西固井田斷層發(fā)育規(guī)律探討

摘 要：通過對西固井田內(nèi)的地質(zhì)資料的收集與研究，分析了西固井田地質(zhì)構(gòu)造的成因及牲征，找到了中小型斷層預(yù)測的方法及途徑，為采掘工作面設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：西固井田；斷層發(fā)育；規(guī)律；探討；預(yù)測

1 西固井田構(gòu)造概況

1.1 區(qū)域構(gòu)造概況 西固井田位于蒲白礦區(qū)東南部，該區(qū)構(gòu)造主要呈東西向和北東向兩組：較大規(guī)模東西向褶皺有南張莊背斜、蔡家河向斜和三眼橋背斜；較大規(guī)模北東向褶皺有西固背斜、阿文村向斜和窯頭村背斜。這些褶皺構(gòu)造大多為寬緩的背向斜，延伸長度多為5-10km，較大規(guī)模的斷層有毛家河正斷層、張家河正斷層、仁村正斷層和董家河正斷層。

1.2 井田構(gòu)造概況 西固井田位于西固背斜和阿文村向斜的翼部，北以張家河斷層為界，南以仁村斷層為界，處于多次斷裂的斷盤上，區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，也是該井田的主要構(gòu)造形式，在勘探期間，發(fā)現(xiàn)的主要斷層有以下三條：①張家河正斷層：西南起于白堤鎮(zhèn)以西，東北延至洛河高家卯一帶消失，長達(dá)13km以上。走向NE，傾向NW，傾角65°-70°，南升北降，落差210-340m，其北側(cè)有小斷層伴生。②仁村正斷層：洛河西岸仁村附近地面可見5條斷層，形成斷層束，走向NE。其中兩條較小者，落差在10m以內(nèi)，但破壞帶較寬，似有平移性質(zhì)；三條較大者傾向NW。傾角70°-75°，南升北降，最北一條橫穿現(xiàn)井田南部，構(gòu)成井田南部邊界，落差120m以上。③東文化村正斷層：西起張家河正斷層，向東延至第五勘探線以西尖滅，延展2km，走向近似EW，傾向S，北升南降，落差25km以上。

2 西固井田斷層構(gòu)造發(fā)育規(guī)律及成因

2.1 平面展布特征

2.1.1 斷層性質(zhì)及走向。中小型斷層多為正斷層，走向多為NE向，具有一定的方向性。

2.1.2 斷層組合形式。井田內(nèi)大中型斷層在平面上多呈平行排列，如14采區(qū)上部邊界斷層、14中部斷層、張家河斷層和仁村斷層等，走向均為NE，近平行排列。中小型斷層除近平行組合排列外，還有雁狀排列，形成小型地壘、地塹構(gòu)造，如14502回風(fēng)巷、14502進(jìn)風(fēng)巷、14506施工巷等揭露斷層都有這種特點(diǎn)，該組合中斷層落差有大有小，落差較大的分布較稀疏，但常伴有多條落差較小的斷層，落差較小的斷層常呈平行排列。

2.2 斷層與水、風(fēng)氧化帶的關(guān)系 西固井田由于煤層埋藏較淺，平均190m，因此在斷層發(fā)育地段常伴有煤層潮濕，頂板淋水或煤層滲水現(xiàn)象，以及煤質(zhì)風(fēng)氧化現(xiàn)象。并且隨著斷層的接近，水量越大，煤層風(fēng)氧化由暗淡光澤逐漸過渡成呈褐紅色零點(diǎn)狀、褐紅色條帶狀、褐紅色片狀，風(fēng)氧化嚴(yán)重區(qū)域，煤層風(fēng)氧化呈灰白色泥土狀。這種現(xiàn)象12、14采區(qū)均有表現(xiàn)，在14510西巷，14500（東）皮帶巷中，還出現(xiàn)煤層嚴(yán)重風(fēng)化為白色泥土狀，長達(dá)20多米。

2.3 底斷與頂斷相間分期發(fā)育特點(diǎn) 底板斷裂與頂板斷裂成組分期發(fā)育，在掘進(jìn)中較常見，如在施工14510西巷，14506回風(fēng)巷、進(jìn)風(fēng)巷時，相隔3—10m區(qū)段內(nèi)出現(xiàn)頂斷層和底斷層各一條，落差0.5—2m，走向基本一致，空間上呈平行排列。

2.4 斷層發(fā)育規(guī)律成因探討 渭北煤礦區(qū)的大地構(gòu)造位置在不同地質(zhì)歷史時期，隨區(qū)域大地構(gòu)造背景的演化而改變。古生代位于華北板塊西南緣；中生代位于鄂爾多斯盆地東南緣；新生代以來位于渭河裂陷系北緣。因此，石炭—二疊紀(jì)煤系沉積以后，區(qū)內(nèi)煤田構(gòu)造的形成、發(fā)展、演化，主要受秦嶺擠壓帶和渭河伸展裂陷系構(gòu)造作用的控制。在祁呂賀山字型構(gòu)造及后期華夏構(gòu)造復(fù)合應(yīng)力作用下，形成了井田北部西固背斜和南部阿文村向斜，而在背向斜翼部分期形成了張家河正斷層、仁村正斷層和東文化正斷層等斷裂構(gòu)造。在這些斷裂構(gòu)造形成的影響下，區(qū)內(nèi)小斷層呈NE向平行展布，分期次發(fā)育。

3 結(jié)論

3.1 中小型斷層的預(yù)測方法及途徑 采掘前方中小型斷層的預(yù)測，從技術(shù)手段上講，盡管有不少物探儀器，如地質(zhì)雷達(dá)、坑透儀、瑞利波等，但由于西固井田地質(zhì)變化快且較復(fù)雜，煤層底板起伏大，在圖像解釋上不夠理想，而利用斷層影響帶地質(zhì)標(biāo)志進(jìn)行預(yù)測，則經(jīng)濟(jì)簡便。

根據(jù)西固井田斷層發(fā)育規(guī)律，預(yù)測中小型斷層主要有以下幾個地質(zhì)標(biāo)志：①煤質(zhì)風(fēng)氧化及煤層變潮是斷層出現(xiàn)的重要地質(zhì)標(biāo)志，并且隨著煤層風(fēng)氧化和潮濕程度的加劇，斷層出現(xiàn)的可能性越大。②頂板斷裂的出現(xiàn)，預(yù)示前方3-10m底板斷裂可能出現(xiàn)。③在斷層過后近水平掘進(jìn)巷道中，地板開始逐漸抬升預(yù)示前方斷層的再次出現(xiàn)。

3.2 斷層對煤層、煤質(zhì)的影響 中小型斷層的發(fā)育，首先，引起煤層厚度的變化，表現(xiàn)為煤層的斷失或拉薄，特別是在斷層密集區(qū)，煤層厚度變化非常明顯，如14502進(jìn)風(fēng)巷；頂斷與底斷相間發(fā)育段煤層拉薄現(xiàn)象非常明顯，如14506回風(fēng)巷中部，受斷層的拉薄，煤厚僅1.6-2.0m，長達(dá)25m，14506進(jìn)風(fēng)巷中部，受斷層的拉薄，煤厚僅0.6-0.8m，長達(dá)20多米；落差較大斷層帶煤層斷失現(xiàn)象也非常明顯。其次，斷層增加了煤的空隙及其與水、氧的接觸面積，增強(qiáng)了煤層與含水層、空氣的溝通，導(dǎo)致了煤層的風(fēng)化或嚴(yán)重風(fēng)氧化；在過斷層穿半煤巖過程中，不可避免地有巖石的混入，都影響到煤質(zhì)。

3.3 斷層對采掘生產(chǎn)的影響 ①影響工作面的布置方式及采掘的機(jī)械化程度。由于斷層走向的限制，只能走向長壁回采，加之?dāng)鄬拥那懈詈筒删蛟O(shè)備條件的限制，斷層影響較大的只能用小面回采，影響較小的只能穿采或留煤柱。在斷層密集區(qū)，更不能上綜采或綜掘設(shè)備，嚴(yán)重制約著礦井生產(chǎn)的現(xiàn)代化進(jìn)程。②增加了采掘成本，降低了資源回收率。由于小斷層的影響，在回采過程中另開切眼，在掘進(jìn)過程中變更原設(shè)計(jì)方案時有發(fā)生，以至掘進(jìn)率高，原煤成本高，甚至造成采掘接續(xù)緊張等局面。過斷層時補(bǔ)巷、重開切眼留設(shè)保護(hù)煤柱，掘進(jìn)過程中變更設(shè)計(jì)方案施工，均導(dǎo)致煤炭資源回收率降低。

3.4 斷層對安全生產(chǎn)的影響 中小型斷層的密集發(fā)育，增加了安全隱患，在生產(chǎn)過程中必須采取安全技術(shù)措施，加大了支護(hù)成本，降低了采掘工效，從而也降低了礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡介：

陳旭輝，1984年6月5日出生，甘肅白銀人，2011年12月畢業(yè)于西安科技大學(xué)，采礦工程專業(yè)，采煤助理工程師，研究方向：采礦。endprint