邯峰矿区地质构造样式及找煤方向预测.pdf

图1邯郸峰峰矿区构造纲要图 F i g u r e1A s i mp l i f i e ds t r u c t u r ema po f H a n d a n - F e n g f e n gmi n i n ga r e a 邯峰矿区位于太行山东麓, 地跨邯郸、 磁县、 武 安地界, 北与邢台矿区相接, 南止漳河, 西自煤层露 头, 面积约9 0 0 k m 2 。 矿区内煤炭生产企业较多,煤炭开发利用程度 高, 可供接替的资源不足。 在老矿区深部通过分析构 造规律、 发育特征、 寻找控煤较浅的地垒及掀斜断块 等方法, 可以预测后备煤炭资源勘探方向。 1矿区所处大地构造位置 邯峰矿区位于华北断块区吕梁太行断块太行 山块隆 拱断束 处, 属于典型的板内构造。 从含煤岩 系构造变形分区的角度,则划归为华北赋煤区环带 变形分区组合结构的内部区中部 山西地块 过渡变 形亚区, 与东部 渤海湾盆地 伸展变形亚区相邻, 以 中生代末期以来伸展变形为基本特征。 根据 河北省北京市天津市区域地质志 , 按槽 台学说的划分方案,矿区的大地构造单元划分为中 朝准地台Ⅰ级 山西断隆Ⅱ级 太行山拱断束Ⅲ 级 武安坳断束Ⅳ级 构造单元。 具有山西断隆与华 北断坳之间的过渡性,从区域上看位于太行山前断 裂带内或紧邻断裂带西侧。 2矿区基本构造格局 邯郸峰峰矿区位于太行山构造带东侧Ⅳ级大 地构造单元武安坳断束内,西起太行山下古生界露 头区,东至隶属于太行山前断裂带的邯郸磁县断 裂 图1 。区域地层总体上呈N N ES S W走向, 地 层倾角较平缓, 一般为8 ～ 2 5 , 仅紫山鼓山西断 层带旁侧受构造影响, 局部地段达6 0 。矿区主体构 造线方向呈N N EN E展布, 褶皱宽缓, 不甚发育。 断裂构造是煤田构造的主体构造样式, 断裂/断块组 合构成本区构造轮廓。 2 . 1断裂构造 区内断裂构造密集, 以高角度4 5 ～ 7 0 正断层 为主, 其断裂方向以北北东及北东向最发育, 北西西 向次之, 且后者多以小型断裂出现。 这些断层相互切 割, 将煤田分割成若干小型地垒、 地堑及阶梯状单斜 掀斜 断块构造等组合形态。 ①断层性质以正断层占绝对优势,煤田勘探揭 露的数百条断层中, 仅发现羊东井田羊东F 3 2和梧 东井田中各有一条小型逆断层。 ②断层具有多期活动性。 野外观察, 断层均为正 邯峰矿区地质构造样式及找煤方向预测 常明华 河北省煤田地质勘查院, 河北 邢台0 5 4 0 2 2 摘要 通过分析矿区基本构造格局及其深部构造特征, 总结出矿区主要构造样式为伸展构造样式、 挤压构造样式、 走滑构造样式、 掀斜断块样式, 其中伸展构造样式是矿区地质构造的主体构造样式; 指出了有利于找煤的构造模式 为单斜断块及地垒构造组合; 预测了找煤方向。 关键词 构造样式; 找煤; 邯峰矿区 中图分类号P 6 1 8 . 1 1;P 5 4 2文献标识码A 作者简介 常明华1 9 6 4 , 男, 河北省沧州市人,1 9 8 4年7月毕业 于峰峰煤矿学校煤田地质专业, 地质工程师。 责任编辑 雷小乔 文章编号1 0 0 4 - 9 1 7 72 0 0 6S 1 - 0 0 0 3 - 0 3 第1 8卷增刊 2 0 0 6年9月 中 国 煤 田 地 质 C O A LG E O L O G Y O FC H I N A V o l . 1 8S u p . S e p . 2 0 0 6 第1 8卷中 国 煤 田 地 质 图2邯郸峰峰矿区深部邯西磁西预测区构造纲要图 F i g u r e2D e e pp a r to fH a n d a n - F e n g f e n gmi n i n ga r e a H a n x i - C i x i p r e d i c t i n ga r e a s t r u c t u r a l o u t l i n ema p 断层位移性质, 明显具有压性、 压扭和压张力学性质 复合的特征。 ③断层平面组合为 “S” 形, 反映出扭动走滑的特 点。 以紫山鼓山背斜为脊柱, 其东的断裂构造线向 北东撒开, 向南西收敛; 而其西恰好相反, 向南西撒 开, 向北东收敛。因构造复合及联合作用, 呈帚状。 ④剖面上部分断层具有上陡下缓铲形断层特 征, 出现断块掀斜旋转。 进入煤层后倾角变缓甚至转 化为层滑构造。 2 . 2褶皱构造 邯峰矿区属于伸展构造类型的煤田,褶皱极为 宽缓。控制矿区构造形态的大型褶皱为平行排列的 鼓山紫山背斜和武安和村向斜。 鼓山背斜和紫山背斜位于矿区中部, 纵贯南北, 北部紫山背斜轴向N N E,南部鼓山背斜轴向近南 北, 至峰峰矿务局以南略有倾伏, 并被断裂切割, 褶 皱轴向偏向S S E。背斜轴迹平面展布总体呈拉长的 “S” 型。 鼓山西侧为由呈串珠状小型向斜连接起来的大 型向斜构造即武安和村向斜,其轴向与鼓山复背 斜近似平行。向斜两翼发育着呈斜列或平行的小型 宽缓褶皱, 如彭城向斜 轴向1 0 、 街王庄背斜 轴 向3 0 、 王风向斜 轴向近N S 、 胡村背斜 轴向 2 0 、 都党背斜 轴向1 5 等。 鼓山以东至邯郸磁县 断 裂 , 总 体 为 走 向 N N E、 向E或S E E缓倾的单斜构造, 次一级的褶皱 则以小规模、呈串珠状的背斜、向斜穹窿的形式出 现, 其轴向大体呈N N E和N E向。如牛薛穹窿 轴向 1 5 、 五矿背斜 轴向3 4 、 一矿穹窿 轴向1 2 ～ 1 5 、 大峪背斜 轴向1 0 、 薛村向斜 轴向1 5 等。 矿区褶皱构造发育具有两个显著特征①褶皱 极为宽缓, 两翼夹角一般大于7 0 , 呈波状起伏。② 褶皱多与断层伴生或被断层切割破坏,褶曲形态不 完整, 剖面上呈单斜断块或半地堑、 半地垒形式。 3矿区深部构造特征 邯峰矿区深部 邯西磁西找煤区 属于鼓山背 斜以东的单斜构造, 向深部止于邯郸磁县大断层。 实质上是矿区内各井田 煤矿 向东的自然延伸, 地 质构造发育规律有连续性和相似性特点 图2 。 矿区深部地层走向由南向北,由北北东偏转为 近南北走向,倾向南东或东,倾角较平缓,一般为 1 0 ～ 2 5 。 其褶皱极为宽缓, 断裂发育, 均为高角度正 断层, 按其走向可划分为北北东向、 北东向和北东东 向三组断层。 这些断层相互切割, 将煤田分割成中小 型地垒、 地堑及阶梯状单斜 掀斜 断块组合, 煤层埋 深变化较大。 断层发育规律为 从2号煤层底板等高线图上, 大体以大淑村井田向东一线,可以将找煤区划分为 南、 北两个构造分区。 北区煤层底板等高线主体走向 近南北向, 断层相对较稀疏, 一组走向北北东、 倾向 南东的同向正断层斜切煤层,剖面构成东降西升的 单斜断块组合, 呈阶梯状由西向动逐次下掉。 南区煤 层底板等高线主体走向北北东向,断层密度大于北 区,北北东向、北东向和北东东向三组断层均较发 育, 平面上相互切错, 倾向相向和倾向相背的断层组 合, 将含煤块段分割为地堑、 地垒和阶梯状断块。 4矿区主要构造样式 4 . 1伸展构造样式 伸展构造样式是区内煤田构造的主体构造样 式。伸展构造样式主要包括以下几种。 ①单斜 掀斜 断块组合。同向倾斜的正断层分 割地层呈阶梯单斜断块组合 图3 , 平面上正断层 呈平行排列、 斜列等形式。 单斜断块组合是最常见的 构造样式, 其中一部分具有 “掀斜” 性质, 构成本区有 利的控煤构造类型。 ②堑垒构造组合。 由平行排列或近于平行排列、 相向倾斜或相背倾斜正断层及其所夹持的地层组合 而成。 相向正断层之间的含煤块段为共同下降盘, 构 4 增刊 图3单斜段块组合 F i g u r e3T i t l e df a u l tb l o c kc o mb i n a t i o n 图4羊东井田西潘村地堑勘探剖面 F i g u r e4E x p l o r a t i o ns e c t i o no fag r a b e ni nX i p a n v i l l a g e , Y a n g d o n gmi n e f i e l d 图5通二矿0 2 1 6 3探巷掀斜段块组合 F i g u r e5Mo n o c l i n ef a u l tb l o c kc o mb i n a t i o ni nN o . 0 2 1 6 3p r o s p e c tr o a d w a y , T o n g e rc o a l mi n e 常明华 邯峰矿区地质构造样式及找煤方向预测 成地堑 图4 , 相背倾斜正断层之间的含煤块段为 共同上升盘, 构成地垒。 ③层滑断层。软硬岩层相间的煤系地层中发育 的断层的产状受岩性控制而发生变化,在坚硬岩层 中,断裂倾角一般较大,在软弱岩层中断裂倾角较 小。 因此, 高角度正断层在穿越煤层和泥岩等软弱岩 层时, 断层倾角通常变缓呈弧形, 甚至过渡为顺煤层 的层滑断层, 正断层落差转换为顺煤层的水平位移, 构成所谓 “顶断底不断” 的层滑构造。 4 . 2挤压构造样式 邯峰矿区总体上为伸展构造格局,挤压构造样 式不强烈, 也不典型。如其中的小型逆断层, 数量极 少、 规模小。 勘探工程揭露较可靠者仅羊东井田F 3 2 等少数几条, 断层落差一般不超过2 0 ～ 3 0 m。 4 . 3走滑构造样式 包括正平移断层和平面 “S” 断层组合。 断层组 合的入字型、斜列形式及较大规模的断层滑面上的 斜向擦痕, 表明断层具有走滑性质和平移分量。 4 . 4掀斜断块模式 高角度正断层倾角向下变缓的情况即是掀斜断 块的情形, 有一端向下倾斜, 另一端掀起的趋势。在 邯峰矿区及其深部有可能存在铲状断层控制的掀斜 断块组合 图5 。 5有利于找煤的构造模式 5 . 1单斜断块组合 主要是单斜断块组合,尤其是由铲状正断层控 制的单斜断块, 此类断块往往具有掀斜性质, 断块旋 转, 可使掀起端 沿岩层上倾方向 的煤层埋深小于 按正常单斜断块推断的结果。 5 . 2地垒构造组合 由相背倾斜的平面正断层控制的地垒构造组 合, 是邯峰矿区深部找煤的有利区块。 6找煤方向预测 矿区深部的找煤方向可在两个方向进行。 6 . 1北区 矿区深部大淑村井田向东一线以北,煤层底板 等高线主体走向近南北, 断层相对稀疏, 走向北北东 向和北东向, 斜切煤层, 剖面构成东降西升的单斜断 块组合。生产矿井或勘探井田多以北东展布的断块 向矿区深部自然延伸, 构成埋深相对较浅 1 2 0 0 m 的有利块段,如焦窑煤矿和陶二煤矿扩大区以东的 王边块段,大淑村井田东北自然延伸的史村东块段 可列为优先勘查块段 目前峰峰矿务局已在该区投 入勘探 。 6 . 2南区 煤层底板等高线主体走向北北东向,断层密度 大于北区, 北北东向、 北东向和北东东向三组断层均 较发育, 平面上相互切错, 倾向相向和倾向相背的断 层组合,将含煤块段分割为地堑、地垒和阶梯状断 块。 同时不排除存在抬升块段, 可以考虑进行系统的 地震概查,寻找地垒及掀斜断块等煤层埋深较浅地 段。 邯峰矿区具有近百年的开采史,对地质构造的 研究前人已经作了大量艰辛的工作,积累了许多经 验, 获得了很多的科研成果。 本文是在肤浅理解的基 础上摘录我局与中国矿大合作项目的内容编成, 不 当或谬误之处在所难免, 欢迎指正 参考文献 [ 1 ]河北省煤田地质局, 中国矿业大学 北京.河北省邯郸峰峰矿区 深部构造特征与找煤研究[ R ] .石家庄 河北省煤田地质局,2 0 0 5 . [ 2 ]曹代勇,高文泰,王桂梁,姜波.浅论隐伏煤田滑脱构造研究方法[ J ] . 中国煤田地质,1 9 9 1 , 32 9 - 1 2 . [ 3 ]钱光谟, 曹代勇, 主编.煤田构造研究方法[ M ] .北京 煤炭工业出版 社,1 9 9 4 . [ 4 ]许建平,袁莉.峰峰矿区地质特征及煤层气赋存[ J ] .河北建筑科技 学院学报, 2 0 0 1 , 1 81 8 4 - 8 6 . [ 5 ]河北省地质矿产局.河北省北京市天津市区域地质志[ M ] .北京 地 质出版社, 1 9 8 9 .英文下转第1 6页 5 第1 8卷中 国 煤 田 地 质 S t r u c t u r a l F o r msa n dP r e d i c t i n go fC o a l L o o k i n gO r i e n t a t i o ni nH a n d a n - F e n g f e n gMi n i n gA r e a C h a n gM i n g h u a H e b e i P r o v i n c i a l C o a l G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o nI n s t i t u t e , X i n g t a i , H e b e i 0 5 4 0 0 0 A b s t r a c t A f t e ra n a l y z e dt h em i n i n ga r e a sb a s i ct e c t o n i cf r a m e w o r ka n dd e e pp a r t s t r u c t u r a l f e a t u r e s , s u m m e du pt h em a i n s t r u c t u r a l f o r m sa r ee x t e n s i o n , c o m p r e s s i o n , s t r i k e - s l i pa n dt i l t e df a u l t b l o c k . A m o n gt h e m , t h ee x t e n s i o ns t r u c t u r ei st h em a i n f o r m . T h ea u t h o rp o i n t e do u t t h a t t h em o n o c l i n ef a u l t b l o c ka n dh o r s t c o m b i n a t i o ni sf a v o r a b l et ol o o kf o rc o a l . K e y w o r d s s t r u c t u r a l f o r m N l o o kf o rc o a l N H a n d a n - F e n g f e n gm i n i n ga r e a 互层。 3矿区岩盐资源 采用水平投影地质块段法, 对矿区各盐矿层、 块 段进行了资源/储量估算, 估算出O 2m 6 5亚段岩盐可 控制的经济基础储量1 2 2 b级0 . 6 4 3 3 0 1 0 8 t, 推断 的内蕴经济资源量3 3 3级2 . 3 0 3 4 5 1 0 8 t, 岩盐总资 源/储量为2 . 9 4 6 7 5 1 0 8 t。 4岩盐开采条件评价 4 . 1水文地质评价 矿区第四系及三叠系孔隙、 裂隙水, 补给来源有 无定河河水和大气降水, 地下水径流受地形控制, 在 无定河漫滩地带, 与河水存在互补关系, 地下水排泄 的主要方式为蒸发, 或向无定河下游方向径流排泄, 少量被人工开采, 与深部岩盐地层无水力联系。 奥陶系碳酸盐岩裂隙、 岩溶水, 据米探1 0 1井、 米探1 0 3井取心资料, 仅在奥陶系白云岩中, 裂隙相 对发育,但均被岩盐充填,此段地层不具备赋水条 件, 有利于岩盐的开采。 4 . 2工程地质评价 矿区内构造简单, 无断层出现, 岩盐矿体整体稳 定性好。 岩盐顶底板力学强度高 表2 , 对岩盐开采过 程中形成的溶腔具有较好的支撑保护作用。 4 . 3岩盐水溶性能评价 根据岩盐样水溶性能测试结果分析,矿区岩盐 水不溶残渣膨胀率低, 为4 . 1 2 ～ 6 . 1 7 , 远小于1, 盐矿层适宜用钻井水溶法开采;水不溶残渣颗粒以 小于2 m m粒级颗粒为主, 沉降速度慢, 易于被卤水 带出孔外,从而有利于生产阶段扩大井下的卤水贮 存空间。 4 . 4环境地质评价 本区为典型的黄土高原沟壑区,属于中温带大 陆性季风气候, 年极端气温- 2 5 . 5 ～ 3 8 . 7 ℃; 地表植被 覆盖率较低, 生态环境较脆弱; 区内无定河河水未受 到较大污染; 当地地震烈度小于Ⅵ度, 受山体崩塌和 滑坡的影响较小。 随着岩盐开采的逐步进行,会造成各盐矿层顶 板的垮塌, 并产生一定高度的冒落带和裂隙带, 经有 关公式计算,裂隙带的位置在1 6 0 0 m深度以下, 波 及到地面的影响甚微, 不会引起地表沉降和塌陷。 参考文献 [ 1 ]河北省煤田地质局二队, 陕北奥陶纪米脂-绥德岩盐田米脂姬家 峁矿区详查报告[ R ] .河北邢台 河北省煤田地质局二队,2 0 0 5 . [ 2 ] D Z / T O 2 1 2 - 2 0 0 2, 盐湖和盐类矿产地质勘查规范[ S ] . 抗压强度抗拉强度抗剪强度 灰岩5 8 . 79 . 95 . 3 白云岩7 3 . 91 . 97 . 6 岩盐底板 白云岩6 1 . 2 ～ 7 7 . 81 . 5 ～ 1 2 . 06 . 0 ～ 1 0 岩盐顶板 力学性能测试结果/ M P a 岩性位置 表2岩盐顶底板力学性能测试结果 T a b l e2R o c ks a l tr o o fa n df l o o rme c h a n i c a l p r o p e r t yt e s t i n gr e s u l t R o c kS a l tR e s o u r c ea n dMi n i n gC o n d i t i o nA s s e s s me n to fMi z h i J i j i a ma oMi n i n gA r e aO2m 6 5 S u b me mb e r , O r d o v i c i a nMi z h i - S u i d eR o c kS a l tF i e l d , N o r t h e r nS h a a n x i S o n gJ i n b a o N o . 2E x p l o r a t i o nT e a m , H e b e i B u r e a uo f C o a l G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n , X i n g t a i , H e b e i 0 5 4 0 0 1 A b s t r a c t B a s e do nM i z h i - S u i d er o c ks a l t f i e l da n a l y s i s , s t u d i e dh o s t i n gc h a r a c t e r so f r o c ks a l t i nJ i j i a m a om i n i n ga r e aO2m 6 5 s u b m e m b e ri nM i z h i C o u n t y , a n dp r e d i c t e dr o c ks a l t r e s o u r c ea n dr e s e r v ei nt h es u b m e m b e r . M i n i n gc o n d i t i o nw a sa s s e s s e d a sw e l l . K e y w o r d s g e o l o g i cc h a r a c t e r N s a l t l a y e r N r e s o u r c ea n dr e s e r v e N m i n i n gc o n d i t i o n 上接第5页 1 6