濟寧煤田岱莊井田斷層構造特征及其對生產的影響

劉軍

(山東省煤田地質局第三勘探隊，山東 泰安 271000)

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地質與礦產

濟寧煤田岱莊井田斷層構造特征及其對生產的影響

劉軍

(山東省煤田地質局第三勘探隊，山東 泰安 271000)

濟寧煤田為魯西地區的主要煤田之一，岱莊井田位于濟寧煤田的中北部，總體呈向SE傾斜的單斜斷塊構造。岱莊井田內構造以斷裂為主，NE向、近SN向和NW向3組斷層互相交叉、切割，致使煤層錯動，影響工作面和巷道的布置,造成煤炭資源的損失。該文通過對已有地質資料的分析研究，提出在今后生產過程中應采取探、采結合的方式查明斷層的構造特征，以達到充分合理開發煤炭資源的目的。

斷層構造特征；煤礦生產；岱莊井田；濟寧煤田

濟寧煤田處于華北板塊的東緣、魯西南斷塊坳陷中[1]。岱莊井田位于魯西南斷陷區的北部，濟寧煤田的中北部，孫氏店-嘉祥斷層，鄆城-鳧山斷層所圍斷塊內(圖1)[2]。

圖1 岱莊井田區域地質構造示意圖

大地構造單元位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(Ⅱ)魯西南潛隆起區(Ⅲ)菏澤-兗州潛斷隆(Ⅳ)濟寧潛凹陷(Ⅴ)的中北部[3-4]。總體上為一走向NE，傾向SE的單斜斷塊構造，傾角一般在2°～14°之間，僅個別地段受構造影響達26°。區內主要有NE向、近SN向及NW向3組正斷層，次一級褶曲主要有趙廟向斜、李林背斜、莊頭向斜、莊頭背斜、祁莊背斜、八里屯向斜、五里屯背斜、李堂向斜、肖王莊向斜、岱莊向斜、岱莊背斜、白汪莊向斜、杜廟背斜、濟寧向斜等。井田構造以斷裂為主，褶皺較發育，中生代斷裂十分發育，大小不同的幾組斷裂縱橫交錯，組成了網格式的構造格架(圖2)[5]。

1 斷層構造

井田內斷層較發育，以正斷層為主。井田主要發育3組斷層，即NE向、近SN向及NW向。井田內小型斷層較為發育，不同構造塊段小構造發育不同，復雜程度不同，差異較大，類似性差。經鉆探、地震及多年生產實際揭露，井田內共發育落差5m以上的斷層197條(正斷層193條，逆斷層4條)。其中：落差大于100m的4條，50～100m的8條，30～50m的10條，20～30m的10條，10～20m的32條，5～10m的133條(表1)。

表1 岱莊井田內斷距30m以上的斷層

圖2 岱莊井田構造綱要圖

2 斷層發育特征

(1)井田內的大、中型斷層多以NE向為主，近SN，NW向次之，多以正斷層形式出現，且具有多期活動性。同一斷層在不同位置的展布方向、力學性質、斷層帶寬度和斷距都有不同程度的變化[6]。

(2)斷層的分級控制性明顯[7]，一般情況下大型斷層控制中型斷層，中型斷層控制小型斷層[7]。控制性斷層(主構造:斷距較大的斷層)與被控制的次級斷層(小構造:斷距較小的小斷層)間存在伴生或派生關系。主構造附近小構造較發育，而遠離主構造后則不太發育，小構造的發育呈遞變特征；主構造的分叉區小斷層密集發育。3下煤層DDF5，DDF6斷層分叉區附近小斷層十分發育，小斷層走向多為NE，與DDF5，DFF6斷層基本一致(圖3)。

(3)井田內中、小型斷層的平面組合主要有平行排列式、收斂-發散式等。在剖面上，常表現為階梯狀及地塹、地壘式斷層組合。

圖3 3下煤層DFF5，DFF6斷層周邊小斷層示意圖

①平行排列式：具體表現為一組小斷層的走向基本一致、間距不大(大致等距出現)，呈有規律的排列。3上煤層北部1307軌道順槽、3301軌道及皮帶順槽等揭露的小斷層組，走向NW，間距分別約20m，50m左右(圖4)。

②收斂-發散式：具體表現為一組斷層向一個方向收斂、向另一方向散開的排列型式，斷層傾向依次變化，收斂方向斷層間距逐漸變小甚至相交，散開方向斷層間距遂漸增大。16煤層揭露的莊頭斷層、莊頭支斷層-1、莊頭支斷層-3、莊頭支斷層-4、莊頭支斷層2。其中：莊頭斷層與莊頭支斷層-4、莊頭支斷層2均向NE方向發散，散開方向斷層最大間距約為320m左右；莊頭支斷層-1向NE方向收斂與莊頭斷層相交，莊頭支斷層-2斷層向西南方向收斂與莊頭斷層相交(圖5)。

圖4 3上煤層1307軌道順槽、3301軌道及皮帶順槽揭露斷層示意圖

圖5 16煤層莊頭斷層及分支斷層置示意圖

3 斷層對煤礦生產的影響

斷層是影響煤礦安全生產的最重要的地質因素，不僅本身嚴重影響煤礦生產，也對其他開采技術條件起著明顯的控制作用[9-10]。

(1)井田內中、小型斷層的發育，使煤層錯動，破壞了煤層的連續性。影響了工作面的正常布置，使采掘工作難度增大，增加了掘進工作量，同時造成巷道不規則，給回采、運輸帶來不便，也影響著巷道維護和經濟效益。如：A18-18號孔斷層(傾角54°～75°，落差0～20m)與莊頭支斷層(傾角70°，落差0～35m)，將4317工作面與4313工作面分隔成2個獨立的且很不規則的塊段(圖6)。

圖6 3上煤層4313工作面布置示意圖

(2)小斷層和裂隙造成煤層頂板較為破碎，不易管理，易發生冒頂等事故，從而增大頂板管理難度、降低了生產效率。如：3上煤層4311，4312，4318工作面內發育NE及NW向的小斷層近40條，斷距均在0.5～5.0m，小斷層造成回采過程中采巖石或丟煤現象，造成煤炭資源的損失和經濟效益的減少(圖7)。

圖7 3上煤層4311，4312，4318工作面揭露小斷層示意圖

(3)井田內的大、中型斷層互相切割，會致使三灰、十下灰、十三灰、奧灰等主要含水層與煤層之間的間距變小或者發生對口接觸；另外，導水斷層的存在，還會使含水層的水通過導水斷層涌入煤層，增加了礦井充水的危險性[8]。生產中尤其是下組煤(16，17煤層)開采過程中，必須引起高度重視，防止十三灰水通過對口處或者導水斷層涌入礦井。

4 結語

岱莊井田內斷層較發育，以NE向斷層為主、近SN和NW向斷層次之。這3組斷層相互交叉、互相切割，在剖面上表現為階梯狀及地塹、地壘狀斷層組合，這使煤層的連續完整性受到破壞，影響了采區劃分、采煤工作面的布置，造成煤炭資源浪費，增加了開采成本；也會造成煤層頂板破碎，易發冒頂事故，加大煤層頂板的管理難度；同時，還會增加礦井充水的危險性，影響礦井安全。因此，在生產過程中應采取探采相結合的方式，進一步查明斷層的構造特征，以達到安全、充分、合理開發煤炭資源的目的，更好的為煤礦建設服務。

[1] 馬文璞.區域構造分析[M].北京：地質出版社,1992:76-80.

[2] 孟祥化，葛銘.中朝板塊層序·事件·演化[M].北京：科學出版社,2004：122-135.

[3] 孔慶友，張天禎，于學峰，等.山東礦床[M].濟南：山東科學技術出版社，2006：274-279.

[4] 李峰，孔慶友，張天禎，等.山東地勘讀本[M].濟南：山東科學技術出版社，2002：174-182.

[5] 王淑霞，張凡斌，滕祥雷，等.魯西煤田構造類型及形成機制[J].華北地震科學，2008，(3)：36-38.

[6] 李娜.山東兗州煤田楊莊井田斷層構造特征及其對生產的影響[J].山東國土資源，2008，24(7-8)：44-46.

[7] 徐浩，呂大煒，郭愛軍，等.濟寧煤田濟北礦區構造展布規律分析[J].山東國土資源，2013，29(10-11)：6-8.

[8] 祝二亮.山東省濟寧礦區水文地質條件及主要水害類型與防治思路[J].山東煤炭科技，2014,168(8)149-151.

[9] 劉軍，李娜.保安井田斷層構造特征及其對生產的影響[J].山東煤炭科技，2015，179(5)：126-128.

[10] 李娜，劉軍.寧陽煤田地質構造特征分析[J].山東煤炭科技，2016，188(4)：137-138.

Characteristics of Faults and Its Influences on the Production of Daizhuang Well in Jining Coalfield in Shandong Province

LIU Jun

(No.3 Explorationg Brigade of Shandong Coal Mine Bureau, Shandong Tai'an 271000, China)

Jining coalfield is the main coalfield in the southwest region of Shandong province. Daizhuang coal mine locates in the middle and north part of Jining coalfield. It is a monoclinic structure with the trend of SE. The structures of Daizhuang coal mine are faults and folds with the trend of NE, nearly SN and NW. Three groups of faults cross and cut each other. It has caused dislocation of coal strata and influenced the layout of working face and roadway. Through study on the former geological information, it is regarded that exploring and mining should be combined in production process in the future to identify the distribution of faults. Thus, adequate and reasonable exploration of coal resources can be gained.

Faults;characteristics;production of coalfield;influence

2016-06-21；

2016-08-31；編輯：曹麗麗

劉軍(1978—)，男，山東臨清人，高級工程師，主要從事從事煤田地質工作；E-mail：sdmtsdlj@163.com

P618.11

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劉軍.濟寧煤田岱莊井田斷層構造特征及其對生產的影響[J].山東國土資源，2016,32(11)：31-35.LIU Jun.Characteristics of Faults and Its Influences on the Production of Daizhuang Well in Jining Coalfield in Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(11)：31-35.