不同地質(zhì)構(gòu)造條件下煤層的厚度關(guān)系研究

張建軍

摘 要：煤礦開采作為一項重要的工作，其主要影響條件之一的煤層厚度一直是研究分析的重點，要充分了解煤層厚度就要掌握該煤層的地質(zhì)構(gòu)造，因此，需要把煤層厚度與地質(zhì)構(gòu)造相關(guān)因素結(jié)合分析研究，本文從斷層構(gòu)造狀況、褶皺構(gòu)造狀況、巖漿入侵狀況等地質(zhì)構(gòu)造特征入手，分析了不同地質(zhì)構(gòu)造對煤層厚度的影響，表明地質(zhì)構(gòu)造與煤層厚度存在的關(guān)系，為煤礦開采、布局等提供一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)構(gòu)造;煤層厚度

0 引言

煤層厚度作為影響煤礦開采的重要因素之一，為了提升煤礦開采的效率和質(zhì)量，需要預先對煤層厚度有效統(tǒng)計計算以便快速準確獲取煤礦的儲存量和排采布局，煤層厚度形成與地質(zhì)構(gòu)造存在一定的相關(guān)性，目前分析鑒定煤層厚度主要根據(jù)煤層的地質(zhì)構(gòu)造進行有效預測，因此，從地質(zhì)構(gòu)造入手研究煤層厚度具有重要的工程實踐意義，本文從影響煤層厚度的地質(zhì)構(gòu)造，如褶皺構(gòu)造、斷層構(gòu)造、沉積環(huán)境和巖漿巖的入侵，充分分析了不同地質(zhì)構(gòu)造對煤層厚度帶來的變化影響。

1 褶皺構(gòu)造對煤層厚度的影響

褶皺構(gòu)造是由于地殼運動時巖層的擠壓力長時間產(chǎn)生塑性形變，而產(chǎn)生的一種波狀彎曲構(gòu)造狀態(tài)的構(gòu)造[1]。它對于煤層厚度影響變化最明顯，原因就是該煤層本身結(jié)構(gòu)疏松，在長期的擠壓力下，發(fā)生流動與變形，使煤層厚度薄厚不一，從而區(qū)域性的影響煤層厚度變化特征。褶皺構(gòu)造一般是由多褶曲狀態(tài)構(gòu)成，褶曲分為背斜和向斜兩種基本形態(tài)，它是由向斜、背斜和軸部三個部分組成的。如圖1所示，煤層受到擠壓力時來自水平方向時，褶曲兩翼的的擠壓力大于軸部的擠壓力，此時煤層就會從壓力大的地方流向壓力小的地方，導致軸向、背斜和軸部的煤層會增厚，兩翼煤層變薄，如圖1-a;反之，如果煤層受到擠壓力時來自垂直方向時就恰恰相反，軸向、背斜和軸部的煤層會增薄，兩翼煤層的厚度就會增加如圖1-b。煤層褶皺越劇烈，煤層厚度變化就越明顯。

2 斷層構(gòu)造對煤層厚度的影響

煤層結(jié)構(gòu)隨著巖層擠壓力變化而形變或流動，當這個力達到一定程度時或者超過其巖層受到的極限強度時，巖層就會表現(xiàn)出不連續(xù)性，就是所稱謂的斷裂結(jié)構(gòu)，在斷裂面兩側(cè)會有巖塊不在同一平面結(jié)構(gòu)上，會有一定的位移被稱為斷層，相反沒有位移或者位移不顯著的稱為節(jié)理，斷層和節(jié)理都被統(tǒng)稱為斷裂構(gòu)造[2]。斷層結(jié)構(gòu)是將原來連續(xù)的煤層結(jié)構(gòu)間斷分開，破壞其連續(xù)性，斷層所產(chǎn)生的斷層分布、斷層產(chǎn)狀和斷層性質(zhì)均會直接影響煤層厚度的，但是相比于褶皺構(gòu)造所產(chǎn)生的的影響較小，被斷開的煤層夾雜著不同厚度的煤層，直接影響了煤礦開采難度、成本、效率等。

煤層經(jīng)過斷層后，最直接的影響就是煤層厚度會發(fā)生比較大的變化，或薄或厚，當煤層發(fā)生褶曲伴生的斷層時，此時褶曲作為斷層的主要構(gòu)造，斷層作為伴生構(gòu)造，它對于煤層影響極為顯著，主要從兩個因素影響煤層厚度。第一，當主構(gòu)造為向斜，就會產(chǎn)生閉合性的裂縫，這種結(jié)構(gòu)的特點是完整性較好，破碎性較小，膠結(jié)性較好，含水量較少，影響煤層頂板能力小;第二，當主構(gòu)造為背斜，就會產(chǎn)生明顯張性裂隙，這種結(jié)構(gòu)的特點是完整性較差，破碎性較大，含水量較大，影響煤層頂板能力大。

煤層斷層結(jié)構(gòu)又可以分為正斷層結(jié)構(gòu)、逆斷層結(jié)構(gòu)和層間滑動結(jié)構(gòu)。煤層厚度變化一般發(fā)生在斷層區(qū)域附近，正斷層會發(fā)生斷層附近上、下煤層變薄，是由于煤層受到了外力的拉拖作用;而逆斷層會使煤層變厚，是由于煤層受到了逆掩重疊或擠壓聚集的作用[3]。層間滑動結(jié)構(gòu)是發(fā)生在較疏松、軟性巖層，當它受到側(cè)向的壓力產(chǎn)生柔性流動和層間滑動，就會形成雞窩狀煤層。煤層滑動主要從提升煤層灰分和原生構(gòu)造破壞煤層滑動鏡面兩個方面影響煤層性質(zhì)。當發(fā)生煤層間滑動時，煤層會受到擠壓力，這種擠壓直接導致煤層厚度表薄，擠壓嚴重時就會產(chǎn)生褶皺構(gòu)造，甚至破壞煤層進結(jié)構(gòu)，這就是煤層間滑動會導致煤層的厚度變薄主要原因。即便是煤層被層間滑動鎖破壞，但是破壞的方式和結(jié)果仍有不同，可以分為三種類型滑動切蝕型、是剪切壓薄型、滑褶穿刺型[4]?？傊簩雍穸仁軘鄬佑绊懽兓幸欢ㄒ?guī)律，斷層的落差高度越大，煤層擴展拉伸的范圍越大，其變薄范圍也越大，煤層就會變薄。

3 沉積環(huán)境對煤層厚度的影響

地形是在一直發(fā)生變化，煤層厚度也會隨著定性、地勢發(fā)生較大變化，它對煤層厚度的影響較為顯著，煤層產(chǎn)狀變化的同時，底板變得極為不平整，但是頂板卻恰恰相反，極為平整。另外，由于巖層不斷生長，煤層一直處于一個動蕩期，這種活動會形成斷裂構(gòu)造，斷裂后兩端的煤層同時還受煤層活動影響，兩端會出現(xiàn)不同程度的沉降，形成斷層差，下降的斷層一般來自比較厚的煤層，上升的煤層一般來自比較薄的煤層。

4 巖漿巖入侵對煤層厚度的影響

巖漿入侵是一種對煤層破壞性極強的情況，我國煤炭又有30%左右發(fā)生了巖漿巖入侵[5]，這種破壞極具有害意義，不僅使煤層的完整性、連續(xù)性破壞，吞飾煤層，從而使煤層厚度變薄，還會使煤層結(jié)構(gòu)復雜化，侵入嚴重時會形成堅硬致密、無光澤的犬齒煤，直接影響煤炭的開采發(fā)掘工作，而且開采出的煤自身物理性質(zhì)也受到的極大變化，這種煤的粘性低，失去了工業(yè)價值，對我們煤礦選址影響嚴重。不可否認巖漿入侵也會帶來有益的，部分煤層受到入侵后，發(fā)生熱變質(zhì)，產(chǎn)生了多種不同的煤，豐富煤的種類，甚至熱變質(zhì)適度時會產(chǎn)生很高的工業(yè)價值（下轉(zhuǎn)第256頁）（上接第254頁）的煉焦煤。總之，巖漿入侵對煤層影響極大，會直接影響煤層的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、厚度、乃至煤的性質(zhì)

5 結(jié)論

引起煤層厚度變化的因素是多種多樣的，并不是某一因素直接決定或影響，而是多種原因綜合的結(jié)果。地質(zhì)構(gòu)造只是作為一種主要因素影響煤層的厚度，它對煤層厚度的影響主要有：褶皺構(gòu)造、斷層構(gòu)造、沉積環(huán)境以及巖漿巖的入侵對煤層厚度的影響，因此開采煤礦初期，可從地質(zhì)構(gòu)造對該礦煤層形態(tài)、結(jié)構(gòu)、厚度、性質(zhì)進行初步預估，為煤礦開采、布局等提供一定的指導意義。

參考文獻：

[1]劉偉，黃再樹.地質(zhì)構(gòu)造對煤層厚度的影響研究[J].河南科技，2012（08）：77.

[2]陳彥芳.淺析地質(zhì)構(gòu)造對煤礦開采的影響[J].黑龍江科技信息，2014，01：84.

[3]王鈺，羅子付.昭陽煤礦巖漿侵入特征及其對煤層的改造[J].煤炭科技，2006（1）：37-38.

[4]張慶功，孔祥福.地質(zhì)構(gòu)造對煤層厚度的影響[J].黑龍江科技信息，2013，34：117.

[5]李宏偉.嵩山井田二_1煤層厚度變化規(guī)律及其影響因素分析[J].中州煤炭，2009（6）.