孙村煤矿地质构造

【摘 要】通过对孙村煤矿地质构造和煤层赋存情况的分析,明确了井田内地质构造的展布规律及发育特征,从而指导了生产,具有重要现实意义和长远意义.

【关 键 词】地质构造,地层,地质构造,断裂构造

煤矿地质是煤矿生产、建设和发展中至关重要的组成部分,对地质工作研究程度的高低不仅影响着煤矿的安全生产,而且还将制约着煤矿的生产效率.通过对孙村煤矿地质构造的综合分析与研究,明确了井田内地质构造的赋存情况,为矿井长久发展及合理化开采提供了依据.

1、井田概况

1、1位置与交通

本区东北距新泰市区3km,隶属新泰市市中办事处和西周乡管辖,地理坐标东经117°42′15″～117°46′30″,北纬35°53′00″～35°55′15″.

孙村煤矿运煤专用铁路早已建成,与磁（窑）莱（芜）铁路相接,可畅通全国各地.区内有新（泰）泰（安）公路通过,另外附近还有蒙（阴）馆（陶）路和京沪高速公路,交通十分方便.

1、2自然地理

本区位于蒙山与莲花山山脉两大分水岭之间的凹地内,构成东西条带半缓阶地型丘陵,地面标高+170～+220m.区内冲沟比较发育,西部西周河和东部平阳河分别自北而南流经本区,在南部汇入小汶河,属季节性河流.

本区属北温带大陆性季风气候,历年最高气温42.5℃（55年6月27日）,最低气温-21.6℃(57年1月27日).雨季为7、8、9三个月,降雪期自11月上旬至次年4月上旬,历年最大降水量1395.4mm(1964年),最小降水量294.5mm(2002年),平均799.70mm.历年平均年蒸发量为213.00～378.84mm,结冰期11月至次年3月,冻结深度0.4～0.80m.大风季节一般在3～5月,多为东南风.本区地震动峰值加速度（g）为0.1,地震基本烈度属7度区.

1、3矿井生产建设概况

孙村煤矿1948年移交投产,1960年延深投产－210m水平,设计能力60万t/a,2005年矿井核定能力130万t/a,2005年实际生产原煤129.8万t.开采水平为－75m、－210m、－400m、－600m、－800m及-1050m水平.目前－75m、－210m、－400m、－600m水平已全部结束,现主要生产水平－800m水平已近尾声.开拓延深水平-1100m水平正在进行,同时已进行下山开采.矿井共有2、3、4、6、11、13、15层煤等共计7个煤层,现主要开采2、4、11层煤.

2、矿井地质概况

2、1地层

孙村井田含煤地层属华北型石炭二叠系海陆交互相含煤沉积,假整合于奥陶系中下统石灰岩之上.现将本区地层由老至新分述如下：

（1）中石炭统本溪组（C2）：厚度58.15～66.95m,平均厚度61.17m；该组在孙村井田浅部厚34～93m,一般为54m左右.岩性以杂色粘土岩、石灰岩、深灰色粉砂岩为主,夹灰至灰绿色或杂色砂岩,徐灰（徐家庄灰岩）底部有时发育一层不稳定薄煤.岩相以海相为主,在灰岩中含有珊瑚、海百合茎、腕足类等海相生物化石.本组的徐灰、草灰（草埠沟灰岩）岩性、厚度发育稳定,为良好的区域性对比标志层.底部以G层铝土岩或山西式铁矿（有时仅为鲕状结构的杂色粘土岩）与中奥陶假整合接触,上界为煤17老底中细砂岩底部,与太原组整合接触.

（2）上石炭统太原组（C3）：厚度168.65～186.55m,平均厚度177.60m；另外汶南井田2-1号钻孔揭露该层厚度为194.60m；该组在孙村井田浅部厚147～238m,一般厚188m.岩性主要为深灰色粘土岩、粉砂岩及浅灰色砂岩,夹石灰岩两层（一灰和四灰）.本组共含煤12层（第5至17层）,其中可采者3层（11、13、15层煤）,为本区主要的含煤地层.本组属典型的海陆交互相沉积,旋回结构及粒度韵律清晰而明显,岩相齐全,动植物化石丰富.其中一灰、四灰岩性、厚度稳定,含丰富的珊瑚、蜓科、海百合茎等海相生物化石,为地层及煤层对比的良好标志层.在粉砂岩中含鳞木、芦木、苛达、蕨类、轮叶等植物茎、叶部化石.上界为煤5间接顶板（或煤4间接底板）厚层砂岩底部,与山西组整合接触.

（3）二叠系下统山西组(P11)：厚45.25～167.65m,平均95.00m.岩性以灰白至灰色中细砂岩、深灰至灰黑粉砂岩及浅灰色粘土岩为主,含煤四层（第1至4层）,其中可采者3层（第2、3、4层）,为本区主要含煤地层.本组为陆相含煤沉积,在粉砂岩中含大量羊齿类、苛达、轮叶、楔叶、芦木、蕨类等植物化石,在煤层底板岩石中,常见植物根部化石.本组煤4顶板灰白色厚层状中细砂岩发育稳定,一般厚10m以上,特征明显,是煤层对比的重要辅助标志.上界为煤1间接顶板砂岩底部,与石盒子组整合接触.本组地层在第7勘探线以东煤2遭受剥蚀.

（4）二叠系中下统石盒子组（P12+P21）：残厚6.80～116.00m,平均44.88m.岩性以杂色粘土岩,灰～灰绿或黄褐色（风化色）砂岩为主,底部夹深灰色粉砂岩或灰色粘土岩,属干燥环境下的陆相沉积物,一般不含煤.本组底部的厚层状中细粒长石石英砂岩发育较稳定,下距煤1一般20～40m,是煤层对比的可靠辅助标志层.与下二叠山西组整合接触,上部与第三系或侏罗系不整合接触.

3、煤系上覆地层

（1）侏罗系上统蒙阴组(J3)：厚7.40～298.35m,平均79.36m,自西向东逐渐变厚.岩性以褐红色粉砂岩及泥质、钙质胶结的细砂岩为主,夹数层砾岩,交错层理发育.为干燥陆相沉积,不含煤,以角度不整合覆于煤系地层之上.

（2）第三系下统官庄组（R）：自西向东变厚,厚度834.80～1355.00m,平均1055.82m,以角度不整合覆于侏罗系上统蒙阴组之上.岩性以砖红色粘土质粉砂岩为主,中下部呈深灰色.夹数层砾岩,胶结较松散,砾石成分简单,主要为石灰岩,其次为长石石英砂岩及片麻岩.

（3）第四系（Q）：厚0.30～9.32m,平均4.65m,以角度不整合覆于第三系下统官庄组之上.

4、含煤地层

孙村井田含煤地层为石炭二叠系含煤沉积,煤系地层平均总厚度345.24m.其中石盒子组不含煤,山西组和太原组为主要含煤地层,本溪组中偶含不可采、不稳定薄煤.煤系地层内共含煤17层（1～17层）平均总厚度14.5m,含煤系数4.12%；其中可采煤层有6层（2、3、4、11、13、15层）,平均总厚度9.75m,可采含煤系数2.82%.

山西组平均厚度95.00m,含煤4层（1～4层）,煤层平均总厚度6.05m,含煤系数6.37%；其中可采煤层3层（2、3、4层）,平均总厚度5.31m,可采含煤系数5.59%.

太原组平均厚度177.60m,含煤12层（5～16层）,煤层平均总厚度8.04m,含煤系数4.53%；其中可采煤层3层（11、13、15层）,平均总厚度4.44m,可采含煤系数2.50%.

本区为陆相或海陆交互相含煤沉积,煤系地层中标志层明显且稳定,旋回结构清晰,动植物化石丰富.煤层本身的厚度、结构及间距均变化不大,易于对比.煤层及标志层的物性特征明显,与围岩的物性差异较大,测井曲线及地震波清楚,定性定量可靠,通过采用标志层、测井曲线及岩性组合等煤层对比方法,本区可采煤层的层数、层位、厚度、结构已对比清楚.

5、地质构造

（1）区域地质构造

新汶向斜位于鲁西断块、鲁中隆起内,北翼由于受莲花山断裂破坏,向斜形态表现不明显.南自蒙山背斜古生界地层,北至莲花山断裂,地层走向自西而东由近东西向转为北西向,地层总体向北倾斜.

煤田主体呈北西走向、北东倾向的单斜构造,仅在中部泉沟有地层南倾,呈向斜形态.蒙山断层将煤田分为东西两部分.东部地层走向自东而西由300°～310°～270°,呈略向北北东凸起的弧形,弧顶位于协庄、泉沟一带,地层多倾向北东,倾角18°～30°,深部产状宽缓.西部华丰井田地层走向由350°～300°～30°,呈向北东开口的簸箕状.禹村区为一阶梯状的断陷盆地.协庄以西华丰与禹村之间产状单一,地层走向280°～300°,倾向北,倾角15°～30°,煤系地层剥蚀严重.

（2）煤田内断层发育,多数为高角度正断层,以蒙山断层和莲花山断层规模最大；后者沿煤田北侧呈弧形展布,前者将煤田切割为东西两部分.其次是位于煤田中部走向北北西～近南北向的羊流断层.煤田内发育一组斜交断层,其方向随地层走向的变化而变化：煤田东部呈北东东向,中、西部呈北东、北东东向,该断层将煤田切割成一系列井田和块段.走向断层多发育于东部各井田,其中个别断层倾角平缓.煤田内断裂构造发育方向性明显,大致可分为北西向、北东东向、北东向三组.

①北西向断层组

与区域背、向斜轴近于平行,以莲花山断层、蒙山断层、禹村断层和F10断层为代表.这组断层数量较少,生成时代较早,延伸远,落差大,多期活动.如莲花山断层落差＞1000m,使泰山群与石炭～二迭系地层相接触.该组断层对区域内各时代地层的赋存起重要的控制作用.

②北东东向断层组

主要分布在向斜北翼,泉沟煤矿范围内尤为突出,如F22、F20等断层.

③北东向断层组

主要分布于向斜南翼,如南故城断层、良F1、F3断层等,该组断层多沿地层倾向发育,除发育横切煤田的大断层外,也发育密集௚ 0;中小断层.

6、对断裂构造规律的认识

(1)区内主要发育北东向和北西向两组断层.北东向断层以F8和F8-2断层为代表,占35%；北西向断层以F15为代表,占31%.整体看南部简单,北部和中部复杂,尤其在F8和F15断层附近,伴生断层发育,构造较为复杂.

(2)从断层延展形式统计,上组煤多呈弧形或直线形断层；下组煤多表现为S形；断层拐弯或分叉时,落差减小后消失.

(3)区内切割煤2的断层比切割煤11的断层多.据统计切割煤2的断层有22条,只切割煤11的断层有4条,即切割煤2又切割煤11的断层有9条.分析其原因为：F15和F8的伴生断层与主断层相距较近,切割煤2的小断层比煤11的多；区内煤系地层倾角较大,赋存深度大,可能存在层滑构造,对上下两组煤构造发育程度有一定的影响.

(4)从断层方向看,70～105°的最发育占68.1%；35～70°的占21.8%.

(5)井田内断层多以高角度正断层为主,逆断层少见.采区统计小型断层倾角在70～90的最发育,占56.3%,50～70°的次之占31.7%.

(6)北区断层发育,南区相对较简单,总的趋势,随深度增加,断层条数增多,落差增大.

7、结论

孙村煤矿总体构造形态为一倾向北东的单斜构造,地层倾角24°～34°,走向120°～140°,倾向NE.区内发育断层以NW、NE向为主,其中NW向F15断层组、NE向的F8断层组、以及NW～NE向F10-5断层是区内主要断层.井田含煤地层构造形态基本上属一简单的单斜构造,局部发育宽缓次级伴生褶曲.煤系地层走向300°～330°,倾向北东,倾角12°～34°,一般中浅部为15°～18°；深部为20°～34°.大断层附近受断层牵引影响,地层倾角变化大,局部变陡或变缓,总的趋势是煤系地层倾角由浅入深变大.