張 超

(潞安環(huán)能股份公司 五陽煤礦，山西長治 046205)

在外力作用下，地質(zhì)構(gòu)造會發(fā)生不同程度的變化，而在煤礦開采區(qū)域，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化，特別是遇到斷層、劈裂等問題時，煤礦開采過程中將會面對突水、塌陷等問題，影響采煤工作面的安全。因此，分析井田地質(zhì)構(gòu)造成因，總結(jié)其發(fā)育規(guī)律對煤礦安全開采具有重要意義。

1 五陽煤礦七八采區(qū)基本情況

五陽煤礦隸屬于潞安環(huán)能股份公司，礦區(qū)面積74.011 km2，核定生產(chǎn)能力為360萬t/a，現(xiàn)開采的二水平為+600 m水平面，+600 m水平分為五一、七三、七五、七六和七八采區(qū)，目前開采七六、七八采區(qū)。七八采區(qū)位于井田西北部。

2 采區(qū)構(gòu)造基本情況

潞安礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)位置處于晉-獲斷裂西側(cè)，武-陽凹褶帶中部。礦區(qū)主構(gòu)造線方向呈北北東-北東東向，與晉-獲斷裂帶相同。南北方向先后分別以文王山、二崗山地壘為界，分為北段、中段、南段。五陽井田位于北段南部，東以煤層露頭為界，南以文王山北斷層為界，西為人為邊界，北以西川斷層為界。這一構(gòu)造帶主要由寬緩褶曲和正斷層組成，構(gòu)造線方向北東東向，在主構(gòu)造帶影響下形成低級、低序次的構(gòu)造。七八采區(qū)位于五陽井田證載范圍西北部，根據(jù)采掘揭露和三維地震等技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有斷層29條、背斜1條和陷落柱5個。如圖1所示。

2.1 背 斜

十字道背斜從七八采區(qū)中部大黃莊、侯村一帶穿過，軸向N70-85°E，延伸長度56 750 m，北翼傾角8°左右，南翼傾角15°左右，由工作面及86、53鉆孔控制，北翼被崔家莊3號斷層及小黃莊斷層截割，幅度20 m，南翼幅度240 m，傾伏方向W。

2.2 斷 層

七八采區(qū)共有落差大于5 m的主要斷層5條，分別為小黃莊斷層、崔家莊3號斷層、南峰斷層、西大巷斷層、78-3號斷層。其中：小黃莊斷層位于井田中部的官道村、付北村、小黃莊村一線，走向N75°E～N52°E，傾向SE，傾角70°，斷距150～300 m，在官道村附近落差為300 m，向東到張家村附近為150 m，西到傅村附近變?yōu)?14 m穿出井田，在襄垣火車站附近呈緩“S”形彎曲，為正斷層；南峰斷層位于南豐村東、大黃莊、十字道村南一線，走向N45°E，傾向SE，傾角75°，斷距45～90 m，落差在大黃莊村南附近最大達(dá)90 m，向東在五-37鉆孔附近尖滅，西在南豐溝村附近尖滅，為正斷層；崔家莊3號斷層位于張家莊、馬家莊、傅村一線，走向N60°E，傾向N，傾角75°，斷距20～80 m，落差從東向西逐漸減小，崔家莊以西為65 m，官道村以南為40 m，傅村以北變?yōu)?0 m，為正斷層；西大巷斷層位于南豐溝、西李村一線，走向N50°E，傾向SE，傾角75°，斷距1.2～80 m，落差在西里村附近最大達(dá)80 m，向東在五-194鉆孔附近尖滅，西在南豐溝村附近尖滅，為正斷層；78-3號斷層位于7805-1號放水巷0543測點處，走向N82°E，傾向SE，傾角70°，斷距14 m，為正斷層，屬張裂性斷層。

落差小于5 m的斷層列舉8條(見表1)，其他不一一詳述。

2.3 陷落柱

巖溶陷落柱在五陽井田內(nèi)呈較發(fā)育狀態(tài)，總結(jié)歷年來生產(chǎn)資料和鉆探結(jié)果，在七八采區(qū)范圍內(nèi)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)巖溶陷落柱5處，分別是46、47、48、56及X13陷落柱。

圖1 構(gòu)造綱要

表1 部分落差小于5 m的斷層

2.4 巖層節(jié)理、裂隙

七八采區(qū)內(nèi)常見兩組裂隙，與井田內(nèi)裂隙方向大致相同，為N90°～120°E、N70°～80°E。

3 構(gòu)造發(fā)育規(guī)律

五陽井田基本形態(tài)由西川斷層和文王山斷層之間的天倉向斜和十字道背斜構(gòu)成，天倉向斜位于小黃莊斷層、文王山北斷層之間，七八采區(qū)內(nèi)褶曲為十字道背斜，十字道背斜形態(tài)特征與天倉向斜基本相同，其發(fā)育規(guī)律也大致相同，傾伏方向西南，兩翼傾角3～15°，一般12°左右，軸向為北東東向，幅度在20～80 m之間。

五陽井田常見的斷層是在十字道背斜、天倉向斜等褶曲形成過程中，在背斜軸部張引力作用下，發(fā)育的一系列高角度正斷層，這些斷層進(jìn)一步組合成地壘、地塹構(gòu)造。七八采區(qū)斷層發(fā)育符合這一基本規(guī)律。截止2019年12月井田內(nèi)巷道、鉆孔揭露及三維地震勘探解釋共29條斷層。落差大于5 m的斷層5條，均為正斷層且角度較大，斷層傾角70～82°不等，一般為70～75°。斷層延伸方向主要有兩組，其中一組為NE向，一般在N45°～52°E之間；另一組為NEE向，一般在N60°～82°E之間。張裂性斷層較常見，斷層面一般無水，落差小于5 m的斷層一般不富水，基本符合五陽井田處于文王山斷層與西川斷層之間，主構(gòu)造帶由北東東向?qū)捑忨耷?、正斷層組成的形成規(guī)律。斷層中心位置一般分布著最大寬度的斷層影響帶，隨著斷層向兩邊發(fā)育，其受到的影響逐漸降低，斷層也會逐漸變窄。

陷落柱大多呈橢圓形橫截面形態(tài)，長短軸比為20∶17，長軸方向多與底板等高線垂直，而底板等高線方向與構(gòu)造線方向近似，短軸則與構(gòu)造線方向大致平行，符合構(gòu)造主應(yīng)力方向破壞巖層范圍更大的基本規(guī)律。陷落柱發(fā)育柱體大小不一，常以75～85°傾角的反漏斗狀向深部延伸，說明底部灰?guī)r溶發(fā)育，這也符合五陽井田位于濁漳河流域地理的特征，符合五陽井田位于辛安泉域西源上游地質(zhì)形態(tài)基本規(guī)律。陷落柱接觸面呈鋸齒狀，已揭露的陷落柱現(xiàn)階段均無水。

七八采區(qū)內(nèi)地下生產(chǎn)活動節(jié)理較少見，常見斷裂和裂隙方向大致相同，經(jīng)日常工作簡單統(tǒng)計，裂隙夾角在30～40°之間，一般為N70°～80°E，多為隱裂隙或者閉口裂隙。

4 結(jié) 語

1) 煤炭開采時受背斜的影響相對較小，但是褶皺在擠壓過程中，背斜處會產(chǎn)生大量的碎石和裂縫，巖層穩(wěn)定性相對較低，安全系數(shù)也隨之降低，頂板巖層易離層破斷，在褶皺破壞帶生產(chǎn)時，要嚴(yán)格控制空頂距，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，充分利用自承載力抵抗圍巖變形，同時加強支護(hù)強度、強化頂板離層監(jiān)測，減少破碎帶帶來的頂板危險因素。

2) 七八采區(qū)主要斷層落差較大，且臨近井田邊界西川斷層，極有可能導(dǎo)通各含水層，具有導(dǎo)水性及富水性，有發(fā)生突水的可能，一旦發(fā)生突水，危害性較大，應(yīng)加強隱伏構(gòu)造探測和構(gòu)造導(dǎo)水性的研究工作，留設(shè)足夠防、隔水保安煤(巖)柱(適當(dāng)加大安全系數(shù))，嚴(yán)格按照《煤礦防治水細(xì)則》開展礦井水文地質(zhì)工作，引進(jìn)或研發(fā)頂?shù)装孱A(yù)測預(yù)報新方法，防止造成水害。

3) 次生斷層落差較小，與構(gòu)造線方向大致相同，也與工作面運回兩巷布置方向基本一致，導(dǎo)致兩巷地質(zhì)構(gòu)造賦存情況可能存在較大差異性，為礦井在掘進(jìn)過程中帶來很大安全隱患，礦井生產(chǎn)活動中本采區(qū)頂板事故或直接揭露斷層現(xiàn)象多有發(fā)生，在礦井日?；顒又幸嗉幼⒁?，慎用鄰近地質(zhì)資料和生產(chǎn)經(jīng)驗指導(dǎo)生產(chǎn)，運回兩巷高程差與頂板兩幫坡度不符時，應(yīng)多考慮主構(gòu)造線方向存在隱伏構(gòu)造的可能性。

4) 對揭露的地質(zhì)情況進(jìn)行觀測、編錄和綜合分析，及時對生產(chǎn)礦井地質(zhì)報告進(jìn)行修編。采用物探、鉆探結(jié)合手段開展日常水文地質(zhì)工作，查明掘進(jìn)頭、工作面的地質(zhì)情況。水平需要延伸時，請有相應(yīng)資質(zhì)的單位承擔(dān)延伸區(qū)域補充勘探工作，嚴(yán)格按照煤礦《地質(zhì)工作規(guī)定》等要求完成延伸區(qū)勘探工作。