新密煤田滑动构造对煤层破坏作用的探讨

患第１４３期　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２７９８．２０１１．０７．０１６　新密煤田滑动构造对煤层破坏作用的探讨　乔荣芹　（郑州祥隆地质２２－程有限公司，河南新密４５２３７１）　摘要：新密煤田是国家规划的１３个亿吨级大型煤炭基地豫西基地的重要组成部分，煤炭资源丰富，地质　特征除具备“华北型”煤田基本特征外，滑动构造普遍发育是其显著特点。矿井生产中经常遇到的煤层厚　度、结构的变化、井巷工程破坏变形、矿井水害、瓦斯突出等问题，多与滑动构造有关。认识滑动构造、研究　其富存规律对矿井安全与生产具有重要意义。　关键词：新密煤田；滑动构造；矿井安全　中图分类号：Ｐ６１８．１１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００５—２７９８（２０１１）０７—００４０—０２　新密煤田位于秦岭纬向构造带东延部分与新华　１．１　滑面　夏系沉降带西缘之复合部位，含煤岩系属石炭一二　即为分隔滑动构造上、下盘的界面。以芦店滑　叠系。地质历史发展过程中本区经历了多次构造运　动构造为例，主滑脱面沿二　煤层发育，在剖面上呈　动，以燕山运动最为强烈，奠定了本区基本构造格　中部平缓两端翘起的舟状形态。在空间上呈东部狭　局。荥密背斜与龙坡寨背斜之间向斜构造，整体展　长、西部逐步开阔的勺状凹曲面。除主滑面外，在滑　布方向东西向，西段仰起，向东倾伏，构成新密煤田　动构造南、北缘尚发育有一些次级滑面，其浅部倾角　煤矿区的主体。滑动构造发育是本区一大构造特　较大向深部倾角逐渐变小并交于主滑面，呈铲式断　点。芦店一大隗滑动构造为矿区控制性构造，从登　层性质。主滑面由断层泥组成，附近上下发育有断　封东部的白坪、告城向东一直延伸至东部新郑，延展　层角砾岩、碎裂岩滑动破碎带。据芦店１２４个穿过　长度近百公里。该构造由于后期地质改造作用，在　滑动面钻孔统计，位于二　煤层１０　ｍ以内断点占　不同井田表现出具体构造行迹：自西向东依次有芦　５２％；１０～５０　ｍ占３４％；少数断点位于二　煤下太　店滑动构造、养钱池一大隗华东构造、任岗滑动构　原组地层中。在老君堂井田，有８个钻孔和３个井　造、裴沟一罗湾滑动构造等，对井田内煤层、煤质、岩　石力学性质及地下水、瓦斯富存等均有不同程度影　筒均在二．煤及其附近见到滑动构造面，破碎带厚　响。　度０．９５—４．０６　ｍ，挤压揉皱作用明显，岩性混杂多　摩擦镜面。此构造岩直接覆于煤层之上，并非连续　１滑动构造特征　沉积地层。　所谓滑动构造，是指在古造山运动中伴随山体　１．２滑体　均衡升降，由重力差异作用兼有构造应力作用引起　即位于滑动构造面之上的基岩地质体。主要由　的岩层之间、岩层煤层之间沿某特定低角度构造面　二　煤以上二叠系、三叠系地层组成。系异地沉积　滑动并产生位移的构造行迹。由滑面、滑体和基盘　地层经滑动运移作用的结果。滑体内次级滑面发　组成（见图１）。　育，使地层界限多不连续且有缺失。这种差异滑动　结果，导致在不同区域主滑面上岩层缺失不一且接　触岩性多变，致使与之相伴生的水、瓦斯等地质问题　规律性变差。　１．３基盘　即位于滑动构造面之下基岩地质体。主要由山　西组下部二　煤及以下古生界地层组成，系原地保　图１滑动构造剖面示意　留沉积。　收稿日期：２０１１－０３－０７　作者简介：乔荣芹（１９７２一），女，河南泌阳人，工程师，从事地质、水害、瓦斯地质技术工作。　乔荣芹：新密煤田滑动构造对煤层破坏作用的探讨　第２０卷第７期　２滑动构造成因分析　新密煤田位于华北板块西南边缘。印支运动前　期陆续沉积基底岩系与晚古生代煤系地层。中生带　中晚期，华北板块南缘翘起，板内变形，嵩山隆起，为　芦店滑动构造先期由北向南滑动提供了重力势能动　力，北西向断层的活动成为滑动构造发生的诱发因　素。滑动系统向南滑动受萁山复被斜阻挡而终止。　主滑面向上切割岩层产生逆冲和强烈挤压变形，向　下切割岩层导致地层缺失。新生代时期，受早期喜　山运动断块掀斜作用，基底断块向北侧月湾断层倾　斜，东部则形成一系列南升北降正断层，破坏了原有　滑动系统重力平衡状态，使芦店滑动构造运动方向　变为由南向北滑动并向东扩展至新郑煤矿区域。后　期喜山运动则改造了这一区域构造形迹，自西向东　保留有芦店滑动构造、大隗滑动构造、任岗滑动构　造、大平滑动构造等。　３　滑动构造对煤层的破坏作用　３．１　煤岩层产状变化与缺失　主滑面破坏了滑动系统内外及主滑面上下地层　连续性，使滑体沿曲面滑动，故滑动系统内外的主滑　面上下地层产状多不一致。老君堂井田浅部二　煤　层倾角达到４５。，深部则平缓至１８。。在滑体和基盘　内部，次级滑面破坏了滑体完整性，地层不连续性造　成滑体或基盘地层缺失；发生在二．煤层附近滑动　构造，二叠系煤系地层多被铲蚀，山西组最小剩余厚　度１６．６　ｍ，致使二叠系上统石干峰组红层砂岩、三　叠系金斗山砂岩直接覆于二　煤层之上，缺失厚度　约８００　ｍ；二　煤底板太原组砂泥岩段局部铲蚀，最　大缺失厚度２５．４　ｍ。　３。２煤层性质与厚度发生改变　广泛发育于二　煤层中滑动构造，改变了煤层　的原生结构、构造，层理不清，煤体中滑面擦痕明显，　煤层受挤压、揉皱、流变现象严重。生产中多以粉　末、鳞片状产出，极易产生煤尘，导致煤尘爆炸危险。　滑动构造铲蚀作用下滑面坡状起伏导致煤层突然增　厚与变薄，甚至形成大面积无煤带，缩短矿井服务年　限，影响采区划分、工作面布置等，制约原煤生产效　率与经济效益。　３．３井巷工程遭到破坏　处于滑动构造破碎带中及附近的井巷工程，由　于应力集中、岩石破碎、滑动带泥岩易水解软化等因　素，易发生冒顶、侧压变形、底鼓破坏，扩修频繁；应　力集中区域还易发生跨面事故，危及生产与安全。　３．４导致顶板水害　滑动构造导致二，煤层顶板多个砂泥岩隔水层　组缺失，采掘过程中煤层顶板因失去隔水层保护而　突水。老君堂煤矿井田煤系地层大量缺失，石千峰　组厚层砂岩甚至三叠系金斗山含水砂岩直接覆于煤　层之上，受顶板砂岩水威胁严重；滑体中次级滑面呈　波浪状起伏，与主滑面时而复合时而远离，导致二　煤层与顶板接触关系复杂化：煤顶为砂岩类碎裂岩　时，有利于地下水富集与运移；为砂质泥岩类碎裂时　则由于遇水泥化而阻水。导致在同一滑动构造背景　下，在不同区域二　煤顶板富水性差异很大，增加了　水害治理难度。　３．５诱发底板承压水害　产生于煤层底板隔水层中的次级滑动构造，虽　然规模不大，但会造成井田局部区域隔水岩层缺失　而使隔水层变薄，隔水强度降低，突水系数增大。在　老君堂井田，除在二　煤层及顶板发育有滑动构造　外，还在井田东北部发育有底板次级滑动构造，使　二　煤至奥灰间距由８８　１３３减少至５８．６　ｍ（据１５　００１　孔），突水系数增大到０．５３，是规定安全值的８倍　多，存在突水危险。　３．６导致瓦斯积聚与突出　普遍发育于二　煤中的滑动构造，使煤层厚度　变化很大。生产实践表明：厚煤带一般也是瓦斯富　集带，其瓦斯涌出量随煤层厚度增加而增大；薄煤带　则阻碍深部瓦斯向浅部运移。滑动面由断层泥组　成，致密光滑，隔水又隔气，同样会阻止下部煤层瓦　斯气体向上部扩散运移而封闭瓦斯，导致井田与井　田之间、同一井田不同区域瓦斯分布极不均匀，治理　难度很大。另外，滑动构造使二．煤层受改造结果，　粉煤透气能力极差，扩散半径小不宜抽放，导致煤炭　生产中煤与瓦斯突出。　４结语　在新密煤田大多矿区的二　煤层及其附近广泛　发育有滑动构造，煤矿生产中遇到的诸如煤层厚薄、　产状变化、地层缺失、井巷工程破坏、矿井水害、瓦斯　积聚与突出等问题大多与滑动构造有关。所以，认　识研究滑动构造的规律，是保证矿井安全生产地质　工作的重要任务。　［责任编辑：李月成］　４１