濟(jì)寧煤田岱莊井田斷層構(gòu)造特征及其對生產(chǎn)的影響

劉軍

(山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，山東 泰安 271000)

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地質(zhì)與礦產(chǎn)

濟(jì)寧煤田岱莊井田斷層構(gòu)造特征及其對生產(chǎn)的影響

劉軍

(山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，山東 泰安 271000)

濟(jì)寧煤田為魯西地區(qū)的主要煤田之一，岱莊井田位于濟(jì)寧煤田的中北部，總體呈向SE傾斜的單斜斷塊構(gòu)造。岱莊井田內(nèi)構(gòu)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(cuò)動(dòng)，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(zhì)資料的分析研究，提出在今后生產(chǎn)過程中應(yīng)采取探、采結(jié)合的方式查明斷層的構(gòu)造特征，以達(dá)到充分合理開發(fā)煤炭資源的目的。

斷層構(gòu)造特征；煤礦生產(chǎn)；岱莊井田；濟(jì)寧煤田

濟(jì)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(qū)的北部，濟(jì)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(nèi)(圖1)[2]。

圖1 岱莊井田區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造示意圖

大地構(gòu)造單元位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯西南潛隆起區(qū)(Ⅲ)菏澤-兗州潛斷隆(Ⅳ)濟(jì)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(gòu)造，傾角一般在2°～14°之間，僅個(gè)別地段受構(gòu)造影響達(dá)26°。區(qū)內(nèi)主要有NE向、近SN向及NW向3組正斷層，次一級(jí)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(jì)寧向斜等。井田構(gòu)造以斷裂為主，褶皺較發(fā)育，中生代斷裂十分發(fā)育，大小不同的幾組斷裂縱橫交錯(cuò)，組成了網(wǎng)格式的構(gòu)造格架(圖2)[5]。

1 斷層構(gòu)造

井田內(nèi)斷層較發(fā)育，以正斷層為主。井田主要發(fā)育3組斷層，即NE向、近SN向及NW向。井田內(nèi)小型斷層較為發(fā)育，不同構(gòu)造塊段小構(gòu)造發(fā)育不同，復(fù)雜程度不同，差異較大，類似性差。經(jīng)鉆探、地震及多年生產(chǎn)實(shí)際揭露，井田內(nèi)共發(fā)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(nèi)斷距30m以上的斷層

圖2 岱莊井田構(gòu)造綱要圖

2 斷層發(fā)育特征

(1)井田內(nèi)的大、中型斷層多以NE向?yàn)橹鳎黃N，NW向次之，多以正斷層形式出現(xiàn)，且具有多期活動(dòng)性。同一斷層在不同位置的展布方向、力學(xué)性質(zhì)、斷層帶寬度和斷距都有不同程度的變化[6]。

(2)斷層的分級(jí)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(gòu)造:斷距較大的斷層)與被控制的次級(jí)斷層(小構(gòu)造:斷距較小的小斷層)間存在伴生或派生關(guān)系。主構(gòu)造附近小構(gòu)造較發(fā)育，而遠(yuǎn)離主構(gòu)造后則不太發(fā)育，小構(gòu)造的發(fā)育呈遞變特征；主構(gòu)造的分叉區(qū)小斷層密集發(fā)育。3下煤層DDF5，DDF6斷層分叉區(qū)附近小斷層十分發(fā)育，小斷層走向多為NE，與DDF5，DFF6斷層基本一致(圖3)。

(3)井田內(nèi)中、小型斷層的平面組合主要有平行排列式、收斂-發(fā)散式等。在剖面上，常表現(xiàn)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(xiàn)為一組小斷層的走向基本一致、間距不大(大致等距出現(xiàn))，呈有規(guī)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(fā)散式：具體表現(xiàn)為一組斷層向一個(gè)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(fā)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(chǎn)的影響

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

(1)井田內(nèi)中、小型斷層的發(fā)育，使煤層錯(cuò)動(dòng)，破壞了煤層的連續(xù)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(jìn)工作量，同時(shí)造成巷道不規(guī)則，給回采、運(yùn)輸帶來不便，也影響著巷道維護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益。如：A18-18號(hào)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(gè)獨(dú)立的且很不規(guī)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(fā)生冒頂?shù)仁鹿剩瑥亩龃箜敯骞芾黼y度、降低了生產(chǎn)效率。如：3上煤層4311，4312，4318工作面內(nèi)發(fā)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(xiàn)象，造成煤炭資源的損失和經(jīng)濟(jì)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(nèi)的大、中型斷層互相切割，會(huì)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(fā)生對口接觸；另外，導(dǎo)水?dāng)鄬拥拇嬖冢€會(huì)使含水層的水通過導(dǎo)水?dāng)鄬佑咳朊簩樱黾恿说V井充水的危險(xiǎn)性[8]。生產(chǎn)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(dǎo)水?dāng)鄬佑咳氲V井。

4 結(jié)語

岱莊井田內(nèi)斷層較發(fā)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(xiàn)為階梯狀及地塹、地壘狀斷層組合，這使煤層的連續(xù)完整性受到破壞，影響了采區(qū)劃分、采煤工作面的布置，造成煤炭資源浪費(fèi)，增加了開采成本；也會(huì)造成煤層頂板破碎，易發(fā)冒頂事故，加大煤層頂板的管理難度；同時(shí)，還會(huì)增加礦井充水的危險(xiǎn)性，影響礦井安全。因此，在生產(chǎn)過程中應(yīng)采取探采相結(jié)合的方式，進(jìn)一步查明斷層的構(gòu)造特征，以達(dá)到安全、充分、合理開發(fā)煤炭資源的目的，更好的為煤礦建設(shè)服務(wù)。

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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(jí)工程師，主要從事從事煤田地質(zhì)工作；E-mail：sdmtsdlj@163.com

P618.11

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劉軍.濟(jì)寧煤田岱莊井田斷層構(gòu)造特征及其對生產(chǎn)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.