織納煤田珠藏向斜構(gòu)造特征對(duì)煤礦開(kāi)采的影響

王 云，胡傳文，湯立方

(貴州省煤田地質(zhì)局一四二隊(duì)，貴州 貴陽(yáng) 550000)

0 引言

煤礦安全生產(chǎn)是煤礦開(kāi)采的第一要?jiǎng)?wù)，而煤礦的構(gòu)造特征影響著煤礦安全生產(chǎn)的諸多方面。研究表明，煤礦的構(gòu)造特征影響著煤礦后期開(kāi)采的諸多方面。經(jīng)查閱資料，煤礦多局限于煤礦本身的構(gòu)造特征，對(duì)煤礦的開(kāi)采進(jìn)行影響性分析，而忽略了煤礦所在的構(gòu)造單元，缺少整體性、系統(tǒng)性分析。系統(tǒng)分析煤礦所在地的構(gòu)造單元的構(gòu)造特征對(duì)煤礦開(kāi)采的影響更具有現(xiàn)實(shí)意義。

貴州省是我國(guó)南部重要的煤炭能源輸出基地。作為貴州境內(nèi)重要煤田的織納煤田煤炭資源儲(chǔ)量豐富，開(kāi)采技術(shù)條件較好。織納煤田主要構(gòu)造單元珠藏向斜內(nèi)有肥田一號(hào)井田(肥一井)、肥田二號(hào)井田(肥二井)、肥田三號(hào)井田(肥三井)和紅梅井田(紅梅井)。自20世紀(jì)60年代起貴州省煤田地質(zhì)局陸續(xù)完成了織納煤田的普查地質(zhì)工作，分別完成了肥一井、肥二井、肥三井和紅梅井4個(gè)井田的詳查地質(zhì)工作，期間獲取了大量的地質(zhì)成果資料。而至今未將肥一井、肥二井、肥三井和紅梅井納入一個(gè)總體進(jìn)行研究。故將4個(gè)井田和井田所屬的珠藏向斜納入一體進(jìn)行研究顯得十分必要。

1 區(qū)域地層和區(qū)域構(gòu)造

區(qū)域內(nèi)出露的地層由下而上有：青白口系、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系等地層。

研究區(qū)位于羌塘-揚(yáng)子-華南板塊(Ⅳ)—揚(yáng)子陸塊(Ⅳ-4)—上揚(yáng)子地塊(Ⅳ-4-1)—黔北隆起區(qū)(Ⅳ-4-1-3)—織金穹盆構(gòu)造變形區(qū)(Ⅳ-4-1-3(1))的南西部。珠藏向斜位于貴州中西部織金縣境內(nèi)的珠藏鎮(zhèn)和阿弓鄉(xiāng)一帶，走向長(zhǎng)24 km，寬4.5～5 km，面積約120 km2，如圖1所示。

圖1 區(qū)域構(gòu)造

2 珠藏向斜構(gòu)造特征分析

珠藏向斜含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，厚度在276.00～346.21 m之間，含煤30～35層，可采煤層為7～10層，平均可采厚度為11.74 m。珠藏向斜屬于燕山期初次應(yīng)力形成的主褶曲。北西向?yàn)榘⒐蛐?，南東向?yàn)樾氯A向斜。整體為NE向?qū)捑彽牟钕蛐?，發(fā)育一系列次級(jí)褶曲和NNE、NE向斷層，珠藏向斜被EW向的F2斷層切割為南北兩部分：北部為紅梅井田，南部分為肥一號(hào)、肥二號(hào)和肥三號(hào)共計(jì)3個(gè)井田。

珠藏向斜西南起于阿弓、向東經(jīng)老肥田至木吼寨、過(guò)F2斷層，經(jīng)石鼓寨、紅梅樹(shù)至腰巖腳向北東向延伸。西南段軸向北東70°，東段至小平寨呈北東40°方向延伸，軸線(xiàn)略有彎曲呈蛇形。向西南端微有傾伏，向北東稍稍翹起。

阿弓至珠藏段：向斜兩翼不對(duì)稱(chēng)，南東翼陡，傾角10°～40°，一般25°左右，軸部?jī)A角逐漸變緩，地層走向大致與軸線(xiàn)平行，斷層和次級(jí)褶曲較發(fā)育，以順傾向的逆斷層較多，多數(shù)延展較遠(yuǎn)，斷距較大，同時(shí)亦伴生小型正斷層。向斜北西翼為一簡(jiǎn)單的單斜構(gòu)造，地層傾角平緩，為5°～20°左右，一般10°左右，向軸部近于水平。斷層發(fā)育較少，其規(guī)模也小。

珠藏至紅梅樹(shù)段：為向斜翹起部分，屬?gòu)?fù)式向斜，兩翼不對(duì)稱(chēng)，西北翼較陡，軸線(xiàn)為北東40°至北東30°，軸略向西南傾斜，傾斜角南段最大達(dá)10°左右，余均5°左右，中間略有起伏。軸部寬緩，地層走向大體與軸線(xiàn)垂直，向南西傾。北西翼為單斜，地層走向與軸線(xiàn)一致，地層傾角20°～30°。南東翼發(fā)育次一級(jí)波狀褶曲，褶曲軸向與向斜軸線(xiàn)一致，伴有規(guī)模較大的斷裂，地層傾角多為10°左右，局部達(dá)20°。

2.1 與珠藏向斜相關(guān)的次級(jí)褶曲

與珠藏向斜相關(guān)的次級(jí)褶曲肥一井田內(nèi)發(fā)育地貴背斜、肥二井田內(nèi)發(fā)育普戛背斜、紅梅井田內(nèi)發(fā)育老幫寨向斜、屯上背斜、腰沖背斜等。其中以地貴背斜、老幫寨向斜、屯上背斜對(duì)煤層的賦存情況影響最大，普戛背斜、腰沖背斜次之。

褶皺呈長(zhǎng)條形緊密排列，兩翼開(kāi)闊緊湊不對(duì)稱(chēng)，向斜如老幫寨向斜平緩開(kāi)闊，而背斜如屯上背斜和腰沖背斜緊閉。地層傾角為10°～45°，近向斜軸部變緩至10°～15°，軸線(xiàn)走向有一定變化。

2.2 與珠藏向斜相關(guān)的斷裂

珠藏向斜北西向和南東向的區(qū)域性大斷裂對(duì)珠藏向斜內(nèi)的成煤作用和礦井的劃分都有直接影響。區(qū)內(nèi)總體上北東向斷裂形跡發(fā)育。斷層平行排列呈帶狀產(chǎn)出，走向北東，傾向南東或北西，傾角較大，平面延伸較為平直。

斷裂與褶皺伴生發(fā)育，次級(jí)褶皺的區(qū)域斷裂也較發(fā)育。老幫寨向斜和屯上向斜附近的斷層要相對(duì)于地貴背斜和腰沖背斜附近的斷層要多。

主要斷裂方向與褶皺平行一致，多為高角度(60°～70°)的正、逆斷層。正斷層多分布于背斜軸部或背斜兩翼，多數(shù)規(guī)模較小，延伸不遠(yuǎn)，破壞作用也不大。逆斷層相對(duì)正斷層延伸較遠(yuǎn)，落差較大，對(duì)煤層的賦存破壞作用大，致使一些向斜的一翼或一段切割零碎，如圖2所示。

圖2 珠藏向斜構(gòu)造特征

3 珠藏向斜構(gòu)造特征對(duì)煤礦開(kāi)采的影響

3.1 地質(zhì)構(gòu)造本身對(duì)煤礦開(kāi)采的影響

珠藏向斜控煤模式屬于構(gòu)造控煤，包括褶皺控煤和斷裂控煤。完整的褶皺被斷裂改造后，嚴(yán)重破壞了含煤地層層序及連續(xù)性，降低了煤炭的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。珠藏向斜構(gòu)造條件優(yōu)劣先后順序?yàn)榉室弧⒎识?、肥三和紅梅井田，在肥一、肥二、肥三和紅梅井田范圍內(nèi)進(jìn)一步劃分構(gòu)造復(fù)雜類(lèi)型中等或復(fù)雜區(qū)域。

褶皺發(fā)育的區(qū)域，比如煤層的走向、傾向、傾角會(huì)表現(xiàn)出不穩(wěn)定，變化大的特點(diǎn)。

關(guān)于地溫，靠近向斜軸煤層埋藏深度比靠近背斜軸深，未來(lái)開(kāi)采通風(fēng)降溫成本高。

向背斜集中發(fā)育區(qū)域，特別是背斜軸部斷裂發(fā)育，不利于煤層氣的富集。

3.2 對(duì)與地質(zhì)構(gòu)造相關(guān)的水文地質(zhì)條件的影響

珠藏向斜內(nèi)次級(jí)褶曲向、背斜呈長(zhǎng)條狀、次級(jí)斷裂正逆斷層近平行或交錯(cuò)展布，導(dǎo)致珠藏向斜屬于一個(gè)開(kāi)放-半開(kāi)放且局部伴隨自封閉型的煤系含水系統(tǒng)。

斷層集中區(qū)域，特別是正斷層較逆斷層會(huì)形成導(dǎo)水?dāng)鄬樱瑢?dǎo)致煤層與承壓含水層之間存在水力聯(lián)系，后續(xù)巷道掘進(jìn)靠近斷層的區(qū)域會(huì)有突水的可能性。如發(fā)生導(dǎo)水陷落柱、導(dǎo)水?dāng)鄬樱數(shù)装鍖?dǎo)水裂隙等現(xiàn)象。

3.3 對(duì)與地質(zhì)構(gòu)造相關(guān)的工程和環(huán)境地質(zhì)影響

煤礦瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)的重要危害之一。褶曲和斷裂集中發(fā)育區(qū)域?yàn)橥咚箙R集提供了場(chǎng)所。

采煤沉陷是煤礦采礦區(qū)最大安全隱患之一。煤礦開(kāi)采沉降與地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)。

構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域?qū)е铝说乇硭S富，地理落差大，導(dǎo)致地表地面崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

4 結(jié)論

(1)珠藏向斜構(gòu)造條件優(yōu)劣先后順序?yàn)榉室弧⒎识?、肥三和紅梅井田，在肥一、肥二、肥三和紅梅井田范圍內(nèi)進(jìn)一步劃分構(gòu)造復(fù)雜類(lèi)型中等或復(fù)雜區(qū)域。

(2)珠藏向斜多期構(gòu)造特征影響著后期的煤礦開(kāi)采技術(shù)條件：水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件和環(huán)境地質(zhì)條件。