蟠龍向斜北西翼勘查區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征及其影響

劉 坤

（貴州省煤田地質(zhì)局一四二隊，貴州 貴陽 550000）

蟠龍向斜北西翼地質(zhì)構(gòu)造特征一直是困擾煤礦勘查技術(shù)人員的一大難題，蟠龍向斜北西翼構(gòu)造極其復(fù)雜，地質(zhì)條件發(fā)育不良，地層破碎。它不僅影響了煤礦正常生產(chǎn)，增加了生產(chǎn)作業(yè)成本，而且直接威脅到礦工的生命安全。因此查明蟠龍向斜北西翼地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征并制定合理的煤礦安全生產(chǎn)措施，對于保障礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。為徹底摸清蟠龍向斜北西翼地質(zhì)構(gòu)造特征，擬從以下幾方面進行研究：①收集蟠龍向斜北西翼地區(qū)地質(zhì)勘查資料及煤礦勘探鉆孔資料；②劃定研究區(qū)范圍對靶區(qū)進行野外地質(zhì)踏勘工作；③根據(jù)收集資料及踏勘成果進行煤礦勘探孔位布設(shè)以驗證勘查成果更好地指導(dǎo)生產(chǎn)。

1 地理位置及地質(zhì)背景

1.1 勘查區(qū)地理位置

勘查區(qū)南距蟠龍鄉(xiāng)約3km，距水黃高等級公路約1.0km，距水城縣城直距約51km，有公路相通，交通便利?？辈閰^(qū)含煤地層為龍?zhí)督M，為一套海相、陸相和沼澤相交互沉積地層。根據(jù)現(xiàn)場勘查及采用勘探與開采對比的方法對勘查區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造進行分析，徹底弄清勘查區(qū)構(gòu)造特征及形成原因，為后續(xù)地質(zhì)構(gòu)造特征的預(yù)測及開采提供參考借鑒。

1.2 勘查區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

勘查區(qū)位于華南板塊揚子陸塊上揚子地塊—黔北隆起區(qū)—六盤水斷陷—威寧北西向構(gòu)造變形區(qū)，主要受紫云—婭都斷裂帶(走向NW-SE）與石阡安順斷裂帶(走向NE-SW）組成的交叉斷裂帶控制?？辈閰^(qū)位于蟠龍向斜北西翼，古牛河背斜東翼北部，古牛河背斜緊陡，蟠龍向斜寬緩，勘查區(qū)內(nèi)構(gòu)造形態(tài)受此影響，地層與褶皺構(gòu)造走向基本一致。在區(qū)域構(gòu)造上，蟠龍向斜南東緣為郎岱向斜、撈河向斜，南緣為中營向斜，東緣為巖腳向斜，西緣為王家寨向斜，北西緣為格木底向斜、小河邊向斜，區(qū)域上褶皺構(gòu)造總體呈北西—南東走向。

1.3 地層巖性

區(qū)內(nèi)出露地層為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組至三疊系下統(tǒng)嘉陵江組。見圖1。

圖1 礦區(qū)地層簡表

1.3.1 二疊系上統(tǒng)（P3）

（1）峨眉山玄武巖組（P2-3em）。出露于礦井以北F52斷層西部地帶，以大陸溢流拉斑玄武巖為主，呈層狀、似層狀產(chǎn)于上下二疊統(tǒng)之間，與上覆地層龍?zhí)督M（P3l）地層呈平行不整合接觸，厚度大于300.00m。

（2）龍?zhí)督M（P3l）。區(qū)內(nèi)含煤地層，以海相、陸相和沼澤相交替的砂巖、泥巖夾薄層石灰?guī)r、菱鐵質(zhì)巖與煤層為主。厚度約為297.39m。

（3）長興組（P3c）。厚度約為52.24m。巖性以海相的鈣質(zhì)、泥質(zhì)巖為主。在泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖中含有植物化石碎片，石灰?guī)r中則含有大量動物化石，與下伏地層龍?zhí)督M（P3l）和上覆地層飛仙關(guān)組（T1f）呈整合接觸。

1.3.2 三疊系下統(tǒng)（T1）

（1）飛仙關(guān)組（T1f）。該地層厚度約387.85m，出露于礦井偏東部南北走向一帶，呈陡坡地貌形態(tài)。按巖性、顏色、結(jié)構(gòu)、層理等特征一般分為兩段，即飛仙關(guān)組第一段（T1f1）和飛仙關(guān)組第二段（T1f2）。

①飛仙關(guān)組第一段（T1f1）:本次勘探有5 個鉆孔揭露該地層，平均厚度約為118.45m。巖性上主要以灰綠色、黃綠色粉砂質(zhì)泥巖為主，薄層—中層狀，斜交、交錯層理發(fā)育。風(fēng)化后呈鱗片狀脫落。中夾灰綠色、灰紫色粉砂巖及細砂巖。下部有1～3層含大量化石的薄層粉砂質(zhì)泥巖。上部夾紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、細砂巖，常呈球狀風(fēng)化。與下伏二疊系上統(tǒng)長興組（P3c）呈假整合接觸。

②飛仙關(guān)組第二段（T1f2）:本次勘探有205 鉆孔揭露該地層，厚度約為269.40m。巖性上主要以灰紫色、紅紫色粉砂質(zhì)泥巖為主，薄層狀—中厚層狀，斜交、交錯層理發(fā)育，波痕發(fā)育，中夾紅紫色、棕黃色粉砂巖。中上部夾1～6層石灰?guī)r，下部含兩層不穩(wěn)定的石灰?guī)r，中夾薄層狀富含瓣鰓類動物化石的泥巖。

（2）嘉陵江組（T1-2j）。出露于礦井東部（深部）沿走向一段。區(qū)域地層厚度均380.00m左右，僅有205鉆孔揭露嘉陵江組第一段（T1-2j1）和嘉陵江組第二段（T1-2j2），而嘉陵江組第三段（T1-2j3）揭露不全。

①嘉陵江組第一段（T1-2j1）：205 鉆孔揭露厚度為184.65m，巖性上以淺灰色、灰色，中層狀—厚層狀石灰?guī)r為主，隱晶或顯晶結(jié)構(gòu)，致密堅硬，具縫合線構(gòu)造，蠕蟲狀構(gòu)造，見貝殼狀斷口。頂?shù)撞繉用骈g夾有泥巖薄層，節(jié)理發(fā)育，節(jié)理面呈次生紅褐色。

②嘉陵江組第二段（T1-2j2）：205 鉆孔揭露厚度為63.60m，巖性上以灰綠色、灰黃色，中夾少量暗紫色，薄層狀，層理清楚，中上部夾數(shù)層泥灰?guī)r，頂部鈣質(zhì)增多。

③嘉陵江組第三段（T1-2j3）：205鉆孔揭露不全。巖性上以淺灰色、灰色石灰?guī)r，薄層—中層狀，致密堅硬，底部層面夾泥巖薄層。

1.3.3 第四系（Q）

主要分布于河谷及低洼地帶，主要由松散的崩塌物、坡積物、溝谷沖積物、粘土等組成，與下伏地層呈不整合接觸，厚度為零至數(shù)十米。

2 構(gòu)造特征

2.1 褶皺

蟠龍向斜南北走向上長約34km，東西傾向上寬約16km，面積約121km2。核部出露地層為三疊系中統(tǒng)法郎組(T2f)和關(guān)嶺組(T2g)，兩翼依次為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組(T1-2j)、飛仙關(guān)組(T1f)、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)、峨眉山玄武巖組(P2-3em)和二疊系下統(tǒng)茅口組(P2m)。北盤江支流打把河貫穿區(qū)內(nèi)，地勢北高南低，一般高差300m 左右，最低標高+735m，最高標高約+2000m。上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)含煤地層形成槽谷地貌形態(tài)。

2.2 斷層

區(qū)內(nèi)共發(fā)育斷層8條。每條斷層特征如下：

F001斷層：隱伏正斷層，001鉆孔揭露，缺失6號與7號煤層間地層，落差25m左右。

F202斷層：隱伏正斷層，202 鉆孔揭露，缺失5 號煤層，落差25m左右。

F1斷層：走向逆斷層，位于勘查區(qū)中部，走向起NE，過F47斷層后轉(zhuǎn)NWW方向，傾向SE，傾角67°左右，落差170～250m，區(qū)內(nèi)延展長度2.3km左右，南段隱伏于滑坡底，北段地表有控制點，切割P3l和P2-3em地層，對煤層影響較大。

F2斷層：走向正斷層，位于勘查區(qū)西部，走向NE，傾向NW，傾角80°左右，落差80m 左右，勘查區(qū)內(nèi)延展長度795m 左右，地表有控制點，交于F47斷層，切割P2-3em、P3l、P3c和T1f地層，對煤層影響較大。

F3斷層：走向正斷層，位于勘查區(qū)西部邊緣，走向NE，傾向SE，傾角65°左右，落差不詳，礦區(qū)內(nèi)延展長度800m 左右，并未切割礦區(qū)內(nèi)含煤地層，對礦區(qū)內(nèi)煤層無影響。

F45斷層：斜交逆斷層，位于小寨溝，走向NW，傾向SW，傾角60°～73°，落差100m 左右，礦區(qū)內(nèi)延展長度900m 左右，斷層切割了P3l、P2-3em和P2m，上盤地層上升，而下盤地層相對下降，斷層并未切割礦區(qū)內(nèi)含煤地層，對礦區(qū)內(nèi)煤層影響不大。

F47斷層：斜交正斷層，位于木城，走向NE，傾向SE，傾角70°～75°，落差200m 左右，礦區(qū)內(nèi)延展長度1.6km左右，地表有控制點，切割了整個煤系地層，對煤層影響較大。

F52斷層：走向正斷層，位于勘查區(qū)中部和馬店頭，走向起NE過F47斷層后轉(zhuǎn)NEE方向，傾向SE，傾角70°，落差30～80m 左右，礦區(qū)內(nèi)延展長度2km 左右，在馬店頭附近地表有控制點，斷層主要切割了煤系下部地層，致使煤系下部地層缺失，巖層產(chǎn)狀紊亂，并伴有小的褶曲，對淺部煤層影響較大。

綜上所述，勘查區(qū)內(nèi)總體為一單斜構(gòu)造，呈南北走向，傾向東，傾角范圍在30°～65°之間。區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造為F1、F2、F47、F52斷層，對煤層連續(xù)性有一定影響。

3 構(gòu)造成因分析

蟠龍向斜位于華南板塊揚子陸塊上揚子地塊—黔北隆起區(qū)—六盤水斷陷—威寧北西向構(gòu)造變形區(qū)，主要受紫云—婭都斷裂帶(走向NW-SE）與石阡安順斷裂帶(走向NE-SW）組成的交叉斷裂帶控制。局部應(yīng)力場的復(fù)雜性和多樣性的總和恰恰反映了區(qū)域應(yīng)力場的統(tǒng)一性。在區(qū)域應(yīng)力場總體不變的情況下，由于次級斷裂F1、F2、F47、F52斷層的存在，就會產(chǎn)生不同的塊內(nèi)應(yīng)力組合形式。蟠龍向斜所受最大主壓應(yīng)力的方向NE-SW，最小主應(yīng)力的方向NW-SE，基本與燕山期的紫云—埡都斷裂帶(走向NW-SE)和石阡—安順斷裂帶(走向NE-SW)的方向一致。

4 構(gòu)造特征對開采各方面的影響

4.1 工程地質(zhì)

勘查區(qū)內(nèi)出露地層巖性大部分為灰?guī)r、砂巖、粘土巖等巖組類型，地形為中山，地貌以斜坡溝谷等侵蝕地貌為主。含煤地層埋藏較深，地層傾角較陡。上覆層狀巖類及下伏塊狀巖類地層的巖石工程地質(zhì)條件較好。區(qū)內(nèi)發(fā)育斷層及具有一定規(guī)模、巖性較破碎的滑坡層。在可采煤層中，大部分煤層穩(wěn)定性較差，在開采時若支護不好，會導(dǎo)致冒頂、坍塌、掉塊等工程地質(zhì)問題，整體上勘查區(qū)工程地質(zhì)條件較好。

4.2 水文地質(zhì)

區(qū)內(nèi)的山脊呈南北向延伸，從而形成次級地表分水嶺，最高點位于該山脊上，海拔標高1725.6m；最低點位于礦界西南角的木城河河谷中，海拔標高約1107m；地形切割較大，相對高差618.6m；總的地勢是山脊處最高，分別向東、向西降低。本區(qū)溪溝水在接受地下水、大氣降水的補給后，分水嶺之西的地表水沿斜坡地帶由東向西流至木城河，木城河在本區(qū)礦界西南角地帶通過落水洞轉(zhuǎn)為伏流，伏流向東南流至花地河；分水嶺之東的地表水向東流入小溪溝或補給地下后匯入?yún)^(qū)域性的花地河。

勘查區(qū)整體為一單斜構(gòu)造形態(tài)，斷層發(fā)育，F(xiàn)1、F2、F47、F52斷層對底部或下部煤層開采有一定影響。龍?zhí)督M夾少量碳酸鹽巖，為礦床直接充水含水層，地下水類型為基巖裂隙水；玄武巖組、飛仙關(guān)組為碎屑巖類含水巖組，富水性弱，隔水性好，地下水類型為碎屑巖類基巖裂隙水；從煤層的分布情況看，礦區(qū)內(nèi)煤層大部分位于當?shù)厍治g基準面之下，地表水系較發(fā)育，對開采淺部煤層可能有一定影響。區(qū)內(nèi)發(fā)育滑坡層，地下水以裂隙水為主，為具有一定滲透性的弱含水層，是礦床間接充水含水層。

4.3 環(huán)境地質(zhì)

礦區(qū)位于貴州高原西北部，四周由于碳酸鹽巖分布較廣，形成峰叢谷地等巖溶地貌，屬巖溶地貌區(qū)；區(qū)內(nèi)碎屑巖與碳酸鹽巖相間分布，形成斜坡溝谷、峰叢谷地等溶蝕—侵蝕地貌，地形為中山。礦區(qū)以層狀巖類為主，龍?zhí)督M及其上覆地層均為以沉積成因形成的層狀巖類，龍?zhí)督M與下伏峨眉山玄武巖組呈平行不整合接觸。巖石以半堅硬為主（有P3l、P3c、T1f），堅硬及軟弱巖石次之（有P2-3em、T1-2j3、T1-2j2、T1-2j1），第四系厚度薄、分布零星、結(jié)構(gòu)松散，滑坡分布面積較大（2.46km2）、滑坡體巖石較破碎。

4.4 瓦斯地質(zhì)

在勘查區(qū)由于斷裂構(gòu)造發(fā)育，因地質(zhì)構(gòu)造運動會產(chǎn)生大量節(jié)理、裂隙、破碎帶為瓦斯的溢出提供了通道，對于煤層開采帶來極大的安全隱患。反之，煤層封閉較好、地下水活動頻繁為瓦斯的富集提供了場所，形成瓦斯富集區(qū)。因此，在煤礦開采過程中應(yīng)注意防范瓦斯爆炸、突出等帶來的災(zāi)害，做好瓦斯監(jiān)測及防治工作。

5 結(jié)論

（1）蟠龍向斜北西翼勘查區(qū)內(nèi)總體為一單斜構(gòu)造，呈南北走向，傾向東，傾角范圍在30°～65°之間。由東（深部）向西（淺部）分別為嘉陵江組、飛仙關(guān)組、長興組、龍?zhí)督M和峨眉山玄武巖組。區(qū)內(nèi)多發(fā)育北西—南東向張性正斷層，并經(jīng)多期構(gòu)造活動改造，其中F1、F2、F47、F52斷層對煤層連續(xù)性影響較大。

（2）蟠龍向斜由于紫云—婭都斷裂帶(走向NWSE）與石阡—安順斷裂帶(走向NE-SW）組成的交叉斷裂帶應(yīng)力控制形成。

（3）由于蟠龍向斜構(gòu)造特征的發(fā)育，地層破碎、工程地質(zhì)條件較差、地層含水性中等為煤礦開采的間接充水含水層，蟠龍向斜附近斷裂構(gòu)造發(fā)育，會產(chǎn)生大量節(jié)理、裂隙、破碎帶為瓦斯的溢出提供了通道，對于煤層開采帶來極大的安全隱患。