董鵬+張國輝+孫晉兵

摘要：為了研究礦井斷裂構(gòu)造特征的認識和分析，將一個礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造作為一個整體，從其成因及控制關(guān)系入手，全面研究其特征和發(fā)展，進而查明各種構(gòu)造對于煤層賦存的控制關(guān)系，根據(jù)已揭露構(gòu)造的組合特征預(yù)測未開拓區(qū)可能存在的構(gòu)造形跡，為煤礦下一步開采具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：斷裂構(gòu)造形成 煤層構(gòu)造節(jié)理 構(gòu)造作用力 斷裂特征

1 影響斷裂構(gòu)造生成的因素

趙坡礦的斷裂構(gòu)造形跡是多種多樣的，在其形成的過程中受到下列因素，即構(gòu)造作用力、煤巖塵力學(xué)性質(zhì)和構(gòu)造邊界條件等的影響。構(gòu)造作用力是指煤巖層產(chǎn)生變形的動力。礦井斷裂構(gòu)造變形的作用力是相對研究范圍而言的局部應(yīng)力，盡管一些煤巖層的性質(zhì)相似，但由于作用力不同，因而產(chǎn)生了構(gòu)造變形的結(jié)果也就不同。趙坡礦井田屬華北二疊紀含煤地層，其巖性和厚度近似。趙坡礦區(qū)受橫向擠壓作用為主，煤巖層在空間表現(xiàn)為壓縮變形，結(jié)果以褶曲和逆斷層（壓性）、斜斷層（剪或壓剪性）為礦區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造線；而井陘礦區(qū)，煤巖層受拉伸張應(yīng)力作用為主，煤巖層在空間表現(xiàn)為拉伸變形特點，結(jié)果礦區(qū)內(nèi)高角度正斷層發(fā)育，局部有平緩褶曲。煤巖層力學(xué)性質(zhì)是與其巖性密切相關(guān)的。如果地層中塑性巖層的厚度占比例較大，則地層的塑性變形特征就較突出。反之，如果，地層中剛性巖層厚度占比例較大，則以脆性變形特征較突出。如果構(gòu)造作用力相似，但巖石力學(xué)性質(zhì)有差異，那么引起的變形結(jié)果則不同。一般地，細粒碎屑巖、泥巖和煤層具塑性或低強度特征，而粗粒碎屑巖和石灰?guī)r類則具脆性和高強度特征。因此，當受擠壓作用力時，低強度和塑性大的巖層容易首先發(fā)生顯著的彎曲變形，爾后出現(xiàn)破裂產(chǎn)生斷層；強度高和具脆性的巖層則不容易發(fā)生顯著地彎曲變形，一旦變形就會破裂而產(chǎn)生斷層。另外，煤層的厚度不同，所呈現(xiàn)的構(gòu)造變形結(jié)果也是有差異的。構(gòu)造變形的邊界條件，就是對構(gòu)造變形發(fā)生著影響的因素。礦井斷裂構(gòu)造邊界條件所涉及的范圍遠比區(qū)域斷裂構(gòu)造狹窄得多，但較為直觀具體。如圖1，趙坡礦在開采12下煤層時，斷裂和褶皺均發(fā)育，以Ⅲ號斷層為界，其上盤呈現(xiàn)明顯的擠壓，而下盤則發(fā)育比較平緩的褶曲和小型斷層。這種現(xiàn)象說明，在煤巖層受到擠壓作用力時產(chǎn)生構(gòu)造變形的過程中，應(yīng)力消耗在該斷裂位移上，繼續(xù)傳遞給斷層下盤的力則有相當大的減弱。這樣斷層下盤的構(gòu)造變形的邊界條件就明顯的改變。因此，在分析趙坡井田內(nèi)斷裂構(gòu)造變形條件時，就不能籠統(tǒng)地固定一種影響因素。而必須根據(jù)具體情況具體分析。

上述影響斷裂構(gòu)造變形的因素是彼此相互聯(lián)系的，在研究趙坡礦井地質(zhì)構(gòu)造時不能分割開來。

2 礦井斷裂構(gòu)造形成機理分析

經(jīng)實驗證明，試件受到擠壓變形時，先是壓縮繼之出現(xiàn)輕微褶紋（褶皺），然后出現(xiàn)X型破裂。繼續(xù)發(fā)展則出現(xiàn)褶皺隆起，在破裂基礎(chǔ)上產(chǎn)生平移斷層和X、Y型剪性正斷層，最后產(chǎn)生張性的縱橫破裂。走向逆斷層和大型褶曲相伴生，由它們的延展方向可基本確定擠壓力作用的方向。實際上，走向逆斷層面的傾向也有X、Y型兩組。平面上呈現(xiàn)的斜交斷層往往具有平移性質(zhì)而切割褶皺或走向逆斷層。這種斜交斷層多屬的X破裂，走向延伸也比較長且平直。張性斷層在變形的最后階段形成，往往繼承已生成的斷裂面，尤其是生產(chǎn)的剪裂面發(fā)展成為張剪性斷層。張剪性斷層在其展布形態(tài)上基本追蹤了原斷裂面的產(chǎn)狀。

3 斷裂構(gòu)造在向斜內(nèi)的展布

向斜構(gòu)造是礦井中常見的一種構(gòu)造形態(tài)，研究斷裂構(gòu)造在向斜內(nèi)的展布特征具有實際意義。一般情況下，向斜軸附近除見有張剪性斷裂外，往往出現(xiàn)平行于褶皺軸的張性斷層。據(jù)實際觀測，垂直于向斜軸的張性斷層不堪發(fā)育，一般呈現(xiàn)破碎帶出現(xiàn)。這表明向斜轉(zhuǎn)折端部位，有時見有壓剪性斷裂和張性斷裂。構(gòu)造節(jié)理與斷層存在著成因上的一致性。節(jié)理沿煤層走向的分布比較穩(wěn)定，而沿傾斜方向，同組節(jié)理的走向發(fā)生變化，兩組節(jié)理的夾角變小。這表明是隨應(yīng)力場的變化而變化的。

4 壓、張、剪性斷裂的某些特征

壓性斷裂：常以走向逆斷層（掩）斷層為代表。這類斷層的斷裂面往往不平直而呈曲面。沿走向的變化表明其在形成發(fā)展時受力的不均衡性，沿傾向的變化則反映了受不同層位巖石力學(xué)性質(zhì)的影響而使其傾角有差異。

剪性斷裂：常以X型兩組共軛節(jié)理或平移斷層為代表，但一般多兼有張或壓性位移，呈斜正交（逆）斷層分布。這類斷層往往切割井田（或礦區(qū)）內(nèi)的走向逆斷層或褶曲軸。其特點是沿走向延伸比較遠且斷裂面較平直，斷層多有呈雁行排列的小斷裂交接延續(xù)而成。因此，追蹤這類斷層時，要注意在斷層消失的終端是否還有斷裂跡象，以便推斷前方是否仍有同類斷層接續(xù)延展。堿性斷裂的斷距比較穩(wěn)定，有時其斷距并不大，但實際延伸距離卻很長。

張性斷裂：常見的是高角度正斷層。典型的張性斷層多出現(xiàn)在褶曲軸附近且與軸平行或垂直。張性斷層多是繼承先形成的節(jié)理發(fā)展而來的，其斷裂面一般不平滑。走向上斷距的變化梯度較大，其規(guī)律性比剪性斷層的斷距變化明顯。因此，可以利用斷距來推斷斷層走向上的延伸長度。

斷層與節(jié)理的某些組合特征：節(jié)理密集到一定程度時便可出現(xiàn)斷裂位移。因此，通過對已知斷層和其附近節(jié)理的統(tǒng)計，可以基本掌握斷層與節(jié)理密集程度的關(guān)系，以此作為推斷該范圍內(nèi)斷層存在的一項指標。另外，節(jié)理的密集程度隨不同性質(zhì)的斷層的上下盤面有差異。一般規(guī)律是，正斷層上盤比下盤節(jié)理密集；逆斷層上盤與其反傾向的節(jié)理發(fā)育，下盤則是同傾向的節(jié)理發(fā)育。

煤層節(jié)理的傾角越靠近斷層傾角越大，以斷層傾角為其極限，如圖2。其原因是煤層和巖層在同時發(fā)生斷裂位移時，依介質(zhì)的內(nèi)摩擦角決定斷層面角度，而煤層的內(nèi)摩擦角一般小于巖層的內(nèi)摩擦角，一旦斷層形成，煤層節(jié)理面傾角要依附于巖層裂面傾角。利用這一特征，可以幫助判斷斷層的出現(xiàn)。

據(jù)趙坡煤礦資料表明，對于同一性質(zhì)的斷層，若其斷距越大，則在斷層附近的構(gòu)造節(jié)理密度越高，其影響范圍也越寬。X型共軛剪性節(jié)理是相互制約的，均等發(fā)育的機會較少。一般規(guī)律是，一組較為發(fā)育，另一組次之或不甚發(fā)育，如圖3。在出現(xiàn)斷層的地段，往往是與其相關(guān)的節(jié)理較為發(fā)育的地段，而其中相對發(fā)育的一組節(jié)理往往會出現(xiàn)同方向的斷層。

5 結(jié)語

實踐表明，礦井中的斷裂構(gòu)造形跡復(fù)雜多樣，因此，要全面認識一個礦區(qū)內(nèi)的所有地質(zhì)構(gòu)造特征，作為一個整體，從其成因、控制關(guān)系著手，深入研究，煤巖層的形態(tài)，構(gòu)造受到擠壓變形產(chǎn)生斷裂。構(gòu)造節(jié)理的走向發(fā)生變化，研究壓、張、剪性斷裂的特征，根據(jù)已揭露構(gòu)造的組合特征預(yù)測未開拓區(qū)可能存在的構(gòu)造形跡，為煤礦下一步開采具有指導(dǎo)作用。

參考文獻：

[1]程怡，李德華，周國興等.對淮南潘東煤礦南二采區(qū)構(gòu)造特征的認識[J].能源技術(shù)與管理，2006，06.

[2]李紅偉.淺析亨健井田地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律[J].河北煤炭，2011，02.

[3]陶昆，王向陽.煤礦地質(zhì)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

作者簡介：董鵬（1982-），男，山東棗莊人，助理工程師，從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)工作。endprint

摘要：為了研究礦井斷裂構(gòu)造特征的認識和分析，將一個礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造作為一個整體，從其成因及控制關(guān)系入手，全面研究其特征和發(fā)展，進而查明各種構(gòu)造對于煤層賦存的控制關(guān)系，根據(jù)已揭露構(gòu)造的組合特征預(yù)測未開拓區(qū)可能存在的構(gòu)造形跡，為煤礦下一步開采具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：斷裂構(gòu)造形成 煤層構(gòu)造節(jié)理 構(gòu)造作用力 斷裂特征

1 影響斷裂構(gòu)造生成的因素

趙坡礦的斷裂構(gòu)造形跡是多種多樣的，在其形成的過程中受到下列因素，即構(gòu)造作用力、煤巖塵力學(xué)性質(zhì)和構(gòu)造邊界條件等的影響。構(gòu)造作用力是指煤巖層產(chǎn)生變形的動力。礦井斷裂構(gòu)造變形的作用力是相對研究范圍而言的局部應(yīng)力，盡管一些煤巖層的性質(zhì)相似，但由于作用力不同，因而產(chǎn)生了構(gòu)造變形的結(jié)果也就不同。趙坡礦井田屬華北二疊紀含煤地層，其巖性和厚度近似。趙坡礦區(qū)受橫向擠壓作用為主，煤巖層在空間表現(xiàn)為壓縮變形，結(jié)果以褶曲和逆斷層（壓性）、斜斷層（剪或壓剪性）為礦區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造線；而井陘礦區(qū)，煤巖層受拉伸張應(yīng)力作用為主，煤巖層在空間表現(xiàn)為拉伸變形特點，結(jié)果礦區(qū)內(nèi)高角度正斷層發(fā)育，局部有平緩褶曲。煤巖層力學(xué)性質(zhì)是與其巖性密切相關(guān)的。如果地層中塑性巖層的厚度占比例較大，則地層的塑性變形特征就較突出。反之，如果，地層中剛性巖層厚度占比例較大，則以脆性變形特征較突出。如果構(gòu)造作用力相似，但巖石力學(xué)性質(zhì)有差異，那么引起的變形結(jié)果則不同。一般地，細粒碎屑巖、泥巖和煤層具塑性或低強度特征，而粗粒碎屑巖和石灰?guī)r類則具脆性和高強度特征。因此，當受擠壓作用力時，低強度和塑性大的巖層容易首先發(fā)生顯著的彎曲變形，爾后出現(xiàn)破裂產(chǎn)生斷層；強度高和具脆性的巖層則不容易發(fā)生顯著地彎曲變形，一旦變形就會破裂而產(chǎn)生斷層。另外，煤層的厚度不同，所呈現(xiàn)的構(gòu)造變形結(jié)果也是有差異的。構(gòu)造變形的邊界條件，就是對構(gòu)造變形發(fā)生著影響的因素。礦井斷裂構(gòu)造邊界條件所涉及的范圍遠比區(qū)域斷裂構(gòu)造狹窄得多，但較為直觀具體。如圖1，趙坡礦在開采12下煤層時，斷裂和褶皺均發(fā)育，以Ⅲ號斷層為界，其上盤呈現(xiàn)明顯的擠壓，而下盤則發(fā)育比較平緩的褶曲和小型斷層。這種現(xiàn)象說明，在煤巖層受到擠壓作用力時產(chǎn)生構(gòu)造變形的過程中，應(yīng)力消耗在該斷裂位移上，繼續(xù)傳遞給斷層下盤的力則有相當大的減弱。這樣斷層下盤的構(gòu)造變形的邊界條件就明顯的改變。因此，在分析趙坡井田內(nèi)斷裂構(gòu)造變形條件時，就不能籠統(tǒng)地固定一種影響因素。而必須根據(jù)具體情況具體分析。

上述影響斷裂構(gòu)造變形的因素是彼此相互聯(lián)系的，在研究趙坡礦井地質(zhì)構(gòu)造時不能分割開來。

2 礦井斷裂構(gòu)造形成機理分析

經(jīng)實驗證明，試件受到擠壓變形時，先是壓縮繼之出現(xiàn)輕微褶紋（褶皺），然后出現(xiàn)X型破裂。繼續(xù)發(fā)展則出現(xiàn)褶皺隆起，在破裂基礎(chǔ)上產(chǎn)生平移斷層和X、Y型剪性正斷層，最后產(chǎn)生張性的縱橫破裂。走向逆斷層和大型褶曲相伴生，由它們的延展方向可基本確定擠壓力作用的方向。實際上，走向逆斷層面的傾向也有X、Y型兩組。平面上呈現(xiàn)的斜交斷層往往具有平移性質(zhì)而切割褶皺或走向逆斷層。這種斜交斷層多屬的X破裂，走向延伸也比較長且平直。張性斷層在變形的最后階段形成，往往繼承已生成的斷裂面，尤其是生產(chǎn)的剪裂面發(fā)展成為張剪性斷層。張剪性斷層在其展布形態(tài)上基本追蹤了原斷裂面的產(chǎn)狀。

3 斷裂構(gòu)造在向斜內(nèi)的展布

向斜構(gòu)造是礦井中常見的一種構(gòu)造形態(tài)，研究斷裂構(gòu)造在向斜內(nèi)的展布特征具有實際意義。一般情況下，向斜軸附近除見有張剪性斷裂外，往往出現(xiàn)平行于褶皺軸的張性斷層。據(jù)實際觀測，垂直于向斜軸的張性斷層不堪發(fā)育，一般呈現(xiàn)破碎帶出現(xiàn)。這表明向斜轉(zhuǎn)折端部位，有時見有壓剪性斷裂和張性斷裂。構(gòu)造節(jié)理與斷層存在著成因上的一致性。節(jié)理沿煤層走向的分布比較穩(wěn)定，而沿傾斜方向，同組節(jié)理的走向發(fā)生變化，兩組節(jié)理的夾角變小。這表明是隨應(yīng)力場的變化而變化的。

4 壓、張、剪性斷裂的某些特征

壓性斷裂：常以走向逆斷層（掩）斷層為代表。這類斷層的斷裂面往往不平直而呈曲面。沿走向的變化表明其在形成發(fā)展時受力的不均衡性，沿傾向的變化則反映了受不同層位巖石力學(xué)性質(zhì)的影響而使其傾角有差異。

剪性斷裂：常以X型兩組共軛節(jié)理或平移斷層為代表，但一般多兼有張或壓性位移，呈斜正交（逆）斷層分布。這類斷層往往切割井田（或礦區(qū)）內(nèi)的走向逆斷層或褶曲軸。其特點是沿走向延伸比較遠且斷裂面較平直，斷層多有呈雁行排列的小斷裂交接延續(xù)而成。因此，追蹤這類斷層時，要注意在斷層消失的終端是否還有斷裂跡象，以便推斷前方是否仍有同類斷層接續(xù)延展。堿性斷裂的斷距比較穩(wěn)定，有時其斷距并不大，但實際延伸距離卻很長。

張性斷裂：常見的是高角度正斷層。典型的張性斷層多出現(xiàn)在褶曲軸附近且與軸平行或垂直。張性斷層多是繼承先形成的節(jié)理發(fā)展而來的，其斷裂面一般不平滑。走向上斷距的變化梯度較大，其規(guī)律性比剪性斷層的斷距變化明顯。因此，可以利用斷距來推斷斷層走向上的延伸長度。

斷層與節(jié)理的某些組合特征：節(jié)理密集到一定程度時便可出現(xiàn)斷裂位移。因此，通過對已知斷層和其附近節(jié)理的統(tǒng)計，可以基本掌握斷層與節(jié)理密集程度的關(guān)系，以此作為推斷該范圍內(nèi)斷層存在的一項指標。另外，節(jié)理的密集程度隨不同性質(zhì)的斷層的上下盤面有差異。一般規(guī)律是，正斷層上盤比下盤節(jié)理密集；逆斷層上盤與其反傾向的節(jié)理發(fā)育，下盤則是同傾向的節(jié)理發(fā)育。

煤層節(jié)理的傾角越靠近斷層傾角越大，以斷層傾角為其極限，如圖2。其原因是煤層和巖層在同時發(fā)生斷裂位移時，依介質(zhì)的內(nèi)摩擦角決定斷層面角度，而煤層的內(nèi)摩擦角一般小于巖層的內(nèi)摩擦角，一旦斷層形成，煤層節(jié)理面傾角要依附于巖層裂面傾角。利用這一特征，可以幫助判斷斷層的出現(xiàn)。

據(jù)趙坡煤礦資料表明，對于同一性質(zhì)的斷層，若其斷距越大，則在斷層附近的構(gòu)造節(jié)理密度越高，其影響范圍也越寬。X型共軛剪性節(jié)理是相互制約的，均等發(fā)育的機會較少。一般規(guī)律是，一組較為發(fā)育，另一組次之或不甚發(fā)育，如圖3。在出現(xiàn)斷層的地段，往往是與其相關(guān)的節(jié)理較為發(fā)育的地段，而其中相對發(fā)育的一組節(jié)理往往會出現(xiàn)同方向的斷層。

5 結(jié)語

實踐表明，礦井中的斷裂構(gòu)造形跡復(fù)雜多樣，因此，要全面認識一個礦區(qū)內(nèi)的所有地質(zhì)構(gòu)造特征，作為一個整體，從其成因、控制關(guān)系著手，深入研究，煤巖層的形態(tài)，構(gòu)造受到擠壓變形產(chǎn)生斷裂。構(gòu)造節(jié)理的走向發(fā)生變化，研究壓、張、剪性斷裂的特征，根據(jù)已揭露構(gòu)造的組合特征預(yù)測未開拓區(qū)可能存在的構(gòu)造形跡，為煤礦下一步開采具有指導(dǎo)作用。

參考文獻：

[1]程怡，李德華，周國興等.對淮南潘東煤礦南二采區(qū)構(gòu)造特征的認識[J].能源技術(shù)與管理，2006，06.

[2]李紅偉.淺析亨健井田地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律[J].河北煤炭，2011，02.

[3]陶昆，王向陽.煤礦地質(zhì)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

作者簡介：董鵬（1982-），男，山東棗莊人，助理工程師，從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)工作。endprint

摘要：為了研究礦井斷裂構(gòu)造特征的認識和分析，將一個礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造作為一個整體，從其成因及控制關(guān)系入手，全面研究其特征和發(fā)展，進而查明各種構(gòu)造對于煤層賦存的控制關(guān)系，根據(jù)已揭露構(gòu)造的組合特征預(yù)測未開拓區(qū)可能存在的構(gòu)造形跡，為煤礦下一步開采具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：斷裂構(gòu)造形成 煤層構(gòu)造節(jié)理 構(gòu)造作用力 斷裂特征

1 影響斷裂構(gòu)造生成的因素

趙坡礦的斷裂構(gòu)造形跡是多種多樣的，在其形成的過程中受到下列因素，即構(gòu)造作用力、煤巖塵力學(xué)性質(zhì)和構(gòu)造邊界條件等的影響。構(gòu)造作用力是指煤巖層產(chǎn)生變形的動力。礦井斷裂構(gòu)造變形的作用力是相對研究范圍而言的局部應(yīng)力，盡管一些煤巖層的性質(zhì)相似，但由于作用力不同，因而產(chǎn)生了構(gòu)造變形的結(jié)果也就不同。趙坡礦井田屬華北二疊紀含煤地層，其巖性和厚度近似。趙坡礦區(qū)受橫向擠壓作用為主，煤巖層在空間表現(xiàn)為壓縮變形，結(jié)果以褶曲和逆斷層（壓性）、斜斷層（剪或壓剪性）為礦區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造線；而井陘礦區(qū)，煤巖層受拉伸張應(yīng)力作用為主，煤巖層在空間表現(xiàn)為拉伸變形特點，結(jié)果礦區(qū)內(nèi)高角度正斷層發(fā)育，局部有平緩褶曲。煤巖層力學(xué)性質(zhì)是與其巖性密切相關(guān)的。如果地層中塑性巖層的厚度占比例較大，則地層的塑性變形特征就較突出。反之，如果，地層中剛性巖層厚度占比例較大，則以脆性變形特征較突出。如果構(gòu)造作用力相似，但巖石力學(xué)性質(zhì)有差異，那么引起的變形結(jié)果則不同。一般地，細粒碎屑巖、泥巖和煤層具塑性或低強度特征，而粗粒碎屑巖和石灰?guī)r類則具脆性和高強度特征。因此，當受擠壓作用力時，低強度和塑性大的巖層容易首先發(fā)生顯著的彎曲變形，爾后出現(xiàn)破裂產(chǎn)生斷層；強度高和具脆性的巖層則不容易發(fā)生顯著地彎曲變形，一旦變形就會破裂而產(chǎn)生斷層。另外，煤層的厚度不同，所呈現(xiàn)的構(gòu)造變形結(jié)果也是有差異的。構(gòu)造變形的邊界條件，就是對構(gòu)造變形發(fā)生著影響的因素。礦井斷裂構(gòu)造邊界條件所涉及的范圍遠比區(qū)域斷裂構(gòu)造狹窄得多，但較為直觀具體。如圖1，趙坡礦在開采12下煤層時，斷裂和褶皺均發(fā)育，以Ⅲ號斷層為界，其上盤呈現(xiàn)明顯的擠壓，而下盤則發(fā)育比較平緩的褶曲和小型斷層。這種現(xiàn)象說明，在煤巖層受到擠壓作用力時產(chǎn)生構(gòu)造變形的過程中，應(yīng)力消耗在該斷裂位移上，繼續(xù)傳遞給斷層下盤的力則有相當大的減弱。這樣斷層下盤的構(gòu)造變形的邊界條件就明顯的改變。因此，在分析趙坡井田內(nèi)斷裂構(gòu)造變形條件時，就不能籠統(tǒng)地固定一種影響因素。而必須根據(jù)具體情況具體分析。

上述影響斷裂構(gòu)造變形的因素是彼此相互聯(lián)系的，在研究趙坡礦井地質(zhì)構(gòu)造時不能分割開來。

2 礦井斷裂構(gòu)造形成機理分析

經(jīng)實驗證明，試件受到擠壓變形時，先是壓縮繼之出現(xiàn)輕微褶紋（褶皺），然后出現(xiàn)X型破裂。繼續(xù)發(fā)展則出現(xiàn)褶皺隆起，在破裂基礎(chǔ)上產(chǎn)生平移斷層和X、Y型剪性正斷層，最后產(chǎn)生張性的縱橫破裂。走向逆斷層和大型褶曲相伴生，由它們的延展方向可基本確定擠壓力作用的方向。實際上，走向逆斷層面的傾向也有X、Y型兩組。平面上呈現(xiàn)的斜交斷層往往具有平移性質(zhì)而切割褶皺或走向逆斷層。這種斜交斷層多屬的X破裂，走向延伸也比較長且平直。張性斷層在變形的最后階段形成，往往繼承已生成的斷裂面，尤其是生產(chǎn)的剪裂面發(fā)展成為張剪性斷層。張剪性斷層在其展布形態(tài)上基本追蹤了原斷裂面的產(chǎn)狀。

3 斷裂構(gòu)造在向斜內(nèi)的展布

向斜構(gòu)造是礦井中常見的一種構(gòu)造形態(tài)，研究斷裂構(gòu)造在向斜內(nèi)的展布特征具有實際意義。一般情況下，向斜軸附近除見有張剪性斷裂外，往往出現(xiàn)平行于褶皺軸的張性斷層。據(jù)實際觀測，垂直于向斜軸的張性斷層不堪發(fā)育，一般呈現(xiàn)破碎帶出現(xiàn)。這表明向斜轉(zhuǎn)折端部位，有時見有壓剪性斷裂和張性斷裂。構(gòu)造節(jié)理與斷層存在著成因上的一致性。節(jié)理沿煤層走向的分布比較穩(wěn)定，而沿傾斜方向，同組節(jié)理的走向發(fā)生變化，兩組節(jié)理的夾角變小。這表明是隨應(yīng)力場的變化而變化的。

4 壓、張、剪性斷裂的某些特征

壓性斷裂：常以走向逆斷層（掩）斷層為代表。這類斷層的斷裂面往往不平直而呈曲面。沿走向的變化表明其在形成發(fā)展時受力的不均衡性，沿傾向的變化則反映了受不同層位巖石力學(xué)性質(zhì)的影響而使其傾角有差異。

剪性斷裂：常以X型兩組共軛節(jié)理或平移斷層為代表，但一般多兼有張或壓性位移，呈斜正交（逆）斷層分布。這類斷層往往切割井田（或礦區(qū)）內(nèi)的走向逆斷層或褶曲軸。其特點是沿走向延伸比較遠且斷裂面較平直，斷層多有呈雁行排列的小斷裂交接延續(xù)而成。因此，追蹤這類斷層時，要注意在斷層消失的終端是否還有斷裂跡象，以便推斷前方是否仍有同類斷層接續(xù)延展。堿性斷裂的斷距比較穩(wěn)定，有時其斷距并不大，但實際延伸距離卻很長。

張性斷裂：常見的是高角度正斷層。典型的張性斷層多出現(xiàn)在褶曲軸附近且與軸平行或垂直。張性斷層多是繼承先形成的節(jié)理發(fā)展而來的，其斷裂面一般不平滑。走向上斷距的變化梯度較大，其規(guī)律性比剪性斷層的斷距變化明顯。因此，可以利用斷距來推斷斷層走向上的延伸長度。

斷層與節(jié)理的某些組合特征：節(jié)理密集到一定程度時便可出現(xiàn)斷裂位移。因此，通過對已知斷層和其附近節(jié)理的統(tǒng)計，可以基本掌握斷層與節(jié)理密集程度的關(guān)系，以此作為推斷該范圍內(nèi)斷層存在的一項指標。另外，節(jié)理的密集程度隨不同性質(zhì)的斷層的上下盤面有差異。一般規(guī)律是，正斷層上盤比下盤節(jié)理密集；逆斷層上盤與其反傾向的節(jié)理發(fā)育，下盤則是同傾向的節(jié)理發(fā)育。

煤層節(jié)理的傾角越靠近斷層傾角越大，以斷層傾角為其極限，如圖2。其原因是煤層和巖層在同時發(fā)生斷裂位移時，依介質(zhì)的內(nèi)摩擦角決定斷層面角度，而煤層的內(nèi)摩擦角一般小于巖層的內(nèi)摩擦角，一旦斷層形成，煤層節(jié)理面傾角要依附于巖層裂面傾角。利用這一特征，可以幫助判斷斷層的出現(xiàn)。

據(jù)趙坡煤礦資料表明，對于同一性質(zhì)的斷層，若其斷距越大，則在斷層附近的構(gòu)造節(jié)理密度越高，其影響范圍也越寬。X型共軛剪性節(jié)理是相互制約的，均等發(fā)育的機會較少。一般規(guī)律是，一組較為發(fā)育，另一組次之或不甚發(fā)育，如圖3。在出現(xiàn)斷層的地段，往往是與其相關(guān)的節(jié)理較為發(fā)育的地段，而其中相對發(fā)育的一組節(jié)理往往會出現(xiàn)同方向的斷層。

5 結(jié)語

實踐表明，礦井中的斷裂構(gòu)造形跡復(fù)雜多樣，因此，要全面認識一個礦區(qū)內(nèi)的所有地質(zhì)構(gòu)造特征，作為一個整體，從其成因、控制關(guān)系著手，深入研究，煤巖層的形態(tài)，構(gòu)造受到擠壓變形產(chǎn)生斷裂。構(gòu)造節(jié)理的走向發(fā)生變化，研究壓、張、剪性斷裂的特征，根據(jù)已揭露構(gòu)造的組合特征預(yù)測未開拓區(qū)可能存在的構(gòu)造形跡，為煤礦下一步開采具有指導(dǎo)作用。

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作者簡介：董鵬（1982-），男，山東棗莊人，助理工程師，從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)工作。endprint