岱莊煤礦斷裂構造特征及其對煤礦生產的影響

張牧 裴富華 黃勃

（1. 山東科技大學地球科學與工程學院，山東 青島 266590；2.淄博礦業(yè)集團有限責任公司岱莊煤礦，山東 濟寧 272075）

岱莊煤礦位于濟寧煤田的中北部，濟寧市區(qū)正北約4.0km 處，井田面積為65.6253km2，總體上為一走向北東、傾向南東的單斜構造。區(qū)域構造在一定程度上影響著井田構造，區(qū)域的構造作用及井田在區(qū)域構造中所處的位置，都直接控制著井田構造的展布規(guī)律[1]。

1 礦區(qū)構造特征

1.1 褶曲

該區(qū)區(qū)域地層的褶曲構造主要受北東向的基底褶曲構造控制，井田內次一級褶曲構造較發(fā)育，發(fā)育北東向、北西、近東西向的三組次級褶曲構造。以北東向為主，近南北向褶曲發(fā)育在井田的西部和中南部，東西向褶曲主要發(fā)育在井田的南部。北東向褶曲有四個向斜以及四個背斜；北西向褶曲也存在四個向斜和四個背斜；而近東西向褶曲則只有一個向斜以及一個背斜。

1.2 斷層

截至2019 年底，生產巷道及開采工作面共揭露落差＜10m 的小斷層804 條（其中，10m ＞落差≥5m 的斷層135 條，落差＜5m 的斷層669 條），多以北東向為主，近南北、北西向次之，揭露的斷層多為張性斷裂。小斷層在3上煤層東北、東南、中部和3下煤層北部及16 煤層中東部較為發(fā)育，落差在0.8～5.0m 之間；在平面分布上常呈彎曲狀，沿走向有分叉、分支現象，其延伸一般不遠；斷裂面粗糙、不平，傾角波動大，一般在45°～77°不等；斷裂面兩側存在一定寬度的巖層破碎，兩側常有指示斷盤相對運動的構造形痕，如擦痕、牽引等。

1.3 地質構造發(fā)育規(guī)律

該井田煤礦揭露的斷層多以北東向為主，近南北、北西向次之，且絕大多數為張性正斷層。根據各項工程資料揭露，井田內共發(fā)育有64 條落差≥10m 的斷層，其中落差≥100m 的4 條、100m＞落差≥50m 的8 條、50m ＞落差≥20m 的20 條、20m ＞落差≥10m 的32 條。在平面上的組合關系及展布規(guī)律具有多樣性和復雜性。根據礦井生產以來揭露各類小型斷層的組合特征、相互關系，歸納出以下三類斷層組合：

（1）平行排列的斷層組合

具體表現為走向基本一致、有較小間距的一組小斷層，呈有規(guī)律的排列。

如圖1 所示，間距分別在20m、50m 左右；3上煤層中部1301 工作面揭露的DF5、DF6 斷層，走向北東，間距約60m 左右；3上煤層東部1353 工作面揭露的DF4、DF15 斷層，走向北東，間距約50m 左右。

圖1 3上煤層1307 軌道順槽、3301 軌道及皮帶順槽揭露斷層示意圖

（2）收斂-發(fā)散式斷層組合

具體表現為一組斷層向一個方向收斂、向另一個方向散開的排列形式。

莊頭斷層與莊頭支斷層-4、莊頭支斷層2 均向北東方向發(fā)散，莊頭斷層與莊頭支斷層-1 向西南方向發(fā)散，散開方向斷層最大間距約為320m 左右；莊頭支斷層-3 斷層向北東方向收斂與莊頭斷層最后相交。如圖2 所示。

圖2 莊頭斷層及分支斷層置示意圖

（3）小斷層群密集成帶（或區(qū)）

在一定區(qū)域內小斷層密集出現，構成密集帶或區(qū)，成為小斷層復雜塊段。例如在3上煤層莊頭支斷層南部，3上煤層4311、4312、4318 工作面，DF4 斷層南部。另外，該井田內小斷層的分布還具有遞變性及分帶性等特征。

2 斷裂構造對煤礦生產的影響

2.1 斷層對采區(qū)劃分的影響

由于采區(qū)的主要巷道大都為沿煤層布置，凡落差10m 以上的斷層都迫使采區(qū)巷道要長距離在巖層或半煤巖中掘進，比如3上煤層4313 工作面受斷層的影響致使工作面不連續(xù)。

2.2 小斷層對綜采工作面生產的影響

工作面中遇到小正斷層會使煤層變薄，當煤厚小于最低采高時，工作面必須破頂板或底板推進[2-3]。因此，落差2m 以上的斷層均將造成破頂或破底板推進，從而降低了工作面正常循環(huán)進度和產量下降，而且使原煤中矸石、灰分隨之增高，煤質變差。另外，斷層附近頂板難于管理，容易造成冒頂事故，影響著安全生產。比如3上煤層4311、4312、4318 工作面受北東及北西向小斷層的影響較為嚴重。

2.3 構造對水文地質條件的影響

該井田山西組地層以含水砂巖為主，厚度大，斷層兩盤含水層易對口接觸，斷層帶以導水為主。石盒子群、太原組地層由于以隔水地層為主，斷層兩盤含水層對口接觸幾率極小，斷層帶以隔水為主。但太原組下部地層與奧灰間距小，因而與奧灰含水層對口接觸處附近的斷層破碎帶以導水為主。

下組煤-580m 水平水文地質補充勘探的補勘區(qū)涉及到的斷層主要為莊頭斷層、莊頭支斷層、八里鋪斷層、八里鋪支斷層。十下灰、十三灰、奧灰放水試驗證明平面上莊頭斷層、莊頭支斷層、八里鋪斷層、八里鋪支斷層均為導水斷層。

在大中型斷層的切割影響下，三灰、十下灰、十三灰等主要含水層在井田內會與煤層對口或間距縮短，增加了礦井突水的危險性，在生產中必須引起高度重視[4]。

3 結論

該井田中小型斷層的發(fā)育給煤礦生產帶來許多不利影響，從今往后應加強小型構造的研究和探測工作，從而能更好地掌握小構造發(fā)育規(guī)律，及時采取有效措施，消除安全隱患，降低損失。