大陽煤礦地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律研究

文/趙宏偉

大陽煤礦地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律研究

文/趙宏偉

山西蘭花集團(tuán)大陽煤礦自建井以來，雖然對井下地質(zhì)進(jìn)行勘探工作，但由于對礦井地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識，煤礦地質(zhì)工作仍處于較為被動的局面。因此，對礦井建設(shè)及生產(chǎn)時期的構(gòu)造資料進(jìn)行整理、統(tǒng)計、分析，結(jié)合三維地震資料及井下觀測資料，開展礦井地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律研究，可為礦井開拓布置、井下斷層、陷落柱的識別與分析提供依據(jù)。

一、礦井構(gòu)造概況

大陽煤礦位于澤州縣西北直距約11km處的大陽鎮(zhèn)向東村、上村一帶，行政區(qū)劃屬澤州縣大陽鎮(zhèn)管轄。井田位于華北板塊山西板內(nèi)造山帶沁水板拗太行塊隆西側(cè)、晉獲褶斷帶西北側(cè)。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，井田總的地層走向北西25°～30°,地層傾角3°～12°，褶曲為井田的主要構(gòu)造，同時發(fā)育一些斷裂構(gòu)造及陷落柱。

1.褶曲

（1）金漳背背斜（S1）。位于井田東北部，軸向北北西—南南東，兩翼地層傾角5°～12°，貫穿全井田，地表見出露，由鉆孔及采掘工程揭露控制，在井田內(nèi)軸向延伸長度3510m左右。

（2）S2向斜。位于井田中部826、827鉆孔一帶，呈倒“S”形。軸向西—南東，兩翼地層傾角3°～5°，采掘工程揭露控制，在井田內(nèi)軸向延伸長度1800m左右。

（3）S3背斜。位于井田中部837、838鉆孔一帶，軸向西—南東東，兩翼地層傾角3°～6°，采掘工程揭露控制，在井田內(nèi)軸向延伸長度700m左右。

（4）萬里向斜（S4）。位于井田南部841、854鉆孔一帶，呈弧形。軸向北西西—南東，兩翼地層傾角3°～8°，地表見出露，由鉆孔及采掘工程揭露控制，在井田內(nèi)軸向延伸長度2350m左右。

（5）S5向斜。位于井田南部761、848鉆孔之間，軸向近東西，兩翼地層傾角3°～5°，采掘工程揭露控制，在井田內(nèi)軸向延伸長度9500m左右。

（6）中村背斜（S6）。位于井田南部845、852、751鉆孔一帶，呈弧形。軸向北北東—南南東，兩翼地層傾角3°～10°，由鉆孔控制，在井田內(nèi)軸向延伸長度1310m左右。

（7）S7背斜。位于井田東南部848、883鉆孔一帶，軸向北西西—南東東，兩翼地層傾角3°～8°，由鉆孔及采掘工程揭露控制，在井田內(nèi)軸向延伸長度750m左右。

2.斷層

（1）上河漳北正斷層（F1）。位于井田北部，走向北北西—南南東，傾向北東東。傾角75°，落差14m，井田內(nèi)延伸長度980m左右。748孔3號煤層缺失。

（2）F2正斷層。位于井田北部，走向北北東—南西，傾向北西。傾角70°，落差26m，延伸長度從北往南縱貫唐安煤礦、大陽煤礦、王坡煤礦，為本區(qū)控制性構(gòu)造。地表見出露，采掘工程揭露。

（3）金漳背逆斷層（F4）。位于井田東部金漳背村一帶，走向北西—南東，傾向北東。傾角75°，落差15m，井田內(nèi)延伸長度650m左右。749、819號鉆孔中地層重復(fù)出現(xiàn)。

（4）上河漳正斷層（F6）。位于井田西部，走向北西—南東，傾向北東。傾角75°，落差5m，井田內(nèi)延伸長度900m左右。地表見出露，采掘工程揭露。

3.陷落柱

井田內(nèi)陷落柱構(gòu)造發(fā)育，根據(jù)以往勘查地質(zhì)填圖、山西省煤炭地質(zhì)物探測繪院進(jìn)行的三維地震勘探成果，井田以F1斷層為界，將構(gòu)造區(qū)分為東西兩區(qū)。其中西區(qū)陷落柱共計70個，占總量的75％；東區(qū)陷落柱23個，占總量的25％。

其中在井田北部的X2陷落柱、西部的X15陷落柱規(guī)模最大。X2陷落柱呈近圓形，直徑230～250m左右；X15陷落柱呈橢圓形，長軸200m左右；短軸長150m左右。其余陷落柱規(guī)模都較小。

二、井田內(nèi)斷層發(fā)育規(guī)律研究

近年來，地質(zhì)學(xué)家依據(jù)礦井地質(zhì)研究的實踐經(jīng)驗，認(rèn)為在空間和成因上與斷層有密切關(guān)系的小褶皺、節(jié)理和陷落柱，在斷層影響帶內(nèi)具有一定的發(fā)育特征，它們是斷層出現(xiàn)的征兆。

1.斷層展布方向與陷落柱發(fā)育情況統(tǒng)計分析

礦區(qū)小斷層較為發(fā)育，統(tǒng)計現(xiàn)開采范圍內(nèi)，3號煤層共發(fā)現(xiàn)43條小于5m的小斷層，其斷層性質(zhì)均為正斷層。

根據(jù)實際資料進(jìn)行整理，按小斷層走向方位從0°～90°，選用中間整數(shù)10°分割法進(jìn)行再分配，以單位條數(shù)長度比例法，編制出大陽煤礦3號煤層小斷層走向分布圖。該井田小斷層按走向方位總體上可為2組，其方向分別是20°～30°， 40°～50°。

2.斷層傾角特征

區(qū)內(nèi)斷層傾角變化較大，傾角最大75°，最小傾角為30°。平均傾角65°。根據(jù)43條小斷層傾角統(tǒng)計，同傾斷層的傾角普遍大于反傾斷層。

3.斷層落差變化特征

在已揭露的43條斷層中，以落差h＜3m的占大多數(shù)，其中落差1m＜h＜3m的有26條，占52％；落差3m＜h＜5m的有15條，占30％；落差h＞5m的9條，占18％。

三、井田內(nèi)陷落柱發(fā)育規(guī)律研究

1.發(fā)育特征

（1）空間分布特征。大陽煤礦井生產(chǎn)揭露與三維地震勘探共發(fā)現(xiàn)93個。從平面形狀分，陷落柱呈橢圓形的有80個，近似圓形的有13個；從每層位置的橫切面積上分，大于5000m2的大型陷落柱的大型陷落柱30個，500～5000m2的中型陷落柱50個，小于500m2的小型陷落柱13個，其中最大的陷落柱X8橫截面積為22074m2；最大的長軸250m，最小的長軸23m，長短軸之比平均在2∶1，長軸方向以NNE向、NW向為主。

（2）內(nèi)部物質(zhì)特征。從3403運輸順槽揭露的X18陷落柱來看，柱體內(nèi)巖石碎塊以細(xì)砂巖為主，巖性相對單一。

各種大小不一的巖塊多具棱角狀，無序排列，其層理有縱向、橫向、斜向等，柱內(nèi)巖塊均為上覆巖層，密實度高，干燥無水，具有泥礫結(jié)構(gòu)。

2.分布規(guī)律

三維地震勘探和生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的陷落柱與異常區(qū)分布在礦井中部、西北部、西南部。

（1）陷落柱多分布在向斜軸部附近。目前發(fā)現(xiàn)的93個陷落柱中，有47個陷落柱分布在向斜軸部附近，占總數(shù)的50％。

（2）井田內(nèi)有70個陷落柱和異常區(qū)都有斷層穿過或位于斷層附近，占總數(shù)的75％，其中F1大斷層上連續(xù)發(fā)育3個陷落柱，說明斷層對陷落柱的發(fā)育起到控制作用。

（3）陷落柱成群出現(xiàn)，具有分片和帶狀分布的特點。井田內(nèi)發(fā)現(xiàn)的陷落柱基本上分3片展布：第1片是礦井西北部的Xe、X型陷落柱；第2片是礦井西南部的Xy、X型陷落柱；第3片是礦井中部的X型陷落柱。

四、結(jié)論

1.斷層發(fā)育規(guī)律

本區(qū)斷層較為發(fā)育，斷層性質(zhì)主要為正斷層，總體受F2正斷層影響，斷層走向可分為兩個方向：以20°～30°者最多，其次為40°～50°，斷層傾角較大，一般為50～75°。

2.陷落柱發(fā)育規(guī)律

陷落柱多分布在向斜軸部和斷層帶及其附近，常成群出現(xiàn)，具有分片分帶的特點，從某種程度上反映出當(dāng)時的地下水徑流情況。陷落柱在垂向上的膠結(jié)程度有差異，一般上部膠結(jié)程度差，中部膠結(jié)致密，起到相對隔水層的作用，下部膠結(jié)相對較差，較正常巖層阻水能力弱。

（責(zé)任編輯：李元）

作者單位：（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司）