淺談礦井地質(zhì)構(gòu)造研究現(xiàn)狀

胡生奎 包調(diào)榮

摘 要：加強(qiáng)對礦井地質(zhì)構(gòu)造的研究，有利于推動(dòng)煤礦企業(yè)經(jīng)營的進(jìn)程，提升煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效益與經(jīng)濟(jì)效益。煤礦生產(chǎn)建設(shè)的關(guān)鍵影響因素就是礦井的地質(zhì)構(gòu)造情況。本文主要探討了礦井地質(zhì)構(gòu)造研究現(xiàn)狀，以供同行參閱。

關(guān)鍵詞：煤礦；礦井生產(chǎn)；地質(zhì)構(gòu)造；研究現(xiàn)狀

地質(zhì)構(gòu)造主要包括節(jié)理、斷層與褶皺這三方面，而礦井地質(zhì)構(gòu)造主要以礦井的斷層構(gòu)造為研究對象。因地質(zhì)構(gòu)造具有控制性與普遍性的特點(diǎn)，所以，其是影響煤礦礦井生產(chǎn)的重要條件。故此，研究礦井的地質(zhì)構(gòu)造有著相當(dāng)重要的現(xiàn)實(shí)性意義。

一、礦井地質(zhì)構(gòu)造的等級(jí)劃分

根據(jù)對礦井生產(chǎn)的影響程度以及規(guī)模大小，將礦井的地質(zhì)構(gòu)造分為小、中、大三個(gè)等級(jí)。接下來進(jìn)行簡單論述：小型地質(zhì)構(gòu)造指的是在一個(gè)工作面或者一個(gè)巷道中就可以看清楚全部面貌的次兩級(jí)的地質(zhì)構(gòu)造；中型地質(zhì)構(gòu)造指的是巷道布置、采區(qū)劃分、影響水平次一級(jí)的地質(zhì)構(gòu)造，主要分布在井田周圍；大型地質(zhì)構(gòu)造指的是整個(gè)煤產(chǎn)地的骨干構(gòu)造。煤礦礦井地質(zhì)構(gòu)造的工作重點(diǎn)以及主要研究對象是中型地質(zhì)構(gòu)造，特別是中型斷裂地質(zhì)構(gòu)造。但是，我們不能只研究中型地質(zhì)構(gòu)造，撇過小、大型地質(zhì)構(gòu)造。這是因?yàn)樾　⒅小⒋笮偷刭|(zhì)構(gòu)造三者之間有較為密切的聯(lián)系，具體來講：小型地質(zhì)構(gòu)造是大、中型地質(zhì)構(gòu)造的識(shí)別標(biāo)志以及縮影，故小型地質(zhì)構(gòu)造反映大、中型地質(zhì)構(gòu)造；而大型地質(zhì)構(gòu)造控制中、小型地質(zhì)構(gòu)造。故此不應(yīng)該只研究中型地質(zhì)構(gòu)造，而忽略對大、小型地質(zhì)構(gòu)造的研究，應(yīng)該圍繞中型地質(zhì)構(gòu)造這一中心，結(jié)合大、小型地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行全面、系統(tǒng)性研究。

二、礦井地質(zhì)構(gòu)造的研究現(xiàn)狀

在煤礦礦井生產(chǎn)中，安全生產(chǎn)是礦井工作的重中之重。礦井安全生產(chǎn)也得到了人們的廣泛關(guān)注與重視。而礦井地質(zhì)構(gòu)造是影響礦井安全、煤礦正常生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。礦井地質(zhì)構(gòu)造情況不僅會(huì)控制諸如瓦斯、礦井突發(fā)水災(zāi)事故、地壓地溫、巖漿侵入、頂板穩(wěn)定、巖溶陷落、煤厚變化等多種開采條件，還會(huì)造成煤層儲(chǔ)量的損失以及復(fù)雜煤礦的開采技術(shù)條件，值得深入研究與研討。以往大多從斷裂的展布、特征以及性質(zhì)方面著手研究采區(qū)的斷裂發(fā)育規(guī)律，進(jìn)而研究礦井的地質(zhì)構(gòu)造情況，對此，國內(nèi)外均取得了一定成果。運(yùn)用相關(guān)學(xué)科尤其是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的基本方法與基本理論進(jìn)行綜合預(yù)報(bào)、預(yù)測以及評判煤礦礦井中一些未知區(qū)域的地質(zhì)組合情況、地質(zhì)展布和地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律與特征以及其對煤層開采所造成的影響和礦井突水、瓦斯突出的制約關(guān)系，是礦井地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測的主要工作內(nèi)容。而礦井地質(zhì)構(gòu)造的定量評價(jià)與預(yù)測是近幾年來迅速發(fā)展起來的科學(xué)領(lǐng)域，主要將相關(guān)學(xué)科的新理論、新方法以及新進(jìn)展等引入到對礦井地質(zhì)構(gòu)造的研究中，在礦井地質(zhì)構(gòu)造中越來越重要。

1）對構(gòu)造應(yīng)力場的定量研究。多期性質(zhì)各不相同的構(gòu)造應(yīng)力場相互作用形成礦井地質(zhì)構(gòu)造，故此，不同的構(gòu)造應(yīng)力場作用就會(huì)形成不同的構(gòu)造組合特征，通常情況下，晚期構(gòu)造都會(huì)被早期構(gòu)造所限制，而早期構(gòu)造都會(huì)在一定程度上被晚期構(gòu)造所改造。因此，要想從源頭掌握礦井的地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律，就必須掌握礦井的地質(zhì)構(gòu)造與不同期次構(gòu)造應(yīng)力場兩者之間的配置關(guān)系。換言之，礦井地質(zhì)構(gòu)造研究的主要內(nèi)容就是礦井或者區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的情況。可以按照不同構(gòu)造的相互關(guān)系對構(gòu)造應(yīng)力場進(jìn)行分析研究，近幾年來發(fā)展起來的斷層擦痕電算法是研究多期構(gòu)造應(yīng)力場的有效方法。斷層擦痕電算法建立在大量斷層擦痕測量的基礎(chǔ)上，從斷層以及擦痕的特點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)對構(gòu)造應(yīng)力場進(jìn)行分期以及定量研究。

2）對礦井層滑構(gòu)造的研究。隨著對滑脫構(gòu)造研究的深入認(rèn)識(shí)，人們開始逐漸認(rèn)識(shí)礦井層滑構(gòu)造。現(xiàn)代構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的重要進(jìn)展之一就是發(fā)現(xiàn)并認(rèn)識(shí)了存在于地殼中的不同規(guī)模以及不同層次的拆離滑脫構(gòu)造。沿著煤層夾層以及煤層頂?shù)装甯浇l(fā)育的層滑斷裂是直接影響礦井生產(chǎn)的主要因素。因煤層和煤層頂?shù)装鍘r層之間的巖石物性差別比較大，且存在原始界面，順層的剪切滑動(dòng)很容易在地殼應(yīng)力的作用下發(fā)生，因而成為煤礦礦井中一種較為重要的地質(zhì)構(gòu)造類型，對礦井生產(chǎn)的影響也較大。層滑構(gòu)造帶以及其周圍均可能產(chǎn)生較為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造變形，特別會(huì)對煤層的賦存狀態(tài)產(chǎn)生巨大的改造作用。這種情況會(huì)導(dǎo)致煤層普遍出現(xiàn)變薄、增厚或者次級(jí)褶皺等現(xiàn)象，甚至局部會(huì)出現(xiàn)無煤帶，會(huì)給煤礦礦井生產(chǎn)帶來極大的不良影響。故礦井地質(zhì)構(gòu)造研究的內(nèi)容應(yīng)該著重于對礦井中層滑構(gòu)造發(fā)育的層位、規(guī)模、規(guī)律以及煤厚在層滑作用下的變化規(guī)律的探索。

3）對礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的定量評價(jià)研究。人們利用礦區(qū)和區(qū)域斷裂構(gòu)造預(yù)測和研究礦井的斷裂構(gòu)造，利用節(jié)理分析研究斷層，利用顯微斷裂分析研究宏觀斷裂，主要是根據(jù)顯微斷裂、節(jié)理以及斷層在動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和幾何學(xué)特征上具有的統(tǒng)計(jì)意義上的自相似性，這便是在研究斷裂構(gòu)造中運(yùn)用分形思想的具體體現(xiàn)。根據(jù)同一種方式能夠使得某種現(xiàn)象按照不同的比例反復(fù)出現(xiàn)是分形分析的基本概念，分形維數(shù)是分形分析的主要變量。當(dāng)前分形維數(shù)評價(jià)雖然僅在少數(shù)礦井的地質(zhì)構(gòu)造研究中運(yùn)用，但卻取得了很好的運(yùn)用效果，得到了極大的重視。

4）對礦井地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律的研究。煤層或者巖層中的各種不同形態(tài)的地質(zhì)構(gòu)造情況，實(shí)質(zhì)上都是地質(zhì)歷史時(shí)期中局部或者區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的變形產(chǎn)物，故此，這些構(gòu)造形態(tài)均存在普遍的內(nèi)在聯(lián)系。我國對礦井地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律的研究已經(jīng)逐步從定性的描述發(fā)展為定量的分析。國際上對這個(gè)范疇研究較為深入的主要為西歐以及前蘇聯(lián)的一些產(chǎn)煤國家。我國在數(shù)理統(tǒng)計(jì)預(yù)測以及定性預(yù)測的基礎(chǔ)上充分結(jié)合國外的構(gòu)造指數(shù)法，提出了等性塊段法或者等性塊段指數(shù)法，是對礦井地質(zhì)構(gòu)造定量預(yù)測的有益探索。在80年代，煤礦礦井地質(zhì)構(gòu)造定量預(yù)測中有效運(yùn)用了灰色系統(tǒng)理論以及模糊綜合評判理論，創(chuàng)新了對礦井地質(zhì)構(gòu)造研究的新方法與新思路。

三、結(jié)語

礦井地質(zhì)構(gòu)造從安全生產(chǎn)條件、采面正常生產(chǎn)、掘進(jìn)率、開拓部署、井田劃分、井型規(guī)模等方面影響煤礦的生產(chǎn)建設(shè)。影響因素繁雜且較多，因此，做好礦井地質(zhì)工作相當(dāng)迫切且重要。

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