口前煤礦地質構造綜合研究

劉宏偉

（山西朔州山陰蘭花口前煤業有限公司，山西 朔州 036900）

山西朔州山陰蘭花口前煤礦有限公司井田位于山陰縣城北西方向25 km處的玉井鎮口前村北，井田面積4.301 4 km2。設計生產規模為90萬t/年，目前正開采4+9號煤層。原有的地質勘探報告顯示，井田的地質構造為簡單，但是隨著井田的開拓以及煤層的采空，小的地質構造陸續發現，地質構造開始對礦井的安全生產產生不利影響，對采煤工作面的開拓形成制約，在礦井機械化程度越高的地方這種制約越明顯[1]。因此，在這種情況下，對口前煤礦地質構造發育規律進行綜合研究，對于提高礦井經濟效益，保證礦井高效、安全生產有著重大的意義[1-3]。

1 口前煤礦地質概況

1.1 區域構造

井田位于大同煤田的南部邊緣，大同向斜的東翼，其西為洪濤山背斜，南為玉井南—黃花梁次級緯向構造帶，東為口泉沖斷裂帶南段—偏嶺斷裂帶[4]。大同煤田位于天山—陰山緯向構造帶的南側，西鄰呂梁徑向構造帶的西石山脈，東與大同盆地接壤，南與寧武煤田相鄰[4]。以太古界集寧群片麻巖作為煤田的基底，其上沉積的是寒武系、奧陶系灰巖，在奧陶系灰巖風化剝蝕面之上沉積了石炭系、二疊系含煤巖系。二疊紀后的印支運動，使其缺失三疊系的沉積。中侏羅晚期，本井田內和其他地區一樣發生了規模巨大的構造運動——燕山運動[4]，致使煤田東南緣地層發生褶曲、直立和倒轉，形成了口泉山脈的雛形，這是區內規模最大的一次構造運動[4]。

第三紀喜山運動，本區構造應力場發生了重大變化。主要受右旋剪切拉張作用，使得煤田東緣的口泉斷裂，由壓性轉為張性，逆掩斷層的一部分被利用和改造成正斷層，在煤田東側形成大同盆地[4]。大同煤田主要構造形跡有：侏羅紀末期燕山運動形成的大同向斜及東南緣逆斷層，逆掩斷層和喜山期形成的口泉山前斷裂。大同向斜在煤田中部NE向，至煤田東北部則呈NW向。區內巖漿巖呈巖墻侵入體形勢存在[4]。

1.2 含煤地層

井田內含煤地層為二疊系下統山西組和石炭系上統太原組。其中山西組地層平均厚度為55.51 m，含山-1號煤層，為極不穩定的零星可采煤層，煤層平均厚度為1.14 m，含煤系數為2.05%。太原組地層平均厚度為88.39 m，含煤6層，自上而下為3、4、9（4+9）、10、11、12號煤層，含煤平均厚為22.42 m，含煤系數為25.36%。其中10、12號煤層不穩定不可采；3號煤層為不穩定局部可采煤層；4、9（4+9）和11號煤層為穩定的全區可采煤層，可采煤層厚度平均為21.80 m，可采含煤系數為24.66%。

2 井田構造

本井田地質構造總體為寬緩的背斜向斜相間的褶曲構造，地層平緩，地層傾角為2°~18°，一般為9°左右（見下頁圖1）?，F將褶曲描述如下：

圖1 口前井田構造綱要圖

2.1 褶曲

2.1.1 S1向斜

位于井田西北角，向斜軸向為北西向，兩翼地層平緩，傾角為6°~10°，兩翼對稱。井田內延伸長度約為700 m。

2.1.2 S2背斜位于井田西北部，S1向斜以南，背斜軸向為北東南西向，兩翼不對稱。西翼地層傾角一般為7°~11°，東翼地層傾角一般為2°~16°，井田內延伸長度約為1 200m。

2.1.3 S3向斜

位于井田中部，向斜軸向為北東南西向，兩翼地層較陡，傾角一般為10°~18°，兩翼對稱。井田內延伸長度約為1 850 m。

2.1.4 S4背斜

位于井田東南部，向斜軸向大致呈南北向，兩翼地層平緩，傾角一般為4°~12°，兩翼對稱。井田內延伸長度約為1 450 m。

2.2 斷層

井田西北部物探勘查中解釋有一條斷層（DF1），礦井基建井下采掘過程中發現兩條斷層（F1、F2），均為正斷層。

DF1：位于井田西北部，走向北東，傾向東南，傾角為65°，最大落差為20 m，井田內延伸長度約330 m。

F1：位于井田的主井工業廣場部位，走向北東，傾向北西，傾角為20°，最大落差為9.7 m，井田內延伸長度約為150 m。

F2：采區軌道巷鉆孔揭露，走向北東，傾向北西，傾角為49°，最大落差為24 m。

2.3 陷落柱

井田勘探和基建井下采掘過程中共揭露陷落柱6個，其中4401工作面掘進時揭露陷落柱3個。6個陷落柱的平面形態各異，有橢圓形、圓形，其長短軸直徑大小懸殊，最大為450 m，最小為25 m，相差10倍之多。陷落柱在垂面上多呈倒錐體形態出現，陷落角一般為70°左右。從巷道所見陷落柱柱體內巖性雜亂，排列無序。巖性以上方10～20 m左右的巖性為主，柱體內的巖塊大小不一，巖塊之間多為泥質充填，膠結較為緊密，時有滑痕。掘進至陷落柱位置時無水或有少量涌水，隨著時間的推移，涌水量越來越小，直至停止，不導水?？碧郊熬虏删蚪衣断萋渲卣髑闆r見下表1。

表1 口前煤礦陷落柱特征一覽表

2.4 巖漿巖

根據區域資料及井田目前開拓資料，井田內無巖漿巖侵入。

3 構造對煤層開采的影響程度

3.1 褶曲對煤層開采的影響

褶皺發育的煤系地層會增大工作面回采難度。褶曲會使煤層起伏發生較大變化，工作面垂直褶曲推進時會出現仰采和俯采交替的狀況，這也會增大回采的難度。褶曲的軸部會出現應力集中的現象，易發生沖擊事故。

根據目前掌握的生產資料來說，口前煤礦井田4個短軸向、背斜構造不影響整個井田采區的合理劃分和采煤工作面的連續推進。

3.2 斷層對煤層的破壞情況

其中落差在20 m的斷層對綜采造成的不利影響較大，同時對安全生產也有著極為不利的影響。通常斷層面附近的頂板易破碎，從而導致冒頂、片幫事故；導水斷層容易將含水層中水與煤層連通，造成水害事故；斷層帶可能造成瓦斯聚集，若通風管理不善容易發生瓦斯事故。

3.3 陷落柱對煤層開采的影響

井田目前揭露的陷落柱大部分不導水，或者微弱導水，但是不排除有導水陷落柱。井巷揭露陷落柱后，需要采取有效的避讓措施，否則也會影響生產。因此，應當加強陷落柱發育規律的統計研究，對照深部及前部地層及構造關系，及時進行預判。同時加強對三維地震資料的分析解譯工作，對照現有陷落柱進行對比分析，有條件時做一刻度標定，以期提前預測未開拓井巷的陷落柱發育情況，并指導井巷布置及煤層開采工作。

3.4 巖漿侵對煤層與煤質的影響情況

本煤礦無巖漿侵入體，因此，對采區合理劃分和采煤工作面的連續推進不存在影響，也不存在對煤層與煤質的影響。

4 結論

本井田地質構造總體為寬緩的背斜向斜相間的褶曲構造，地層平緩，地層傾角為2°~18°，一般為9°左右。在此基礎上發育有4個緩傾斜的向、背斜構造和6個陷落柱，發現3條斷層，含煤地層沿走向、傾向的產狀變化不大，不受巖漿巖的影響。本井田緩傾斜的向、背斜構造和小型斷層對采區的合理劃分和采煤工作面的連續推進不存在明顯的影響。依據《煤礦地質工作規定》（安監總煤調[2013]135號）中煤礦構造復雜程度的標準評定，將口前煤礦地質構造復雜程度劃分為簡單。