小、轴向60°左右,被北东向断层错开。断层按其展布方向可分为近东西向、北东向和北西向3组,其中前两组较多,主要分布在东部。近东西向断层平行排列,少数规模较大,延伸较长,走向变化大(50°~90°),西段多呈近东西向,东段向向北偏转,断层面呈舒缓波状,倾角变化较大(50°~70°),具多期活动性;北东向断层雁行或平行排列,带有左行平移性质,规模大小不等,旁侧常伴有羽状小断层,线性特征明显,走向变化不大,断层面平直,倾角较大;北西向断层仅在井田西部揭露出一条切割二1煤层,但未出露地表,为正断层。

(三)边界条件

1.外边界

井田主要发育近东西向和北东向正断层,以及重力滑动构造。断裂构造带的发育特征是断层导水性和富水条件的重要因素之一,其发育程度见表2-1。

表2-1 断裂构造带发育程度统计表

断层带铅垂厚度变化大,影响带比内带厚,上盘影响带一般,较厚;断层内带以胶结疏松状角砾岩为主,局部见糜棱岩、碎裂岩,多数断层内带不明显;影响带中砂岩和石灰岩地层一般裂隙发育,岩心较破碎,常见方解石脉和黄铁矿晶体充填,泥岩类地层有擦痕、滑面,局部见揉皱现象;北东向正断层带具左型走滑压扭性质。

(1)北东向正断层

分布于井田中部和东北部,箕F31是初期采区的主要断层,箕F32为井田北部边界断层。经岩溶地下水动态观测和太原组上段灰岩含水层多孔抽水试验等,查明箕F31断层具有阻水性质,其依据如下:

1)沿含水层同一走向,断层两侧各含水层天然水位标高有较大的差值,见表2-2。

2)以箕F31断层为界,太原组上段灰岩含水层地下水天然流场东西部具有截然不同的特征,水位标高西部比东部高60m左右。地下水人工流场的特征,东部以副10211主孔为中心呈椭圆形的降落漏斗,而西部基本保持了地下水天然流场的特征。

表2-2 岩溶含水层天然水位标高差统计表

(2)东西向正断层

分布于102勘探线以东,二1煤层±0水平以浅范围。箕F7为初期采区主要断层,箕F4为井田南部边界断层。箕F7断层位于新峰背斜轴附近,具有一定的导水性,如副10309孔恢复曲线后期斜率变小。断层南盘上寒武统岩溶发育,在断层对口部位与太原组上段灰岩含水层接触,构成第一水平浅部的补给边界。箕F4断层内带导水性差(9号孔揭露均不漏水),南盘二叠系泥、砂岩与井田太原组上段灰岩接触,形成南部的阻水边界。箕F7与箕F4断层之间的影响带(箕F59断层也分布于该地段)岩溶裂隙较发育(如副10309孔长山组孔深214.22~248.49m,见岩溶发育带,单位涌水量达1.863L/s·m),并与西部的岩溶发育地段(据电法资料东白坪至南地之间垂深100~250m,推断为上寒武统岩溶发育带)构成近东西向较强的地下水径流带,其上的太原组灰岩含水层有脱水现象。

(3)重力滑动构造

位于98~109勘探线之间,箕F27为主滑面,滑体中发育新F13、新F11、新F10等多条滑面,箕F27有40孔控制,断层内带不发育,均不漏水,10106孔抽水被抽干,说明断层导水性差。在断层影响带有3孔漏水,占揭露钻孔的7.7%,漏失量1.20~2.40m3/h。新F13和新F11断层交会处有2孔涌(漏)水,漏失量1.63~3m3/h(其中:副9902孔由于平顶山砂岩出露,地形高,地下水补给新F13,断层带导致涌水,水量0.45L/s)。重力滑动构造影响带较发育,局部具有导水性。箕F27主滑面下距二1煤层顶界铅垂距离20(10210)~60m范围的面积约1km2,在第一水平近0.50km2。受其影响二1煤顶板砂岩一般裂隙较发育,富水性相对较好,工程地质条件变差。

井田主要发育的构造及分布见图2-1。

图2-1 郑煤集团白坪矿井田构造控制图

2.内边界

断层内带不发育,穿越断层的钻孔均不漏水。断层带是复杂的,断层带的导水性受多种地质因素所制约,在一定的条件下也存在局部导水的地段。如主孔抽水时副10205观测孔水位基本上同一时刻开始下降(副10205孔降低值27.23m),10205孔则滞后15min水位开始下降,最大降低4.65m。说明断层在副10205孔地段导水性好,天然水位标高与断层东部含水层基本一致;当主孔降深达25.97m时,在断层对口部位与上寒武统岩溶水发生了水力联系。所以,在自然条件下断层带的阻水性具有不均一的特点,阻水是相对的。当矿井疏干时直接含水层与间接含水层之间产生高水头差值(上寒武统岩溶水在第一水平静水头压力约3.0MPa左右),由于静水压力和矿压的作用,断层带导水性不断加强,使含水层之间发生水力联系,阻水断层可变为导水的通道。

箕F31断层带具有一定的补给条件,构成岩溶地下水径流带,而上盘影响带岩溶发育,富水性较强。

其余断层在影响带有少数钻孔漏水,漏失量1.20~1.63m3/h,为影响带局部有导水性的断层。分析认为,箕F32、箕F19与箕F31断层之间(断层影响带)是岩溶地下水径流地段,并和箕F31断层带构成南西-北东向的地下水径流带。但是,该地段岩溶裂隙发育较差,富水性弱。

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