李 婧

（山西焦煤西山煤電屯蘭礦地測(cè)防治水科，山西 古交 030200）

我國煤炭資源分布地域廣泛，煤礦所處地質(zhì)條件復(fù)雜，繼而對(duì)工作面綜采或普采技術(shù)提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。為保證綜采工作面生產(chǎn)的安全性和高效性，提前掌握綜采工作面的地質(zhì)條件并對(duì)其發(fā)育規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)，可為煤礦綜采工作面的機(jī)械化開采工藝和支護(hù)方案的設(shè)計(jì)提供扎實(shí)的基礎(chǔ)[1]。本文著重對(duì)煤礦地質(zhì)構(gòu)造特征分析的基礎(chǔ)上對(duì)其地質(zhì)發(fā)育規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)研究。

1 工程概況

某煤礦所屬地區(qū)的氣候類型為大陸性半干旱氣候，該地區(qū)一年四季分明、氣候溫和。某煤礦的地層為石炭二疊系，共包含有三個(gè)煤層。其中，1號(hào)煤層為不可采煤層；2號(hào)煤層僅有部分可采；3號(hào)煤層全部為可采煤層。目前，某煤礦采用斜井開采方式，共含有6個(gè)斜井，主要開采3號(hào)煤層，其余煤層由于奧灰水的威脅導(dǎo)致無法開采。本文著重對(duì)3號(hào)煤層工作面進(jìn)行研究，3號(hào)煤層工作面采用傾斜長(zhǎng)壁和走向長(zhǎng)壁開采方法，采用U型通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)；底板管理辦法為全部垮落式頂板管理[2]。此外，鑒于某煤礦為高瓦斯礦井，蔡勇分區(qū)、抽出式通風(fēng)方式。

該煤礦所屬地質(zhì)為NE走向單斜構(gòu)造。經(jīng)探測(cè)可知：該煤礦南部構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，而東部、西部以及北部的構(gòu)造相對(duì)較弱。具體表現(xiàn)為：礦井北部為擠壓構(gòu)造；南部為拉伸構(gòu)造。該煤礦構(gòu)造帶結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，該煤礦的拉張性構(gòu)造遍布整個(gè)煤礦，并主要集中于煤礦的南部，而且該礦南部的地質(zhì)發(fā)育規(guī)律相對(duì)復(fù)雜，從北到南其對(duì)應(yīng)的發(fā)育規(guī)律逐漸減弱。此外，煤礦的擠壓性構(gòu)造主要表現(xiàn)在煤礦的東南部；且在煤礦南部主要為斷層構(gòu)造，褶皺構(gòu)造的范圍較小；北部主要為褶皺構(gòu)造，斷層發(fā)育的范圍較小[3]。

圖1 煤礦構(gòu)造帶結(jié)構(gòu)示意圖

2 煤礦地質(zhì)構(gòu)造特征及發(fā)育規(guī)律研究

2.1 煤礦斷層構(gòu)造及發(fā)育規(guī)律研究

該煤礦所處地形受周圍山脈的引張作用，該煤礦的斷層構(gòu)造共可分為19個(gè)斷層。

2.1.1 正斷層構(gòu)造分析

F1正斷層的主要巖性為奧陶系灰?guī)r，斷層走向?yàn)橛杀毕驏|，所呈現(xiàn)的平均較大巍峨誒65°；F2正斷層的走向?yàn)闁|北向西南方向，斷層平均傾角為55°；F3正斷層的走向南北方向，斷層平均傾角為6°，而且F3正斷層的南部與F1正斷層相交；F4正斷層以NEE-SWW，斷層傾角在50°以上；F6斷層的走向與F4相似，斷層的主要傾角方向?yàn)闁|南，平均傾角為45°；F7正斷層的傾向?yàn)镾EE，其南部與F1正斷層相交；F12正斷層傾向?yàn)镾E，平均傾角為60°，其東北部與F1正斷面相接觸，屬于礦井煤層的自然邊界；F14正斷層的傾向?yàn)镾EE，平均傾角為60°，其西南部與F12正斷層相接觸；F17正斷層為斜交兼平移的斷層構(gòu)造，該斷層構(gòu)造所屬煤層尚未被開采；F18正斷層的走向?yàn)镾EE，傾角范圍為45°-50°，該斷層構(gòu)造的最大斷距為160 m，并且越往西北方向其斷距越?。籉19正斷層的傾向?yàn)镾E，傾角范圍為75°-80°，該斷層構(gòu)造的最大斷距為100 m，并靠近東北部的斷距逐漸消失；F21正斷層走向?yàn)镾N，傾向?yàn)閃-NW，斷層構(gòu)造的最小傾角為60°，最大斷距為30 m，該斷層構(gòu)造的南部與F12正斷層相接觸；F22正斷層的傾向?yàn)閃，傾角為75°，該斷層構(gòu)造的斷距為20 m。

2.1.2 逆斷層構(gòu)造分析

F5逆斷層綿延至4.5 km，該斷層的走向?yàn)闁|北到西南，平均傾角為20°～45°，該斷層構(gòu)造在垂直方向的最大斷距為50 m，在傾斜方向的最大斷距為180 m，最小斷距為60 m。F8逆斷層從東北方向朝著西南方向發(fā)展，且斷層最小傾角為50°，該斷層構(gòu)造的兩端均與F1正斷層相接觸。F10逆斷層與F8逆斷層處于相互平行的狀態(tài)，該斷層構(gòu)造的兩端份分別與F2正斷層相接觸。F11逆斷層綿延約1.5 km，傾向?yàn)闁|南至西北方向，該斷層構(gòu)造的平均傾角為40°；F15逆斷層為單一傾向的東南方向的構(gòu)造，該斷層構(gòu)造在垂直方向上的最大斷距為30 m，最小斷距為25 m。F16逆斷層的傾向朝東，平均斷距約10 m。

綜合分析，該煤礦3號(hào)煤層斷層落差及傾角的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1、表2所示。

表1 3號(hào)煤層斷層落差統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表2 3號(hào)煤層斷層傾角統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 煤礦褶皺特征及發(fā)育規(guī)律

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)可知，3號(hào)煤層中發(fā)育褶皺構(gòu)造的條數(shù)為14條，具體特征如下：

煤礦地質(zhì)褶皺兩側(cè)的形狀相對(duì)平緩，且褶皺兩側(cè)煤層或者巖層的平均最大傾角為8°，平均最小傾角為2.5°，且在可開采的3號(hào)煤層中褶皺的類別為開闊平緩的類型[4]。煤礦褶皺的曲軸面大部分直立，褶皺兩側(cè)為相互對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，主要呈現(xiàn)為傾伏背和向斜[5]。褶皺軸的長(zhǎng)度為400～3500 mm，寬度為350～1550 mm。

煤礦褶皺的走向?yàn)闁|北方向，不同走向褶皺的條數(shù)及所占比例如表3所示。

表3 3號(hào)煤層褶皺統(tǒng)計(jì)

此外，3號(hào)煤層中褶皺的最大幅度為20 m，絕大多數(shù)褶皺屬于寬緩小褶皺且幅度范圍為5～10 m。而且，絕大多數(shù)向斜褶皺的樞紐為直線，僅有一小部分的褶皺在其端部出現(xiàn)局部的弧形。傾伏短軸背向斜構(gòu)造褶皺的條數(shù)約為10條，主要以NW走向方向?yàn)橹鳎辉擃愋婉薨櫂?gòu)造的長(zhǎng)度范圍為500～3000 mm，寬度范圍為100～350 mm，最大褶皺幅度為18 m，最小褶皺幅度僅為3 m。

該煤礦褶皺構(gòu)造對(duì)工作面回采巷道的影響較大，容易導(dǎo)致在工作面的向斜地段產(chǎn)生積水；并且褶皺構(gòu)造導(dǎo)致在采掘過程中出現(xiàn)巖石破碎的現(xiàn)象，從而降低工作面開采和掘進(jìn)效率。

3 結(jié)論

煤礦生產(chǎn)效率和安全性在一定情況下受制于煤礦所處地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特征。為保證綜采工作面開采和掘進(jìn)的效率和安全性需掌握其所在地的地質(zhì)構(gòu)造特征和發(fā)育規(guī)律，為采煤工藝及支護(hù)方案的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文以某煤礦為例，分析其地質(zhì)構(gòu)造特征和發(fā)育規(guī)律：

1）詳細(xì)掌握某煤礦斷層落差、傾角等情況。

2）對(duì)某煤礦褶皺構(gòu)造的特征進(jìn)行分析，為該煤礦工作面采煤的支護(hù)管理和排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。