地質構造對煤層厚度的影響分析

摘 要：影響開采煤礦的重要因素之一就是煤層厚度，如果煤層厚度過薄，就會制約采掘的正常進行，造成比例失調，提高生產成本，降低工作效率，及降低井田煤炭儲量等。文章主要分析了褶皺構造、斷層構造，以及巖漿入侵等地質構造對煤層厚度的影響。

關鍵詞：地質構造;褶皺;斷層;巖漿侵入;煤層厚度

1.引言

合理測算煤層厚度非常重要，準確的測算數據不僅能夠正確地計算煤炭儲量，還可以比較科學合理地布置采掘工程。因此，在生產過程中要盡可能正確地鑒別煤層厚度變化的地質特征，借此來正確預測煤層厚度的變化規律，進而可以合理而充分地開采和利用煤炭資源。地質構造對煤層厚度的影響不可忽視，地質構造可以分為褶皺構造、斷層構造、巖漿入侵。

2.地質構造對煤層厚度的影響分析

2.1褶皺構造對煤層厚度的影響

因地殼的運動使巖層長期在水平方向受擠壓下產生塑性變形，形成的構造狀態為波狀彎曲，被稱為褶皺構造。它對煤層厚度的影響較明顯，這是因為煤層本身較松軟，容易受構造應力的影響，發生塑性流動、變形，產生局部的煤層加厚，或變薄，或尖滅等。

另外，在垂直壓力作用下，褶皺構造的變動造成褶曲軸部壓力比兩翼大，兩翼煤層增厚的同時，背斜軸部煤層厚度變薄;而水平擠壓力，使褶曲兩翼受力比軸部大，在煤層形成褶皺時，煤層從壓力大的地方向壓力小的地方發生塑性流動，形成背、向斜軸部有較厚的煤層，兩翼煤層卻稀薄，甚至呈串珠狀或者藕節狀。煤層厚度構造變化一般存在于發生過劇烈褶皺的煤田，主要因為不對稱、不協調和擠壓緊密的褶皺，或者大型褶皺中次級波狀小褶皺，或者撓曲轉折端。

在縱彎褶皺應力的作用之下，向斜核部的煤層厚度會明顯增加，背斜頂部的煤層厚度也會相應加厚，然而翼部的煤層則相應變薄;在橫彎褶皺應力的作用之下，向斜槽部煤層厚度會明顯增加，背斜頂部的煤層厚度則會相應減少。

在后期地質構造褶皺等的影響下，煤層發生朔性流動，即揉皺、搓碎和鏡面滑動等，造成部分煤層增厚，而另一部分變薄，在剖面及平面上都呈現出彎曲形態，并伴隨不可采的段或點，且走向上也呈不規則變化，構造軸部增厚，翼部煤層變薄甚至消失，一般則沿褶皺傾伏的方向形成一條構造壓薄帶，給煤層的開采增加難度。在一些因褶皺破壞含煤率比較低的煤層，褶皺反常翼的煤層甚至達不到可采的厚度。

2.2斷裂構造對煤層厚度的影響

與褶皺構造對煤層厚度的影響相比，斷裂構造的影響相對輕微。它對煤層厚度的影響具體表現在斷層分布、斷層產狀以及斷層性質等方面，進而影響到煤層厚度、煤層深度變化以及煤層空間分布情況等方面。斷裂構造將原本連續的煤層“強行折斷”，不僅增加了煤炭的開采難度，更提高了開采成本;同時，煤層的斷裂地帶常常存在規模各異的薄煤層與厚煤層，過多的薄煤層無疑會影響煤炭開采效率。

影響煤層的構造常常不是單一的，斷裂構造時常與褶曲伴生（即，褶曲是主構造而斷層是伴生構造），又加劇了斷裂構造對煤層的破壞性，具體分析：（1）如果背斜是當主構造，那么斷層層面則表現為張性裂隙，該裂隙不僅斷層的破碎帶比較寬，而且具有較大的含水量，同時，在拉應力的作用與影響之下，煤層頂板非常容易出現破碎現象;（2）如果向斜是主構造，那么斷層層面則表現為閉合性裂隙，該裂隙斷層的破碎帶比較狹小，具有相對較好的膠結性，所以通常具有較小的含水量，拉應力對煤層頂板產生的影響也較為輕微。

斷裂構造按照斷裂的形式又分為

（一）逆斷層構造

逆斷層構造主要表現為“z”型或者反“z”型的剖面，因此比較容易識別。它對煤層厚度的影響主要表現為：在應力的作用下，它把煤層的底板或者頂板折斷，隨后破壞力會沿著煤層的薄弱面運移，直至消失，在該作用力的影響之下，煤層的受力區域會變薄或者消失。

（二）層間滑動構造

層間滑動引起的煤層厚度變化煤系地層受側向擠壓后，柔性的軟巖層如煤層等便產生柔性流動或層間滑動形成類似雞窩狀的煤層。一般來說，層問滑動引起的煤層的變化特征表現為以下兩點：煤層內的滑動鏡面發育被原生構造所破壞;煤層灰分提升。

相鄰煤層之間或者相鄰于巖層的煤層中通常是滑動構造所處的位置。層問滑動尤其是煤層頂底板相鄰巖層內部的層間滑動會向煤層施加剪切擠壓應力，進而導致煤層的厚度在擠壓作用下“變薄”。變化起伏的滑面不僅會侵蝕煤層構造，還因此產生新的滑褶構造，使煤層受到嚴重的擠壓，并出現揉皺變形等現象。

根據滑動構造對煤體破壞方式及結果的不同，將煤層厚度的變化劃分為：

1）剪切壓薄型：煤層頂板或者底板滑動會產生剪切應力作用于位于剪切帶的煤層，進而產生一組剪裂面并與滑面相交，相應地，位于剪裂面兩側的煤層會滑落移動，最終改變煤層厚度和煤體結構。

2）滑動切蝕型：低角度順層或者斷層的層間滑動構造面出現輕微角度變化通常會切蝕煤層，并使之逐漸變薄。

3）滑褶穿刺型：煤層和相鄰巖層發生滑褶作用，造成頂、底板對煤層的穿刺擠壓，煤層形態不規則，厚薄突變，伴有局部的分叉合并現象，或煤層內出現外來巖石透鏡體。煤層的原生結構基本上不保存，呈碎裂狀、鱗片狀。

2.3巖漿侵入對煤層厚度的影響

含煤層中出現巖漿侵入現象非常普遍，一方面，巖漿侵入煤層破壞了煤層的連續性和完整性，降低煤的可開采總量;另一方面，巖漿接觸煤層后會使其燃燒變質，降低其粘性，提升器灰分量，甚至天然焦炭，喪失工業價值。一言以蔽之，巖漿侵入會對煤層產生諸多不利的影響：破壞煤層、促使煤炭變劣、影響煤炭開采等。所以，在影響煤礦建設生產的諸多因素中，巖漿侵入成首當其沖。然后需要注意的是，在部分礦區，煤層在受到巖漿侵入作用之后，在熱變質的作用之下，增加了煤炭品種，某些變質輕微的煤炭成為了具有很高商業價值的煉焦煤。

巖漿的侵入一般會在很大程度上改變煤層的原始結構、煤層形態、煤層厚度等。如果巖漿侵入明顯，則煤質的破壞就非常嚴重，甚至吞食整個煤層，使其煤變成天然焦炭，嚴重影響煤炭開采。根據巖漿入侵煤層分其為兩層甚至更多，侵入部位也不同，可分巖漿入侵為四種類型：頂板侵入型、中間侵入型、底板侵入型、頂底板侵入型。總的說來，巖漿侵入的規模、巖性及產狀都對煤層的破壞程度有影響。

巖漿侵入煤層、吞蝕煤層，使煤層厚度變薄，是根據侵入規模的大小、形態和部位，同時增加了煤層結構的復雜程度，出現了無規則狀煤層或者類似層狀的煤層，并且夾矸變多。煤層焦化最為嚴重的區域是巖漿侵入與煤層剛開始接觸的區域。該區域的煤炭不僅沒有光澤，而且堅硬致密;將其敲碎后會發現煤炭的斷口大多呈現出粗齒狀，被形象地稱之為“犬齒煤”。

3.結語

綜合看來，褶皺構造、斷裂構造和巖漿侵入對煤層厚度產生影響最大的三種地質構造形式，其中，巖漿侵入對煤層的破壞性最大，所以在生產的工程中，加強三級地質保障工作和隱蔽致災地質因素普查工作，查清區域地質構造，科學分析煤層賦存情況，提高煤炭資源利用率。

作者簡介：

曾慶軍（1987），男，助理工程師，2015年畢業于黑龍江科技大學，現工作于龍煤鶴崗礦業公司南山煤礦，主要從事礦井地質技術工作。