五陽煤礦七八采區地質構造發育規律分析

張 超

(潞安環能股份公司 五陽煤礦，山西長治 046205)

在外力作用下，地質構造會發生不同程度的變化，而在煤礦開采區域，地質構造發生變化，特別是遇到斷層、劈裂等問題時，煤礦開采過程中將會面對突水、塌陷等問題，影響采煤工作面的安全。因此，分析井田地質構造成因，總結其發育規律對煤礦安全開采具有重要意義。

1 五陽煤礦七八采區基本情況

五陽煤礦隸屬于潞安環能股份公司，礦區面積74.011 km2，核定生產能力為360萬t/a，現開采的二水平為+600 m水平面，+600 m水平分為五一、七三、七五、七六和七八采區，目前開采七六、七八采區。七八采區位于井田西北部。

2 采區構造基本情況

潞安礦區區域地質位置處于晉-獲斷裂西側，武-陽凹褶帶中部。礦區主構造線方向呈北北東-北東東向，與晉-獲斷裂帶相同。南北方向先后分別以文王山、二崗山地壘為界，分為北段、中段、南段。五陽井田位于北段南部，東以煤層露頭為界，南以文王山北斷層為界，西為人為邊界，北以西川斷層為界。這一構造帶主要由寬緩褶曲和正斷層組成，構造線方向北東東向，在主構造帶影響下形成低級、低序次的構造。七八采區位于五陽井田證載范圍西北部，根據采掘揭露和三維地震等技術手段發現，現有斷層29條、背斜1條和陷落柱5個。如圖1所示。

2.1 背 斜

十字道背斜從七八采區中部大黃莊、侯村一帶穿過，軸向N70-85°E，延伸長度56 750 m，北翼傾角8°左右，南翼傾角15°左右，由工作面及86、53鉆孔控制，北翼被崔家莊3號斷層及小黃莊斷層截割，幅度20 m，南翼幅度240 m，傾伏方向W。

2.2 斷 層

七八采區共有落差大于5 m的主要斷層5條，分別為小黃莊斷層、崔家莊3號斷層、南峰斷層、西大巷斷層、78-3號斷層。其中：小黃莊斷層位于井田中部的官道村、付北村、小黃莊村一線，走向N75°E～N52°E，傾向SE，傾角70°，斷距150～300 m，在官道村附近落差為300 m，向東到張家村附近為150 m，西到傅村附近變為214 m穿出井田，在襄垣火車站附近呈緩“S”形彎曲，為正斷層；南峰斷層位于南豐村東、大黃莊、十字道村南一線，走向N45°E，傾向SE，傾角75°，斷距45～90 m，落差在大黃莊村南附近最大達90 m，向東在五-37鉆孔附近尖滅，西在南豐溝村附近尖滅，為正斷層；崔家莊3號斷層位于張家莊、馬家莊、傅村一線，走向N60°E，傾向N，傾角75°，斷距20～80 m，落差從東向西逐漸減小，崔家莊以西為65 m，官道村以南為40 m，傅村以北變為20 m，為正斷層；西大巷斷層位于南豐溝、西李村一線，走向N50°E，傾向SE，傾角75°，斷距1.2～80 m，落差在西里村附近最大達80 m，向東在五-194鉆孔附近尖滅，西在南豐溝村附近尖滅，為正斷層；78-3號斷層位于7805-1號放水巷0543測點處，走向N82°E，傾向SE，傾角70°，斷距14 m，為正斷層，屬張裂性斷層。

落差小于5 m的斷層列舉8條(見表1)，其他不一一詳述。

2.3 陷落柱

巖溶陷落柱在五陽井田內呈較發育狀態，總結歷年來生產資料和鉆探結果，在七八采區范圍內現發現巖溶陷落柱5處，分別是46、47、48、56及X13陷落柱。

圖1 構造綱要

表1 部分落差小于5 m的斷層

2.4 巖層節理、裂隙

七八采區內常見兩組裂隙，與井田內裂隙方向大致相同，為N90°～120°E、N70°～80°E。

3 構造發育規律

五陽井田基本形態由西川斷層和文王山斷層之間的天倉向斜和十字道背斜構成，天倉向斜位于小黃莊斷層、文王山北斷層之間，七八采區內褶曲為十字道背斜，十字道背斜形態特征與天倉向斜基本相同，其發育規律也大致相同，傾伏方向西南，兩翼傾角3～15°，一般12°左右，軸向為北東東向，幅度在20～80 m之間。

五陽井田常見的斷層是在十字道背斜、天倉向斜等褶曲形成過程中，在背斜軸部張引力作用下，發育的一系列高角度正斷層，這些斷層進一步組合成地壘、地塹構造。七八采區斷層發育符合這一基本規律。截止2019年12月井田內巷道、鉆孔揭露及三維地震勘探解釋共29條斷層。落差大于5 m的斷層5條，均為正斷層且角度較大，斷層傾角70～82°不等，一般為70～75°。斷層延伸方向主要有兩組，其中一組為NE向，一般在N45°～52°E之間；另一組為NEE向，一般在N60°～82°E之間。張裂性斷層較常見，斷層面一般無水，落差小于5 m的斷層一般不富水，基本符合五陽井田處于文王山斷層與西川斷層之間，主構造帶由北東東向寬緩褶曲、正斷層組成的形成規律。斷層中心位置一般分布著最大寬度的斷層影響帶，隨著斷層向兩邊發育，其受到的影響逐漸降低，斷層也會逐漸變窄。

陷落柱大多呈橢圓形橫截面形態，長短軸比為20∶17，長軸方向多與底板等高線垂直，而底板等高線方向與構造線方向近似，短軸則與構造線方向大致平行，符合構造主應力方向破壞巖層范圍更大的基本規律。陷落柱發育柱體大小不一，常以75～85°傾角的反漏斗狀向深部延伸，說明底部灰巖溶發育，這也符合五陽井田位于濁漳河流域地理的特征，符合五陽井田位于辛安泉域西源上游地質形態基本規律。陷落柱接觸面呈鋸齒狀，已揭露的陷落柱現階段均無水。

七八采區內地下生產活動節理較少見，常見斷裂和裂隙方向大致相同，經日常工作簡單統計，裂隙夾角在30～40°之間，一般為N70°～80°E，多為隱裂隙或者閉口裂隙。

4 結 語

1) 煤炭開采時受背斜的影響相對較小，但是褶皺在擠壓過程中，背斜處會產生大量的碎石和裂縫，巖層穩定性相對較低，安全系數也隨之降低，頂板巖層易離層破斷，在褶皺破壞帶生產時，要嚴格控制空頂距，嚴格執行敲幫問頂制度，充分利用自承載力抵抗圍巖變形，同時加強支護強度、強化頂板離層監測，減少破碎帶帶來的頂板危險因素。

2) 七八采區主要斷層落差較大，且臨近井田邊界西川斷層，極有可能導通各含水層，具有導水性及富水性，有發生突水的可能，一旦發生突水，危害性較大，應加強隱伏構造探測和構造導水性的研究工作，留設足夠防、隔水保安煤(巖)柱(適當加大安全系數)，嚴格按照《煤礦防治水細則》開展礦井水文地質工作，引進或研發頂底板預測預報新方法，防止造成水害。

3) 次生斷層落差較小，與構造線方向大致相同，也與工作面運回兩巷布置方向基本一致，導致兩巷地質構造賦存情況可能存在較大差異性，為礦井在掘進過程中帶來很大安全隱患，礦井生產活動中本采區頂板事故或直接揭露斷層現象多有發生，在礦井日常活動中要多加注意，慎用鄰近地質資料和生產經驗指導生產，運回兩巷高程差與頂板兩幫坡度不符時，應多考慮主構造線方向存在隱伏構造的可能性。

4) 對揭露的地質情況進行觀測、編錄和綜合分析，及時對生產礦井地質報告進行修編。采用物探、鉆探結合手段開展日常水文地質工作，查明掘進頭、工作面的地質情況。水平需要延伸時，請有相應資質的單位承擔延伸區域補充勘探工作，嚴格按照煤礦《地質工作規定》等要求完成延伸區勘探工作。