庞庄煤矿概述及井田地质特征.doc

1 矿区概述及井田地质特征
1.1矿井概述
1.1.1矿区地理位置、范围
庞庄煤矿位于徐州市西北方向九里区境内，距市中心13km。主井地理座标为东经117°06′19″，北纬34°20′24″，井囗标高＋37.5m。
井田范围：东自21煤露头起；西至夹河工业广场及第17勘探线为界与夹河矿为邻；南部边界分三段：
（1）、东段（铁路煤柱以东）：以F3断层与王庄煤矿相邻。
（2）、中段（铁路煤柱至11勘探线）：以F47断层为界，断层以南隶属拾屯煤矿。
（3）、西段（第11至第15勘探线）：各煤层-270ｍ水平以浅急倾斜部分划归拾屯矿。
北以F1断层与张小楼井相邻。井田东西长约6.24km、南北宽3km，面积约18.72km2。
1.1.2地形、地貌
庞庄井田为古黄河泛滥形成的冲积平原。冲积层东北薄、西北厚，平均厚度76.0m ，区内地势较平坦，略显西北高、东西低的趋势。地表标高+35m～+42m，坡度约为两千分之一。由于几十年的煤炭开采活动，使地表形成大面积塌陷并积水成塘，塌陷区水深可达5m～6m。
矿区东南由寒武、奥陶纪石灰岩构成为数不多的低山丘陵，大致呈NE60°方向延伸。自西向东为大、小孤山、霸王山、九里山、琵琶山。其中以九里山最高，山顶绝对标高为+173.2m。
1.1.3交通条件
徐州市地处京沪、陇海两大铁路动脉的交汇点，本井田有矿区专用铁路，东与京沪铁路茅村站、西与陇海铁路夹河寨站相联接。
徐丰公路从矿门口通过，可与苏北、皖北、鲁南、豫东各县相通。
矿区东北有京杭大运河穿过，经徐州煤港贯通南北。因此，庞庄煤矿水、陆交通运输条件极为便利。(见交通示意图1－1)

图1—1 交通示意图
1.1.4气象
根据徐州气象资料，本区属南温带鲁南气候区，具有长江流域和黄河流域气候的过渡性，区内气候日照充足，年降雨量充沛，冬寒干燥，夏热多雨，春秋季短，并有寒潮、霜冻、冰雹、旱风等自然灾害。
本区由于地处中纬度副热带和暧温带的过渡 区，因此，降水有集中性高，年变化大的特点。平均年降水量841.9mm，最大1297.0mm (1958年)；最小500.6mm (1988年)。夏季平均雨量(6～8月)466.03mm，约占全年降水量的55％，其中以7、8两月雨量最多，形成了冬干、春秋旱频繁、盛夏常发生旱涝急转，易涝、易旱的气候特点。蒸发量：1440mm／年，全年以偏东风为多，年平均风速3.2m／S，最大风速24.3m／S(1959年6月)。年平均气温14.13°C。1月份最低，平均气温-0.6°C，7月份最高，平均气温27.4°C。冻土深度为29cm。历年平均初霜期为10月下旬，终霜期4月上旬。
1.1.5水文
井田内地表水体主要为塌陷区积水，其次有拾新河和拾屯河。
（1）、塌陷区积水
积水区常年水位+34.3m；雨季最高水位+36.25m（1982年7月22日）。
（2）、拾屯河：从矿区南部露头自西向东入丁万河，全长13Km。为季节性河流。
（3）、拾新河：1977年12月铜山县在矿区中部自西北向东南人工开挖而成，常年积水，水深5～6m，河床不连续且与塌陷区积水连成一片。
除上述地表水体外，尚有零星的鱼塘和纵横交错的排水沟渠分布。因此，矿区地表水系较为发育。
1.1.6地震
徐州地区地震烈度为7度，根据1956年科学出版社资料，徐州地区地震记录始于公元522年，讫于1937年，即1415年间发生地震21次。其中破坏性地震占了3～7次。影响较大的有1502年10月17日地震，坏城垣民舍；1668年7月25日山东莒县郯城8.5级地震，1937年8月1日山东渮泽7级地震。
本区属华北地震区，距郯庐断裂约100km，该断裂带为一长期活动的强地震带。
1.2井田地质特征
庞庄井田位于九里山向斜的中段，总体上为一个不对称的复式向斜构造，即由二个背斜，三个向斜组成，西北翼被F1断层切割，破坏了构造的完整性，地层形状沿走向和倾向均有变化。从1956年至1999年间，由124煤田地质勘探队、169煤田地质勘探队、徐州矿务局地质勘探队、安徽煤田地质物探队、西安煤科分院在本区进行多期地质勘探及物探工作，共施工钻孔 232个，工程 量78756.58m。完成地震测线17条，总测长26.44km。瞬变电磁法勘探线46条，施测物理点601个。
1.2.1以往勘探的情况
1956年原华东煤田地质勘探局124队在徐州九里山地区进行普查找矿时，施工钻孔34个，总工程 量5360.06m。发现了九里山煤田。
1957~1963年江苏省煤炭工业局煤田地质勘探169队在本区进行勘 探 工作，共施工97个钻孔，总工程量27119.73m，并分别于1958年7月提 交了《拾屯矿区 精查报告 》(包括王庄、东城、庞庄、桃园、拾屯及邓庄六个井田)，1959年10月提交了《拾屯矿区深部补充 勘探 报告 》，1962年9月提交了《东城-庞庄煤矿地质勘探最终报告补充资料 》，1963年6月提交了《王庄煤矿地质勘探最终补充报告》，1963年7月提交了《拾桃井田地质勘探最终报告(精查)》，同时在拾桃方案设计研究时将拾桃井田的拾屯区划归庞庄煤矿，桃园区划归夹河煤矿。
1978~1982年，徐州矿务局地质勘探队在本井田深部进行勘探，共施工钻孔99个，总工程量45556.76m，于1982年提交了《庞庄煤矿补充勘探报告》。
1986年，徐州矿务局地勘队在第5勘探线深部进行生产勘探，共施工钻孔 2个，总工程 量720.02m，严密地控制了F1断层产状要素，为顶水采煤提供了可靠的地质依据。
1991年安徽煤田地质物测队对庞庄井田深部进行了二维地震勘探。其范围 ：第13勘探线至第17勘探线之间，-370m水平以下至F1断层，面积2．31Km2，完成 地震 测线17条，测线总长度26.44Km。并于同年10月提交了《徐州矿务局庞庄煤矿深部水平地震开发勘探报告》。
1999年10月，委托煤炭科学研究总院西安分院对庞庄井田深部的庞 4断层与F1断层之间区域进行瞬变电磁法勘探工作，查明庞4、、庞4-1、F1-1、F1断层的含水层分布情况，推断、核实上述断层位置及含水破碎带宽度，并查明-800ｍ以下的太原组石灰系及奥陶系灰岩水的水力联系。完成测线46条，施测了601个物理点，于2000年2月提交了《庞庄煤矿庞4、、庞4-1、及F1-1断层带含水性探测成果报告》。
1.2.2区域地质构造简况
徐州煤田位于中朝准地台山东隆起区的南端，徐州复背斜的西端。若按地质力学划分：是秦岭东西向构造带的北支和新华夏第二隆起带的交汇部位，其东侧紧邻郯庐大断裂。故本区是几个大构造带的交汇地，构造复杂。区内盖层发育，属北方型。中生代印支--燕山运动对本区影响甚大，使本区地层发生褶皱、断裂并伴有岩浆活动。
徐州复背斜由多个相间排列的背、向斜组成。自东南向西北分别是：棠张集向斜、大许家背斜、贾汪向斜、徐州背斜、闸河向斜、肖县背斜、九里山向斜等。每一个背、向斜由更次一级的背、向斜组成复式背、向斜。就单一褶曲而言，一般北翼较缓，南翼较陡，局部直立甚至倒转，并伴生有与褶曲轴大致平行的高角度逆断层、逆掩断层出观。
区域地层沉积缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系及石炭系下统，除震旦系与寒武系、奥陶系与石炭系呈假整合接触关系，第四系与其它各时代的地层呈不整合接触关系外，其它各地层皆呈整合接触关系。
徐州地区的岩浆岩活动大致分为三期：即晚元古代未的辉绿岩类侵入，燕山中～晚期的中酸性-中基性岩浆岩活动、燕山晚期～喜山期的基性-超基性岩浆岩活动。在徐州复背斜的分布大体沿桃山集-徐州-贾汪一线以东出露的全为基性岩；该线以西出露的主要为中性-中酸性-酸性火成岩，这正是利国铁矿和斑井铜矿的成矿母岩。本井田的太原组地层及邻区的垞城矿太原组地层亦见有煌斑岩、辉绿岩类的岩墙、岩脉侵入，而井田西北部的张集矿则见有大面积的中酸性火成岩。
1.2.3井田地层
井田内无基岩出露，现据区外露头所见及钻孔揭露资料，将井田地层自下而上简述如下：
（1）、寒武系(€)
井田钻孔未见，仅在矿区外围群山有出露。主要分布于徐州复背斜的轴部，与下伏地层震旦系(Z)呈假整合接触。下部以砂页岩为主，夹薄层状灰岩；中、上部则由中～厚层状灰岩组成。
（2）、奥陶系(O)
仅见于少数钻孔，是徐州复背斜构造的两翼主要地层组成部分。也是煤系地层的沉积基底。区内只发育有下统和中统，上统缺失。其中：
奥陶系下统(O1)：与下伏地层寒武系呈整合接触关系。
下部由中厚层竹叶状白云岩、泥质白云岩、页片状泥质灰岩、钙质白云岩及厚层状灰岩组成。
上部的马家沟组则由中厚层～巨厚层的豹皮状灰岩组成，顶部夹有紫灰色薄层钙质白云岩，厚450～530m，平均484m。
奥陶系中统阁庄组(O2g)：厚65.2～70.9m平均68m。由青灰色～黄灰～灰色薄～中厚层钙质白云岩、白云质灰岩、白云岩组成。
（3）、石炭系(C)
系地层仅发育有中统和上统，下统缺失。
1、石炭系中统本溪组(C2b)
本组地层厚17.8～42.7m，平均27m,假整合于奥陶系之上。是在奥陶系中统之后地壳整体长期上升、剥蚀夷平的基础上广泛海侵的浅海相沉积。其岩性自下而上为：
下部：为紫色、灰绿色页岩(相当于华北山西式铁矿层位)，含铁不均匀， 厚度较小，一般在6m左右，系本组与下伏奥陶系之分界标志层。
中部：为浅灰色铝土质页岩，厚度多小于5m。
上部：浅灰色厚层状石灰岩，含黄铁矿，夹透镜状页岩，厚约16m。
2、石炭系上统太原组(C3t)
本组地层厚124.0～208.2m，平均156.0m。为本区主要含煤地层之一。整合于本溪组之上，为海陆交互相沉积，主要有灰白～灰黑的灰岩、页岩、砂质页岩组成，夹极不稳定～稳定薄煤7～10层，可采者两层。各层石灰岩中常含有丰富的蜓科、腕足类及海百合化石。
（4）、二迭系(P)
区内二迭系地层沉积有下统-山西组、下石盒子组、上统上石盒子组。现分述如下：
1、二迭系下统山西组（P11 s）
本组地层厚96.5～145.4m，平均113.0m。为本区主要含煤地层之一。整合于太原组地层之上，为近海河湖沼泽相沉积。主要由灰色页岩、砂质页岩、灰色粉砂岩及石英砂岩组成。中、下部以石英砂岩为主，其次为深灰～灰白色页岩、砂质页岩组成。夹稳定～极不稳定的薄～中厚煤层4～6层，其中7煤为稳定可采煤层，8、9煤为局部可采煤层。各煤层上、下的页岩中常含有保存较为完整的植物化石，常见有栉羊齿、楔叶木、轮木、丁氏蕨等。
2、二迭系下统下石盒子组(P12 x)
本组厚：170.7～299.0m，平均217.0m，为本区主要含煤地层之一，整合于山西组地层之上，为内陆湖泊沼泽相沉积。主要由灰绿～深灰色砂质页岩组成，上部以灰色为主，下部以深灰色为主。自上而下夹数层杂色页岩。含煤6～9层，其中1、2煤可采。
本组下部的煤层附近地层中常保存有较为完整的植物化石：辨轮木、轮木、芦木、大羽羊齿、柯特木和丁氏蕨等。
3、二迭系上统上石盒子组（P21 s）
厚3.9～269.2m，平均250m，整合于下石盒子组之上。为炎热气候下内陆河湖相沉积。以杂色、灰绿色，灰色砂页岩、页岩为主夹灰绿色、浅灰色细～中粒砂岩，中下部时夹有煤线及炭页岩，底部为灰～灰白色石英长石粗粒含砾砂岩，间夹灰色，杂色页岩。为本组与下统下石盒子组分界标志层，产烟叶大羽羊齿、剑形瓣轮木等化石。
（5）、第四系(Q)
区内厚度52.7～124.0m，平均76.0m，不整合于各地层之上，主要由砾石、砂礓、粘土、亚粘土、粉砂土和腐植土组成。井田范围内由东南向西北逐渐增厚。
1.2.4含煤地层
本井田含煤地层为石炭、二迭系，有三个含煤组：石炭系太原组、二迭系下统山西组和下石盒子组。
1.2.5构造情况
庞庄井田位于九里山向斜的中段，总体上为一不对称的复式向斜构造；即由2个背斜、3个向斜组成;大中型断裂亦较为发育,受褶曲构造的影响，地层产状沿走向和倾向上均有变化，一般为8～l0°；东南翼较陡，西北翼相对较缓；在12勘探线以西的浅部或煤层露头产状可达60°以上，局部近乎直立。由于西北翼被F1断层切割，其构造的完整性遭到了一定程度的破坏。
1.3煤层特征
1.3.1含煤概况
本区含煤地层为石炭、二迭系，有3个含煤组：二迭系下统下石盒子组(P1x2)、山西组(P1s1)，石炭系上统太原组(C3t)。煤系地层平均总厚度486m，含煤20层，可采和局部可采仅7层，可采煤层的厚度为11.65m，含煤率为2.40%。其中：
下石盒子组地层平均厚度217.0m,含煤6～9层，可采和局部可采2层，可采煤层平均厚度3.16m，含煤率为1.46%。
山西组地层平均厚度113.0m,含煤4～6层，可采和局部可采3层，可采煤层平均厚度6.62m，含煤率为5.86%。
太原组地层平均厚度156.0m,含煤7～10层，可采和局部可采2层，可采煤层平均厚度1.87m，含煤率为1.20%。
1.3.2煤质
（1）、煤的工业指标
本报告在煤质方面除了收集洗煤厂几个主要指标外，另在生产中采取了少数煤样进行化验分析，现将化验结果列表如下：(见表1-1、表1一2)

从上列数表的煤质化验资料统计结果看出：
水份：各煤层均属低水份煤，且自上而下逐渐减少。
灰份：下石盒子组的1煤、2煤属偏高的中灰煤。山西组的7煤、8煤、9煤属低灰煤。太原组的20煤、21煤属偏低的中灰煤。其精煤的灰份均小于10%，可见易选。
硫份：下石盒子组煤层与山西组煤层属特低硫煤。太原组煤层属富硫煤或高硫煤。
磷份：下石盒子组煤层与山西组煤层属特低磷煤。太原组煤层未做磷份分析。
发热量：除1煤外，其余煤层分析煤样的分析基弹筒发热量(Qdrr )都在25.0J/Kg以上；可燃基弹筒发热量(Qdrr )都在33.44J/Kg左右，且自上而下有逐步增大趋势。
挥发份：各煤层均大于37%，且自上而下有增高趋势。

元素分析：化验成果中各元素组分的变化规律不甚明显。

（2）、煤的物理特征：
1煤：半亮～半暗型，树脂～沥青光泽，条带状结构，鳞片状或块状构造，褐黑色，质地较松软，裂隙较发育，有时被方解石脉充填。
2煤：半亮～半暗型，树脂～沥青光泽，条带状似均一结构，鳞片状或块状构造，褐黑色，质地较松软，外生裂隙较多，多为方解石脉充填，并有少量黄铁矿星点。
7煤：半亮～半暗型，树脂～玻璃光泽，条带状结构，块状构造，色黑性脆，裂隙较发育，并有方解石脉充填。
9煤：半光亮～半暗型，玻璃～树脂状光泽，内生、外生裂隙都较发育，条带状结构，块状构造。
20煤：半亮至光亮型，色黑性脆，玻璃～树脂光泽，条带状结构，块状构造，内生裂隙发育，含浸染状黄铁矿。
21煤：半亮至光亮型，玻璃～树脂光泽，条带状结构，块状构造，内生裂隙发育，下部含泥砂；质硬，灰分高，俗称砂岩煤。
（3）、煤的工业牌号
本区各煤层工业牌号系按1958年4月国家技术委员会规定的分类表划分原则确定的。先后三次地质报告确定的结果相同，见表1—3。

图1—2 地质综合柱状图