翟鎮煤礦七采二層煤層間滑動構造研究

摘 要：通過對揭露大面積層間滑動構造的收集整理，初步總結了翟鎮井田二層煤層間滑動構造表現形式及其發育規律，認識層間滑動構造與其它地質構造的關聯性，對下階段工作面層滑構造范圍、影響煤層變化程度進行預測。

主題詞：層間滑動 形成 影響 研究

中圖分類號：TD325文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0093-01

1 礦井地質概況

翟鎮井田處在新汶向斜中段軸部，四周斷層環繞，內部斷層與褶曲并存。現有井田為一背一盒一鞍部一平緩組成的復式較寬緩的褶皺構造，即羊村背斜，大港向斜，李家莊鞍部構造，羊村以東平緩地帶，本井田共發現大、中型斷層20條。翟鎮井田褶皺復雜程度為Ⅱ類，斷層復雜程度為Ⅱ類，即地質復雜程度為Ⅱ類。

井田含煤地層為山西組、太原組、總厚度平均364 m，含煤20層，含煤總厚度9.34 m，設計可采煤層六層（煤2、4、6、11、13、15），可采總厚度平均8.75 m，現開采煤層為二、四、十一層煤。

七采區7201、7202、7203工作面相繼揭露大面積層間滑動構造，層間滑動構造是造成七采二層煤大面積不可采的主要原因，一方面影響工作面單產，對正常接續也有不良影響。自7201工作面揭露層間滑動構造時，我們對層滑就展開資料收集和研究工作，并根據煤層受其影響的表現特征，指導了7202、7203掘進工作面的施工。經綜合研究，初步掌握了層間滑動構造的表現特征及發育規律。

2 煤層地質構造及其對煤礦安全生產的影響

2.1 單斜構造

在一個較小的范圍內，煤層受地質作用力的影響，大致向一個方向傾斜。（1）褶皺構造：煤層受地殼運動水平力的作用，被擠壓彎曲，但仍保持煤層連續完整構造形態。每以個彎曲部分稱為褶曲。（2）褶曲的基本形態①背斜：煤層凸起向上彎曲，核心為老巖層；②向斜：煤層向下凹的彎曲，核心為新巖層。

2.2 褶皺構造對煤礦安全生產的影響

（1）大褶皺一般裂縫發育，巖石破碎，易冒落、易發生冒頂事故頂板管理難度大。（2）小褶皺煤層厚度，產狀變化大，生產及安全造成困難。（3）極易在此積聚瓦斯，可能會造成瓦斯突出。

2.3 斷裂構造

煤層受地殼運動的作用力而發生斷裂，失去完整性和連續性，這種構造形態稱斷裂。斷裂構造對煤礦安全生產的影響：（1）頂板巖層整體性受到破壞，強度降低，易冒頂。（2）工作面很容易發生片幫和冒頂事故。（3）斷層破碎帶是瓦斯、地下水良好積聚的場所和通道，采掘面應嚴防瓦斯、水災事故。（4）破壞了煤層的連續性，巷道布置和采煤工藝復雜，給煤礦安全帶來不利因素。

3 層滑構造的表現形式

3.1 層滑面及其附近特征

主層滑面多順層發育，規模大，滑面較為平緩；次滑面多切層或在層內發育，規模小，滑動微弱，滑面呈弧形，互不連接。

3.2 層滑滑動派生構造

3.2.1 不對稱小褶皺

主要出現在次滑面上下，規模多為幾到幾十厘米，幾何形態復雜，歪斜方向受滑動方向的控制，有時被其它滑動方向切割，對煤層整體結構破壞性較小。

3.2.2 平行小斷層

主滑面上下常派生一系列成組出現的平行式小斷層，與一般常說的頂斷底不斷或底斷頂不斷現象相似，最終導致煤厚整體變薄。

3.3 層滑構造的發育規律

目前在七采二層煤中發現薄化帶，無論是形態展布還是滑動方向均有明顯的方向性。

形態展布上，煤層薄化帶主要集中在七采二層傾角較大的地段，總體排列成一帶狀，與傾向方向近于一致。

3.3.1 滑面擦痕的方位

掘進工作面揭露的有些滑面，特別是次滑面上滑動擦痕極為清晰，通過測定其傾伏方向，即可判定滑面上下煤層的滑動方向。

3.3.2 滑面兩側小褶皺的歪斜方向

由層滑派生出的揉皺兩翼不對稱，一翼緩長，一翼陡短甚至倒轉。此時，據其軸向的傾倒方向，即可確定滑面上下的滑動方向。

3.3.3 層滑帶發育具有層位選擇性

軟弱巖層的存在及其圍巖的差異性是層滑發育的先決條件，即層間滑動并非在所有層面完全相同，而是集中發育在某些層面或層段，如煤層、泥巖。

3.4 與其它地質構造具有一定的關聯性

3.4.1 與斷層的關系

層滑構造作為一種獨立的構造型式，與斷層具有密切的依賴和控制關系。層滑可以派生小型斷層，斷層破壞到一定層位時有很容易轉為層間滑動，有些工作面變薄帶內的小斷層（尤其是逆斷層）極為發育，一般切割能力弱，剖面上很快消失。而有些地段，大斷層對層滑帶的分布有強烈的控制作用。

總之，層滑構造與斷層的關系可概括為：大中型斷層控制和強化局部性的層滑帶，而層滑強烈時又常派生、伴生一系列小型斷層，它們既互相控制，又互相促進。

3.4.2 與褶皺的關系

隨著所處褶皺部位的不同，煤層厚度不同，成規律性變化，即向斜軸部小、兩翼大。7201工作面層滑范圍最大，呈條帶狀向北發展并逐漸減小。

層滑帶的強烈程度及滑動范圍受地層傾角的控制。由此近東向F19斷層與北西向DF3斷層的共同影響，層滑強烈帶與微弱帶交互出現，與地層傾角有明顯的相關關系，從井下揭露資料看，25度左右煤層變薄帶最多，變薄面積最大。

4 研究方法及預測

4.1 研究層滑構造形成機制及其與其它構造的關系

層滑構造作為一種特殊構造型式，有其獨特的形成機制，我們認為除了受巖性特征的控制外，構造應力也是一個重要因素，而且必須具備兩方面條件：一是形成層滑構造的力必須大于煤層層間的摩擦力，否則無法產生滑動；二是作用于煤巖層的力必須小于其抗壓強度，使其不發生破碎，其它象地層傾角等均對層滑的發生起控制作用。一般層滑構造的展布與褶皺、斷層均有一定相關性，通過對已揭露采區的滑動方向、方式及控制因素的深入研究，搞清其成因及展布，就能對未采工作面及采區作進一步預測。

4.2 圈定層滑構造帶分布范圍

通過已知層滑構造發育地段統計及形成機制的研究，我們已圈定出7204、7205工作面層滑構造帶的可能分布范圍及其延展方向，為兩工作面優化設計提供可靠依據。

參考文獻

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[2]徐開禮，朱志澄.構造地質學[M].北京：地質出版社，1987.