山东兖州煤田杨庄井田断层构造特征及其对生产的影响.pdf

成果与方法 山东兖州煤田杨庄井田 断层构造特征及其对生产的影响 3 李 娜,刘 军,刘松良,田立强 山东省煤田地质局第三勘探队,山东 泰安 271000 摘要兖州煤田为鲁西南地区的主要煤田之一,属华北大型聚煤盆地的一部分。杨庄井田位于兖州煤田的西北翼, 总体呈倾斜的单斜构造,井田内构造以断层为主,近SN向,NENEE向和NWNWW向3组断层互相切割,致使 煤层错动,影响工作面和巷道的布置,局部煤炭资源甚至无法开采。故应采取探采结合的方式,查明断层的分布规 律和延展方向,以充分合理地开发煤炭资源。 关键词断层构造;煤炭开采;影响因素;杨庄井田;兖州煤田;山东 中图分类号 P542. 31; P618. 11 文献标识码A 兖州煤田位于鲁西台背斜鲁西南拗陷区内,属 华北大型聚煤盆地的一部分,为鲁西南地区的主要 煤田之一 [1]。杨庄井田位于兖州煤田的西北翼 ,总 体呈倾斜的单斜构造,倾角一般3 ～10,最大15 左右。井田构造以断层为主,褶皱次之,褶曲的发育 多与断层有密切的关系。 1 断层构造 杨庄井田内断层比较发育,以正断层为主,逆断 层数量较少。井田内主要断层为近SN向、NE NEE向、NWNWW向3组,小型断层极为发育,但 方向性不甚明显,几乎各个方向都有。经统计,井田 内断距大于10 m的断层24条,其密度为1. 81条/ km 2 表 1 。 2 断层发育规律 1兖州煤田内具有一定规模的断裂,常以断 层束的形式出现,内部结构比较复杂,断层束中的断 层常分叉、 合并,其产状也有不同程度变化。断层束 中所夹持的断片大小不等,形状各异,断层束的宽度 也有所不同,从几十米至上百米。即使同一条断层, 其展布方向、 力学性质、 宽度和断距也都有变化。此 外,部分中、 小断层常以小断层束或节理密集带的形 式出现,而且产状不甚稳定,连续性不好。 表1 杨庄井田内主要断层情况 序号断层名称性质走向倾向 倾角断距m查明程度 1铺子正断层近SNW70～7530～50查明 2铺子支一 正断层NNWS WW800～30查明 3铺子支二 正断层NNWS WW8020～67查明 4巨王林正断层NWS W75～800～110查明 5三元村逆断层NENW500～10查明 6F10正断层NENW40～680～28查明 7F11正断层NWWSS W350～38查明 8F17正断层NEENNW52～650～16查明 9F23正断层NWWNNE6580查明 10F25正断层NWS W65～7037～75查明 11F30正断层NWWSS W7426～28查明 12F33正断层NWNE60～680～15查明 13F34正断层NWWSS W650～20查明 14F39正断层NWS W590～35查明 15F41正断层NNWNEE720～12初步控制 16F43正断层NWS W680～23查明 17F44正断层近SNE69～750～46查明 18F51正断层NWS W40～508～14初步控制 19F53正断层近SNW60～800～60基本查明 20F56逆断层NEESSE6～340～10查明 21F62正断层NWS W4525初步控制 22F63正断层NESE455～10查明 23F64正断层近SNE65～700～40查明 24F66正断层近SNW650～25查明 44 第24卷第7 - 8期 山 东国 土资源 2008年8月 3收稿日期 2008202220;修订日期 2008205216;编辑曹丽丽 作者简介李娜19802 , 女,山东淄博人,助理工程师,主要从事煤田地质工作。 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2杨庄井田内的大、 中型断层多以正断层形 式产出,且具有多期活动特征。断层的力学性质特 别复杂,张、 压、 扭性均有,先张后压扭的特征较为普 遍。另一突出的特点表现为正断层基础上的走向滑 动,井下实际揭露表明, NEE向断层水平错动迹象 明显,常发育有水平方向的擦痕,并且切割近SN向 的断层组。井下揭露的NEE向小断层也具有这种 特征,如16上煤层二采区北侧顺槽发育一条小断 层,产状156 ∠88,断距2. 10 m,断层带中夹有 0. 20～0. 30 m厚的黏土状物质,断层面上沿着断层 走向方向的擦痕发育,反映了断层具有走滑平移 特征 ①。 3断层的分级控制性明显,其控制关系既表 现在断层的规模级别上,也表现在断层的发育数量 及展布方位上。一般情况下,大型断层控制中型断 层,中型断层控制小型断层,被控制的次级断层与控 制性断层存在伴生或派生的关系。在2条大型断层 交会部位,次级断层也相当发育。 4井田内中小型断层的平面组合主要有平行 排列式、 雁列式、 发散式等。剖面上常表现为小型阶 梯状及小型地堑、 地垒式断层组合。 5井田内煤层中小型断层的发育特征与其所 在构造块段边界密切相关,不同构造块段甚至同一 构造块段的不同部位小断层的发育规律明显不同, 主要表现在小断层的产状和性质。例如, 16上煤层 二、 六采区同位于F25断层北部,生产揭露表明,位于 浅部二采区内的小型断层以正断层为主,断层方向 以NENEE向最为发育;位于深部的六采区则以 逆断层为主,断层方向主要为近EW向 ① ,说明该块 段小断层形成时,浅部构造应力状态为近SN向的 张性,而深部构造应力状态为近SN向的压性。16上 煤层七、 八采区内小断层的发育也表现出不同程度 的差异。 6煤层中的小型断层发育,在垂向上具有明 显的层次差异性,主要表现为不同煤层小断层的发 育数量、 方向、 断层倾角等方面具有明显的差异。例 如, 3煤层九采区实际揭露的小断层与下组煤小断 层的发育特征差异较大,九采区小型正断层的倾角 多数为50 ～60,而下组煤小型正断层的倾角多数 为70 ～80,反映出垂向上构造应力状态的不同 ①。 该矿和邻矿生产实践表明, 16上和17煤层中的小断 层发育程度差异较大,这主要是由于煤层顶底板岩 性及其组合关系不同造成的。16上煤层顶板为十下 灰,厚度大且稳定;底板为泥岩或粉砂岩,是一种硬 软岩层组合而成的不协调体,顶板坚硬而煤层和底 板软弱,在受力过程中,顶板以断裂变形为主,因而 小断层和裂隙发育;而17煤与其顶底板三者组合为 一种相对协调的岩性组合体,总体岩性较软,在受力 过程中能发生较大程度的塑性变形,因而断层数量 较少。 3 断层对煤矿生产的影响 断层是影响煤矿生产的最重要的地质因素之 一,不仅严重影响煤矿生产,而且对其他开采技术条 件也起着明显的控制作用,主要表现在6个方面 1井田内大中型断层的发育,尤其是多组断 层相互交叉,对采区的正常划分影响很大。如首采 区原设计为双翼开采,准备巷道施工揭露了F23断 层,断距80 m,可采储量由80万t减少到20万t,无 法布置工作面,只好放弃北翼改为南翼开采图 1 ①。 图1 断层影响采区布置示意图 1 断层; 2 陷落柱; 3 工作面 54 第24卷第7 - 8期 成 果 与 方 法 2008年8月 ①山东省煤田地质局第三勘探队,山东省兖州市大统矿业有 限公司生产矿井地质报告, 2007年。 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2中小型断层的发育,常影响工作面的正常 布置,造成无效进尺,增加了掘进工作量,同时造成 巷道不规则,给回采、 运输带来不便。 3井田内中小型断层不仅使采掘工作难度增 大,而且使采掘系统复杂化;同时小断层和裂隙还使 顶板破碎,降低生产效率和增大管理难度。 4中小型断层的密集出现,使局部地段煤炭 资源得不到回收,影响了采区和矿井回采率,造成煤 炭资源浪费。1604工作面由于出现多条小断层使 得工作面无法推进,致使煤炭损失0. 5万多吨。截 至目前,仅16上煤就因断层充水造成煤炭损失近 200万t。 5井田内断层常与小型褶曲相伴生,致使局 部地带地层倾角较陡,井下采掘时,极易发生片帮、 冒顶事故。 6由于断层的切割,致使井田内各主要含水 层多处与煤层对口接触或间距缩短,增加了矿井充 水的危险性,威胁煤矿安全生产,在今后生产尤其是 下组煤开采过程中必须引起高度重视。 4 结语 杨庄井田范围内断层构造较发育,主要可分为 近SN, NENEE和NWNWW向3组,具有多期 活动性,常分叉、 合并,内部结构较复杂。同一断层 在不同位置的展布方向、 力学性质、 断层带宽度和断 距都有不同程度的变化 [2 ]。由于断层的切割致使 煤层错动,影响工作面和巷道的布置,局部煤炭甚至 无法开采,造成煤炭资源浪费。在生产过程中应采 取探采结合的方式查明断层的分布规律和延展方 向,以达到充分合理的开发煤炭资源的目的。 参考文献 [1 ] 孟祥化,葛铭.中朝板块层序 事件 演化[M ].北京科学出 版社, 2004. [2 ] 马文璞.区域构造分析[M ].北京地质出版社, 1992. Structural Characteristics of Yangzhuang Coal Fault and Its I nfluences to the Production in Yanzhou CoalM i ne of Shandong Province L INa,L I U Jun,L I U Song2liang, TI AN Li2qiang No. 3 Explorationg Brigade of Shandong CoalMine Bureau, Shandong Tai’ an 271000, China AbstractYanzhou coalmine is the main coal field in the southwest region of Shandong province. Yangzhuang coal field locates in the westwing of Yanzhou coalmine.It is a partof Huabei large coal basin.Itsmonoclinic structure tilted to the east .Three group faults with the trend of SN, NENEE and NWNWW cut through each other, which caused dislocation in the seam of coal and influenced the layout ofworking face and roadway . Thus, parts of the coalmine cannot be mined and coal resources cannot be used fully .It isput forward that exploration and mining in production process in the future should be combined to identify the distribution rule and extension direction in or2 der to achieve adequate and reasonable exploitation of coal resources . Key words Fault structure; characteristics; coal exploration;influence; Yangzhuang coal field; Yanzhou coal mine; Shandong province 第四届东部省市土地利用管理政策研讨联席会议在胶南市召开 2008年5月2930日,第四届东部省市土地利用管理政策研讨联席会议在胶南市召开。江苏、 上海、 浙江、 安徽、 福建、 江西、 山东、 广东8个省市国土资源厅局土地利用管理处长及工作人员出席会议,邀请国土资源部土地利用司有关领导参 加指导。与会代表围绕学习实践科学发展观的主题,就土地利用管理体制、 利益机制、 法律约束体系、 存在主要问题及对策等 内容进行广泛深入地探讨,提出了许多针对性强,切实可行的前瞻性意见。各省代表相互交流了各地土地管理工作中的成功 经验,取长补短,互通有无。胶南局 刘圣文,王玉顺 64 第24卷第7 - 8期 山 东国土资 源 2008年8月 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.