【正文】 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆采礦本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 礦區(qū)概述 井田位置、范圍 龐莊煤礦龐莊井位于徐州市九里區(qū)境內(nèi)，距徐州市中心 13km。主井地理坐標(biāo)為東經(jīng) 117176。 06′ 19″，北緯 34176。 20′ 24″，井囗標(biāo)高＋ 37m。 龐莊井田范圍幾經(jīng)變動(dòng)，最后確定為：東自 21 煤露頭起；西以夾河工業(yè) 廣場(chǎng)及第 17 勘探線與夾河礦為界；南部邊界分三段： (1)東段（鐵路煤柱以東）：以 F3斷層與王莊煤礦相鄰。 (2)中段（鐵路煤柱至第 11 勘探線）：以 F47斷層為界，斷層以南隸屬拾屯煤礦。 (3)西段（第 11 至第 15 勘探線）：各煤層－ 270ｍ水平以上急傾斜部分歸拾屯煤礦。北以 F1斷層與張小樓井相鄰。 井田東西長(zhǎng)約 、南北寬 ，面積約 。 全套圖紙，加 153893706 交通條件 徐州市地處京滬、隴海兩大鐵路動(dòng)脈的交匯 處。本礦井有礦區(qū)專用鐵路，東與京滬鐵路茅村站、西與隴海鐵路夾河寨站相聯(lián)接。徐豐公路從礦門口通過，可與蘇北、皖北、魯南、豫東各縣相通。礦區(qū)東北有京杭大運(yùn)河穿過，經(jīng)徐州煤港貫通南北。因此，龐莊煤礦水、陸交通運(yùn)輸條件極為便利 (見圖11)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆采礦本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆采礦本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 圖 11 交通示意圖 地形、地貌 龐莊井田為古黃河泛濫形成的沖積平原。沖積層?xùn)|北薄、西北厚，平均厚度 。區(qū)內(nèi)地勢(shì)較平坦，略顯西北高、東南低的趨勢(shì)。地 表標(biāo)高 +35m～ 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆采礦本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 +42m，坡度約為兩千分之一。由于幾十年的煤炭開采活動(dòng)，使地表形成大面 積 塌 陷 并 積 水 成 塘 ， 塌 陷 區(qū) 水 深 可 達(dá) 5m ～ 6m 。 礦區(qū)東南有寒武、奧陶紀(jì)石灰?guī)r構(gòu)成的為數(shù)不多的低山丘陵，大致呈 NE60.方向延展。自西向東有大、小孤山、霸王山、九里山、琵琶山。其中以九里山最高，山頂絕對(duì)標(biāo)高為 +。 水文 井田內(nèi)地表水體主要為塌陷區(qū)積水，其次有拾新河和拾屯河。 (1)塌陷區(qū)積水 積水區(qū)常年水位 +；雨季最高水位 +（ 1982 年 7 月 22 日）。 (2)拾屯河 從礦區(qū)南部露頭自西向東入丁萬河，全長(zhǎng) 13Km，為季節(jié)性河流。 (3)拾新河 1977 年 12 月銅山縣在礦區(qū)中部自西北向東南人工開挖而成，常年積水，水深 5～ 6m，河床不連續(xù)且與塌陷區(qū)積水連成一片。 除上述地表水體外，井田內(nèi)尚有零星分布的魚塘和縱橫交錯(cuò)的排水溝渠。因此，礦區(qū)地表水系較為發(fā)育。 氣象 根據(jù)徐州氣象資料，本區(qū)屬南溫帶魯南氣候區(qū)，具有長(zhǎng)江流域和黃河流域氣候過渡的性質(zhì)，日照充足，年降水量充沛，冬寒干燥，夏熱多雨，春、秋季短，并有寒潮、霜凍、冰雹、旱風(fēng)等自然災(zāi)害。 (1)降水量 由于本區(qū) 地處中緯度副熱帶和暖溫帶的過渡區(qū)，因此，降水有集中性高、年變化大的特點(diǎn)，平均年降水量 ，最大 (1958 年 )；最小 (1988 年 )。夏季平均雨量 (6～ 8 月 )，約占全年降水量的55％，其中以 8 月份雨量最多，形成了冬干、春秋旱頻繁、盛夏常發(fā)生旱澇急轉(zhuǎn)，易澇、易旱的氣候特點(diǎn) 。 (2)蒸發(fā)量 1440mm／年。 (3)風(fēng)向、風(fēng)速 全年多偏東風(fēng)，平均風(fēng)速 ／ s，最大風(fēng)速 ／ s (1959 年 6 月 )。 (4)氣溫 年平均氣溫 ℃。 1 月份最低，平均氣溫 ℃ 。7 月份最高，平均氣溫 ℃。 (5)凍土 凍土深度平均為 29cm。 (6)霜期 歷年平均初霜期為 10 月下旬，終霜期 4 月上旬 。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆采礦本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 地震 徐州地區(qū)地震烈度為 7 度，根據(jù) 1956 年科學(xué)出版社資料，徐州地區(qū)地震記錄始于公元 522 年，訖于 1937 年，即 1415 年間發(fā)生地震 21 次。其中破壞性地震占了 3～ 7 次。影響較大的有 1502 年 10 月 17 日地震，壞城垣民舍； 1668 年 7 月 25 日山東莒縣郯城 級(jí)地震， 1937 年 8 月 1 日山東渮澤7 級(jí)地震等。 本區(qū)屬華北地震區(qū)，距 郯廬斷裂約 100km，該斷裂帶為一長(zhǎng)期活動(dòng)的強(qiáng)地震帶 。 礦井地質(zhì)工作 (1)以往勘探工作簡(jiǎn)況 龐莊井田從 1956 年至 1999 年間，先后由 124 煤田地質(zhì)勘探隊(duì)、 169 煤田地質(zhì)勘探隊(duì)、徐州礦務(wù)局地質(zhì)勘探隊(duì)、安徽煤田地質(zhì)物探隊(duì)、西安煤科分院在井田內(nèi)進(jìn)行多 次 地質(zhì)勘探及物探工作，共施工鉆孔 232 個(gè)，工程量。完成地震測(cè)線 17 條，總測(cè)長(zhǎng) 。瞬變電磁法勘探線 46條，施測(cè)物理點(diǎn) 601 個(gè)。 (2)以往勘探工作 1956 年華東煤田地質(zhì)勘探局 124 隊(duì)在徐州九里山地區(qū)進(jìn)行普查找礦時(shí)，施工鉆 孔 34個(gè)，總工程量 。發(fā)現(xiàn)了九里山煤田。 19571963 年，江蘇省煤炭工業(yè)局煤田地質(zhì)勘探 169 隊(duì)在本區(qū)進(jìn)行勘探工作，共施工 97個(gè)鉆孔，總工程量 ，并分別于 1958 年 7月提交了《拾屯礦區(qū)精查報(bào)告 》 (包括王莊、東城、龐莊、桃園、拾屯及鄧莊六個(gè)井田 )， 1959 年 10 月提交了《拾屯礦區(qū)深部補(bǔ)充勘探報(bào)告》， 1962 年 9月提交了《東城～龐莊煤礦地質(zhì)勘探最終報(bào)告補(bǔ)充資料》， 1963 年 6月提交了《王莊煤礦地質(zhì)勘探最終補(bǔ)充報(bào)告》， 1963 年 7 月提交了《拾桃井田地質(zhì)勘探最終報(bào)告 (精查 )》，同 時(shí)在拾桃方案設(shè)計(jì)研究時(shí)將拾桃井田的拾屯區(qū)劃歸龐莊煤礦，桃園區(qū)劃歸夾河煤礦。 19781982 年，徐州礦務(wù)局地質(zhì)勘探隊(duì)對(duì)本井田進(jìn)行深部勘探，共施工鉆孔 99 個(gè)，總工程量 ，于 1982 年提交了《龐莊煤礦補(bǔ)充勘探報(bào)告》。 1986 年，徐州礦務(wù)局地勘隊(duì)在第 5 勘探線深部進(jìn)行生產(chǎn)勘探，共施工鉆孔 2個(gè)，總工程量 ，嚴(yán)密地控制了 F1斷層產(chǎn)狀要素，為頂水采煤提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。 1991 年，安徽煤田地質(zhì)物測(cè)隊(duì)對(duì)龐莊井田深部進(jìn)行了二維地震勘探。其范圍自第 13 勘探線至第 17 勘探線之間，－ 370m 水 平以下至 F1斷層，面積 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆采礦本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 ，完成地震測(cè)線 17 條，測(cè)線總長(zhǎng)度 。并于同年 10 月提交了《徐州礦務(wù)局龐莊煤礦深部水平地震開發(fā)勘探報(bào)告》。 1999 年 10 月，委托煤炭科學(xué)研究總院西安分院對(duì)龐莊井田深部的龐 4斷層至 F1斷層之間區(qū)域進(jìn)行瞬變電磁法勘探，以查明龐 龐 4 F1 F1斷層的含水層分布情況，推斷、核實(shí)上述斷層位置及含水破碎帶寬度，并查明－ 800ｍ以上的太原組四灰、十灰及奧陶系灰?guī)r水的水力聯(lián)系。完成測(cè)線 46條，施測(cè)了 601 個(gè)物理點(diǎn)，于 2020 年 2 月提交了《龐莊煤礦龐 龐 4及F11斷層帶含水性探測(cè)成果報(bào)告》。 (3)歷次勘探工作中存在的問題 1)1957 年 至 1963 年補(bǔ)充勘探工作存在的問題 ① 勘探線布置不合理，勘探線上的鉆孔控制不夠完整。 ② 由于勘探能力的限制，達(dá)到太原組地層的鉆孔太少，投產(chǎn)后再勘探，工作量重復(fù)。 ③ 基龐 9鉆孔缺煤巖層產(chǎn)狀，厚度難定； Q127 鉆孔為斜孔，但無孔斜方位，無法利用，故兩孔為廢孔。 ④ Q101 鉆孔煤層層位可以確定 ，但煤層標(biāo)高誤差太大。 ⑤ 鉆孔封閉雖按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，但未按規(guī)程要求取樣和起封檢查，評(píng)定封孔質(zhì)量。 ⑥ Q91 鉆孔封閉不良。 2)1978 年 ~1982 年補(bǔ)充勘探工作存在的問題 ① 有些鉆孔工程質(zhì)量不佳，巖煤芯采取率不高，封孔工程質(zhì)量不佳。 ② 1410孔上段無巖芯鉆進(jìn)，致使層位、厚度難以確定、構(gòu)造分析 、推斷困難，且下部又無測(cè)井資料 。 ③ 所有鉆孔均未做簡(jiǎn)易水文工作，只是簡(jiǎn)單記錄了明顯的漏水層段。 ④ 補(bǔ)勘的鉆孔，封孔均按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，但未按規(guī)程要求取樣，以驗(yàn)證封孔質(zhì)量的可靠性。 ⑤ 166孔打丟 2煤，層位判錯(cuò)。 ⑥ 136孔對(duì) 9 煤層位判斷不清。 3） 1991 年二維地震勘探工作存在的問題 ① 由于地面村莊、廠房、魚塘等障礙物的影響，使 15～ 16 勘探 線之間的地段缺乏地震資料。 ② 對(duì)勘探區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷層傾角無法做到定量控制。 ③ 資料解釋質(zhì)量不高，探查的構(gòu)造與實(shí)際存有一定差距。 4） 1999 年電法勘探工作存在的問題 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆采礦本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 ① 對(duì)斷層位置的控制有一定的局限性，可靠性差。 ② 對(duì)斷層的產(chǎn)狀要素難以準(zhǔn)確量化。 井田地質(zhì)特征 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造概況 徐州煤田位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)山東隆起區(qū)的南端，徐州復(fù)背斜的西端。若按地質(zhì)力學(xué)劃分：是秦嶺東西向構(gòu)造帶的北支和新華夏第二隆起帶的交匯部位，其東側(cè)緊鄰郯廬大斷裂。故本區(qū)是幾個(gè)大構(gòu)造帶的交匯地，構(gòu)造復(fù)雜。區(qū)內(nèi)蓋層發(fā)育，屬北方 型。中生代印支－燕山運(yùn)動(dòng)對(duì)本區(qū)影響甚大，使本區(qū)地層發(fā)生褶皺、斷裂并伴有巖漿活動(dòng)。 徐州復(fù)背斜由多個(gè)相間排列的背、向斜組成。自東南向西北分別是：棠張集向斜、大許家背斜、賈汪向斜、徐州背斜、閘河向斜、肖縣背斜、九里山向斜等。每一個(gè)背、向斜由更次一級(jí)的背、向斜組成復(fù)式背、向斜。就單一褶曲而言，一般北翼較緩，南翼較陡，局部直立甚至倒轉(zhuǎn)，并伴生有與褶曲軸大致平行的高角度逆斷層、逆掩斷層出現(xiàn)。 區(qū)域地層沉積缺失奧陶系上統(tǒng)、志留系、泥盆系及石炭系下統(tǒng)。除震旦系與寒武系、奧陶系與石炭系呈假整合接觸關(guān)系、第四系與其它各時(shí)代 的地層之間呈不整合接觸關(guān)系外，其它各地層皆呈整合接觸關(guān)系。 徐州地區(qū)的巖漿巖活動(dòng)大致分為三期：即晚元古代末的輝綠巖類侵入，燕山中～晚期的中酸性～中基性巖漿巖活動(dòng)、燕山晚期～喜山期的基性～超基性巖漿巖活動(dòng)。在徐州復(fù)背斜的分布大體沿桃山集－徐州－賈汪一線以東出露的全為基性巖；該線以西出露的主要為中性～中酸性～酸性火成巖，這正是徐州利國(guó)鐵礦和斑井銅礦的成礦母巖。本井田的太原組地層及鄰區(qū)的垞城礦太原組地層亦見有煌斑巖、輝綠巖類的巖墻、巖脈侵入，而井田西北部的張集礦則見有大面積的中酸性火成巖。 井田地層 (1)地層 井田內(nèi)無基巖出露，現(xiàn)據(jù)區(qū)外露頭及鉆孔揭露資料，井田地層自下而上為： 1)寒武系 (€ ) 井田鉆孔未見，僅在礦區(qū)外圍群山有出露。主要分布于徐州復(fù)背斜的軸部，與下伏地層震旦系 (Z)呈假整合接觸。下部以砂頁巖為主，夾薄層狀灰?guī)r；中、上部由中～厚層狀灰?guī)r組成。 2)奧陶系 (O) 僅見于少數(shù)鉆孔，是徐州復(fù)背斜構(gòu)造的兩翼地層主要組成部分。也是煤 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆采礦本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 系地層的沉積基底。區(qū)內(nèi)只發(fā)育有下統(tǒng)和中統(tǒng)，上統(tǒng)缺失。 ① 奧陶系下統(tǒng) (O1) 與下伏地層寒武系呈整合接觸關(guān)系。 下部由中厚層竹葉狀白云巖、泥質(zhì)白云巖、頁 片狀泥質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)白云巖及厚層狀灰?guī)r組成。 上部的馬家溝組則由中厚層～巨厚層的豹皮狀灰?guī)r組成，頂部夾有紫灰色薄層鈣質(zhì)白云巖，厚 450～ 530m，平均 484m。 ② 奧陶系中統(tǒng)閣莊組 (O2g) 厚 ～ 平均 68m。由青灰～黃灰～灰色薄～中厚層鈣質(zhì)白云巖 、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖組成。 3)石炭系 (C) 本系地層僅發(fā)育有中統(tǒng)和上統(tǒng)，下統(tǒng)缺失。 ① 石炭系中統(tǒng)本溪組 (C2b) 本組地層厚 ～ ，平均 ,假整合于奧陶系之上。是在奧陶系中統(tǒng)之后地殼整體長(zhǎng)期上升、剝蝕夷平的基礎(chǔ)上廣泛 海侵的淺海相沉積。其巖性自下而上為： 下部為紫色、灰綠色頁巖 (相當(dāng)于華北山西式鐵礦層位 )，含鐵不均勻，厚度較小，一般在 6m左右，系本組與下伏奧陶系分界之標(biāo)志層。 中部為淺灰色鋁土質(zhì)頁巖，厚度多小于 5m。 上部為淺灰色厚層狀石灰?guī)r，含黃鐵礦，夾透鏡狀頁巖，厚約 16m。 ② 石炭系上統(tǒng)太原組 (C3t) 本組地層厚 ～ ，平均 。為本區(qū)主要含煤地層之一。整合于本溪組之上，為海陸交互相沉積，主要由灰白～灰黑色的灰?guī)r、頁巖、砂質(zhì)頁巖組成，夾極不穩(wěn)定～穩(wěn)定薄煤 7～ 10 層，可采 2 層。各 層石灰?guī)r中常含有豐富的蜓科、腕足類及海百合化石。 4)二迭系 (P) 區(qū)內(nèi)二迭系地層沉積有下統(tǒng)山西組、下石盒子組，上統(tǒng)上石盒子組。 ① 二迭系下統(tǒng)山西組 (P11S) 本組地層厚 ～ ，平均 。為本區(qū)主要含煤地層之一。整合于太原組地層之上，為近海河湖沼澤相沉積。主要由灰色頁巖、砂質(zhì)頁巖、灰色粉砂巖及石英砂巖組成。中、下部以石英砂巖為主，其次為深灰～灰白色頁巖、砂質(zhì)頁巖組成。夾穩(wěn)定～極不穩(wěn)定的薄～中厚煤層 4～ 6 層，其中7,9 煤為穩(wěn)定可采煤層，各煤層上、下的頁巖中常含有保存較為完整的植物化 石，常見有櫛羊齒、楔葉木、輪木、丁氏蕨等。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆采礦本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 ② 二迭系下統(tǒng)下石盒子組 (P12 x)