矿区地质构造

矿区地质构造（精选11篇）

矿区地质构造 篇1

1 皖北宿南矿区的地质构造

祁南煤矿位于宿南向斜西南部, 为一走向近似南北转至东西、向西南凸出、倾向东至北的弧形单斜构造, 中部及东部发育次一级褶曲, 轴向基本上与地层走向一致。

1.1 断层

1.1.1 F8断层

正断层, 为北二采区南部边界。走向北西西, 倾向南南西, 倾角70°, 落差由浅向深逐渐变小, 直至尖灭。走向长度1.8km。地震有12条测线控制, 断点异常显示清晰;有141、1418、1417三孔穿过, 其中141和1418两孔为断层产状控制孔, 视倾角为37°。另外, 在断层露头附近新地层厚度变化很大, 可能为F8断层的新构造运动造成的陡坎。

1.1.2 F9断层

正断层, 为南三采区南一带区边界。走向北北东, 倾向北西西, 倾角45~70°, 由南向北逐渐变陡, 落差0~70m, 由南向北变小, 走向长度2.1km。有36条地震测线控制。

1.1.3 BF34断层

逆断层, 位于本矿的东南角。走向北东, 倾向北西, 倾角55°, 落差0~50m, 由南往北逐渐变小, 控制长度1.8km。有6条地震测线控制, D3线断点, 在时间剖面上T10反射波同相轴发生重复。该断层由D3线两个钻孔定层位, L2线引导同层位和其它测线闭合而推断出来的。

1.2 含煤地层

1.2.1 二叠系下统山西组 (P1S)

上段厚度45~68m, 平均58m。岩性以砂岩为主, 夹粉砂岩和泥岩。砂岩主要为浅灰、灰白色细、中粒长石石英砂岩。接近10煤层常见一层岩屑砂岩, 胶结松散, 中~粗粒结构, 交错层理, 局部见平行层理。中段厚度25~40m, 平均33m, 全区比较稳定。岩性以砂岩和砂泥岩互层为主, 少量粉砂岩。砂岩为浅灰白色, 矿物组分以石英为主, 含长石, 具缓波~波状层理。砂泥岩互层以灰白色细砂岩与灰黑色粉砂岩或泥岩, 呈薄层状交互组成, 多呈缓波~水平状层理, 局部波状层理。下段厚度22~33m, 平均27m, 以深灰色~灰黑色泥岩和细粉砂岩为主, 细粉砂岩和泥岩为均一块状, 夹细砂岩薄层可见水平层理。细粉砂岩中常含长条状菱铁质结核, 底部泥岩中偶见动物化石碎屑。所含11煤层在本区为不稳定薄煤层。

1.2.2 二叠系下统下石盒子组 (P1X)

上部含煤段, 厚度108~132m, 平均117m左右, 岩性主要由灰与深灰色泥岩、粉砂岩、浅灰色砂岩及煤层组成。在粉砂岩和泥岩中, 含较多鲕状和姜状菱铁质结核。本段含煤性较差, 仅含4煤层 (组) , 不可采。在4煤层 (组) 附近见较多植物化石。中、下部富煤段, 6煤层 (组) 至9煤下铝质泥岩。厚度90~125m, 平均110m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩和煤组成, 植物化石丰富, 含煤层数多, 含煤性好, 是本矿井主要含煤段, 含6、7、8、9四个煤层 (组) 。其中72和8号煤层为主要可采煤层, 其余均为不可采煤层。由于本段以三角洲平原相沉积为主, 所含煤层在局部区域不同层位遭受到不同程度的分流河道侵蚀, 导致煤层不稳定或大面积缺失或不可采。

1.2.3 二叠系上统上石盒子组 (P2S)

本矿井范围内未见顶界面, 揭露地层厚度>600m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成。含1、2、3个煤组, 均为不可采煤层。厚度17~50m, 平均30m左右, 自北向南该段厚度略有增大趋势。岩性以砂岩和泥岩为主, 少量粉砂岩。底部K3砂岩为灰白色, 中、粗粒, 成分以石英为主, 次为长石, 硅质胶结, 具交错层理, 层面可见蜂窝状构造, 矿井内大部发育。泥岩中含少量铝质。该段不含煤, 偶见薄煤层或炭质泥岩。

2 皖北宿南矿区的水文地质特征

2.1 新生界第四含水层

本矿大部分地带四含富水性较弱, 但砾岩区含水性强。正常地段在合理留设防水煤柱的情况下对矿坑无突水威胁, 但要防止砾岩水直接进入矿井。对四含水的防治, 采取合理留设防水煤柱, 控制回采上限标高的方法。

2.2 煤系砂岩裂隙含水层

煤系砂岩裂隙水是矿井的直接充水水源, 由于砂岩裂隙发育不均一, 一般富水性较弱, 以静储量为主, 补给量不足, 近几年发生几次砂岩裂隙突水, 呈现出衰减趋势, 后逐渐变为淋水、滴水。但随着矿井长期开采, 要防止老塘积水溃泄威胁矿井安全生产。

2.3 灰岩岩溶裂隙含水层

太灰和奥灰岩溶裂隙发育不均, 富水程度不一, 但总体上讲, 是富水含水层, 正常情况下对煤层开采无直接充水影响, 但当遇断层使煤层与灰岩对口接触或其间距缩短或是遇封闭不良钻孔等情况, 灰岩水有可能突入矿井。随着采掘的延深, 加之灰岩水压高的影响, 灰岩的可能突水性大大增加, 对灰岩可能突水地带, 隔水层薄弱地带, 开采10煤时必须采取疏水降压或底板加固等措施。太灰和奥灰水的防治是本矿防治水工作的重点和难点。

3 皖北宿南矿区的煤层特征

3.1 煤层

根据本矿井对距基岩界面垂深10m以内27个点的综合分析结果, 确定风化带下界为距基岩界面垂深5m。据基岩界面垂深20m以内32个煤芯煤样测试资料, 各煤层的氧化程度随其与基岩界面的垂深距离作有规律变化, 距基岩界面<10m时, 氧化作用十分明显, 10~15m较明显, 15~20m时则不明显。因此本矿井氧化带的下限确定为基岩界面下垂深20m。

3.2 主采煤层围岩性质

各主采煤层围岩性质参见表1。

3.3 煤的特征

3.3.1 煤的物理性质

矿井内各可采煤层物理性质不尽相同, 其物理性质比较接近, 见表2。

3.3.2 煤岩特性

各煤层宏观煤岩特征比较接近, 尤其煤组间更不易区分, 其宏观煤岩特征及微煤岩组分平均含量见表3。

3.3.3 煤的化学性质

(1) 挥发分

各煤层属中挥发分上限-高挥发分下限, 纵向上有递减趋势。挥发分产率与煤层相对深度有良好的相关性。挥发分在横向上的变化, 各煤层均显示出由北向南逐渐递减。

(2) 水分

原煤平均水分以23煤层最高, 为1.99%。其它煤层均在1.25~1.60%之间, 且不同煤类水分变化不大。

(3) 灰分

原煤灰分是在采样过程中去除夹矸后的灰分产率。如果不除去32煤层的夹矸, 商品煤灰分产率可达36%左右, 比纯煤灰分产率高出约12%。夹矸各煤层的精煤灰分产率由上至下有降低趋势, 基本上在9%, 10煤层明显低于其它煤层, 在6~7%左右。

(4) 硫分

本矿井除32煤层外, 其余各煤层原煤全硫含量均很低, 属特低硫, 尤以6、7煤组为最低, 平均含量在0.40%以下。8、9、10煤层仅极个别见煤点含硫量>1%。32煤层原煤全硫含量明显高于其它煤层, 含量在0.54~3.82, 平均1.31%。在平面上, 低硫和特低硫占本煤层大部分, 为72.56%。

4 结束语

综上所述, 宿南矿区的祁南煤矿矿井地质情况与地质特征均比较复杂, 本文对其进行了简单的研究分析, 进而为该地区的煤矿开采做出相应的贡献。

摘要：宿南矿区位于安徽省宿州市南部的淮北平原, 和淮北市、怀远县和固镇县相邻矿区内有三对矿井:祁东煤矿、祁南煤矿和桃园煤矿。本文以祁南煤矿为例子对皖北宿南矿区地质构造及特征进行了研究。

关键词：地质构造,地质特征,研究

参考文献

[1]欧又瑞, 周雄.煤矿采煤方法改革项目建设[J].科技致富向导, 2011 (14) .

[2]刘海龙.煤矿绿色开采技术的运用分析研究[J].内蒙古煤炭经济, 2012, 08 (12) :2514~2515.

[3]崔占鳌.新形势下对煤矿开采中的采煤技术探讨.城市建设理论研究, 2012 (3) .

[4]黎华勇.新形势下煤矿绿色开采技术及应用探讨[J].科技致富向导, 2012, 23 (27) :1014~1015.

矿区地质构造 篇2

1.1治理目标

矿区位于活鸡兔煤矿边角位置。由于采空区的存在，造成地面裂缝、地面塌陷、残留煤自燃、地下巷道积水，释放大量有毒、有害气体，形成地下污染水体等地质灾害。为了彻底解决采空区带来的一系列地质灾害问题，贯彻政府有关能源开采的方针政策，使区内经济持续、稳定、和谐发展，在治理采空区时回收部分残煤，抵补治理费用，同时剩余的资金可以改善当地村民的基础设施，提高生活质量。本次采空区塌陷地质灾害治理方案本着“以防为主、防治结合、因地制宜、突出重点、综合治理、标本兼治”的原则，其治理目标就是消除地下采空区，回收残煤，避免残煤在地下继续自燃、裂缝漏水、塌陷等灾害的产生，复土造田，保护环境，恢复生态环境。

1.2综合治理原则

综合治理以保护和恢复自然生态环境为出发点，以建设社会主义新农村，改善当地生产生活条件为目标，促进经济与环境的协调发展。在遵守环境保护法、土地管理和建设社会主义新农村总体要求的同时，根据综合治理工程建设特点，提出以下应遵循的原则。

(1)综合治理与社会主义新农村建设相结合。

(2)山水田林路综合治理原则。

(3)生态优先原则。

(4)与主体工程相衔接的原则。

(5)坚持经济可行的原则。

(6)有序实施原则。

2矿区地质环境治理方法

2.1治理方法的确定

根据区域地形地貌，塌陷区分布特征、煤层埋藏特征以及开采现状，设计可采用3个治理方案,分别为钻探注灌法方案、充填裂缝法方案及露天剥挖治理方案。方案一：“钻探灌注”水泥砂浆或粉煤灰砂浆的治理方案在治理区域采用地面水泥砂浆或粉煤灰砂浆注浆法充填采空区、隔离井下火区。地面采用深孔钻机向采空区打钴孔,采用水泥砂浆或粉煤灰砂浆注浆充填，填实灭火隔离区下部采空区，阻止火区自燃蔓延，消除自燃造成的安全隐患。根据充填所需砂源和井下采空区位置，在地面设移动式充填站。该系统特点是将大量的充填材料，利用水力沿管路输送到治理区的采空区。方案二：采用“充填裂缝”法治理区地貌类型大体分为沟壑型、丘陵型及川地型3种地貌类型。对于因井工开采引起的地表沉降、移动、裂缝破坏等现象，依不同的类型分别采用自然恢复、种草及复土等措施。本区由于松散层厚度较薄、地表为丘陵，对采煤引起的塌陷坑及裂缝应采用机械、人工法推高填低，并尽可能地利用电厂粉煤灰充填塌陷坑及裂缝，以达到利于种草植树之目的。此方法需长期重复实施。方案三：对塌陷区残留煤层露天剥挖治理方案采空区内煤层覆盖层较薄，露天剥挖方案就是在采空区范围内自上而下分台阶开挖，露出采空区残留的煤炭后，挖除残留的煤炭，后期用黄土覆盖煤层露头，用开挖的剥离物回填采空区。最后回填开挖坑，平整及再覆盖黄土,并绿化复垦。由于塌陷裂缝区裂隙发育，采用钻探注浆法灭火难度较大，成本较高，只能采用自燃煤层挖除法进行灭火。

2.2治理方法对比

根据活鸡兔煤矿矿区的实际情况,方案一虽然可以治理，但投资大,全部采用本方案企业无法承担，没有产出，没有经济效益，且采空区上部的土地仍然没有得到治理。由于治理区内没有沙源，需另行寻找沙源地，这样虽然治理了老采空区，但又会形成新的生态环境问题。方案二,在下部已无自燃煤层或潜在的自燃煤层时，本方案投资少，见效快，若有自燃煤层或潜在的自燃煤层,如果只采用本方案是不能根治的，随着时间的延续，丨日的塌陷区填平了，新的塌陷区又出现，因而只能作为一种辅助方案。而方案三不需要国家投资，利用回收的残煤价值，补偿灭火施工费用，略有盈余，且治理彻底，覆土造田效果好。显而易见，设计建议根据情况不同采用不同方案，对有残留煤炭资源且煤层正在自燃区采用露天剥挖的方式进行采空区及灭火治理，是最合理的方法。剥挖方法的特点是采空区治理效果彻底，但施工工艺较复杂，前期投资大，适用于采空区距地表近、开挖深度不大、四周有临时堆放剥离物场地的采空区。此种方法可回收部分煤炭资源，以抵补项目投资。矿区采空塌陷区及煤层自燃区特别适宜于利用剥挖的治理方式，其覆存的有利条件有以下几方面。

(1)煤层厚度大、覆盖层薄。2_2煤层在本煤矿内埋藏深15,37?57.27m。煤层平均厚度约4.65m,煤层厚度变化不大，覆盖层薄，规律性明显，结构简单，含一层夹矸，夹矸岩性以泥岩为主，属稳定型煤层。原有的采煤方式落后，小煤矿采用“房柱式”开采，并且开采时间短，煤炭回采率低，可回收的资源量大。

(2)生产剥采比小《在治理塌陷区内，残留煤的平均剥采比约6.0m3/t，剥采比小于10m3/t,也符合国家有关的露采煤炭技术开采条件。

(3)具备外排的条件。在南侧为山坡地形，东南高，西北低,是初始临时外排的良好外排弃场。

(4)水文地质条件简单。本区主要含水层有第四系全新统冲积层孔隙潜水含水层；侏罗系延安组砂岩裂隙潜水和承压含水层，由于煤炭，现已无水。

(5)工程地质条件好。矿区位于鄂尔多斯台向斜东翼陕北斜坡上，矿区基本构造形态为北西倾斜的单斜构造，产状较平缓，倾角在1°左右，区内未见大的断裂及褶曲构造,工程地质条件好。

2.3治理主要工序

地表塌陷的主要原因是：煤矿的采空区及火烧区的存在如果只单纯填平塌陷区是不能根治的，随着时间的延续，丨日的塌陷区填平了，新的塌陷区又出现，长期重复作业。根本治理方法只能是通过把采空区上部的覆盖层全部挖出，重新回填、压实。为达到根本治理的目标，防止残留边角煤自燃，实行“分层剥离、交错回填”的办法，在把采空区上部的覆盖层全部挖出，重新回填、压实的过程中，要清理出残留的边角煤。这样才能彻底避免地表塌陷和残留煤在地下自燃造成对环境的污染。具体方法可归纳出如下步骤。清除表土一剥挖煤层上的岩石一采出残煤一岩石回填一平整压实一表土回填一复垦一生态恢复一社会主义新农村建设。消除表土：就是在开始治理初期，先将治理区地表以下5m的表土取出，单独堆放以备将来复垦时使用。剥挖煤层上的岩石：表土清除以后，剥挖至煤层上部岩石,剥挖初期选好临时外排土场推放，后实现回填。采出残煤:煤层上部岩石挖走以后，收集残余煤柱，运往临时煤场堆放。岩石回填：残余煤量收集完成以后，将最先剥离的岩石回填，平整，压实,使用推土机与压路机共同作业，防止沉降与水土流失。表土回填:岩石回填结束以后,将移走的表土重新均匀平铺在原地表，表土厚度约500cm，以备日后复垦。复垦、绿化：表土回填以后，在回填范围内修筑水渠、堤坝、道路，为复垦做好准备，对其进行种草绿化。社会主义新农村建设：生态环境基本恢复后，山水林田路统一规划，建设日光温室、蔬菜大棚、苗圃、农田，并为治理区农民提供宅基地,建设住宅和公共活动设施。

3治理效果

夹皮沟矿区北西构造带与成矿作用 篇3

关键词：北西带构造； 构造类型； 成矿作用

夹皮沟金矿带作为我国金矿床最重要的分布地带，位于吉林省东南桦甸市境内。大体构造位置属于天山～阴山东西构造带的东端，中朝准地台北侧与北东向第二隆起带张广才岭的交汇处。正好处于地壳的相对稳定与活动地带的交汇位置，有利于各种金属矿产赋存与分布。矿区的含矿构造以北西向构造为主要控矿构造，区内金矿床的分布严格受此组构造控制。

一、关于北西构造带形成背景

北西构造带位于中朝准地台北部边缘，它通过大地构造单元而分开了两个特点不相同的部分。其中之一是由桦甸夹皮沟向南东经古洞河、和龙一带进入朝鲜北部。在我们的调查中发现，它的历史非常有特点，在对金矿的形成过程中，产生了系列的变化——金的矿液得以活化、迁移、富集、沉淀。在这期间，主要是出现了以下的历史事件。

一是北西构造带包括多条彼此平衡规模很大的挤压破碎带，高角度冲断层带、混合岩化带、动力变质带、岩浆活动带（包括重熔岩浆）及褶皱地块等地质事件。

二是它发生于23亿年，大规模活动于16～18亿年；他在23亿年时将深部的杨家店麻粒岩相推到地表，在断裂带南侧靖宇县天合兴一伴有超基性岩的侵入（K—Ar年龄22.7亿年）。16～18亿年大规模活动使重熔岩浆沿北西弧形断裂带广泛分布，生成钾质花岗岩由夹皮沟到露水沟延长百余公里。

三是区域变质作用与钾质花岗岩生成，由大量的K—Ar年龄证实区域变质作用发生在24～26亿年，钾质花岗岩浆的重熔作用发生在16～18亿年，我们可以得出结论：这一带成金的时间大约应该是在16～26亿年。应该可以看出，在这两次大的事件中，地质结构发生了异常的变化，以至于矿源层中的金随着变质热液的活化、转移。

四是低压扩容带的形成与矿液的富集、沉淀、成矿，随着热力动力变质作用的发生与断裂带的不断活动，形成了退变质带，挤压片理化带挤压破碎带及断裂带等不同类型、不同规模的低压扩容带。在低压扩容带中，伴随着地质方面压力的释放以及矿液温度方面发生了变化，还有相当空矿的区间，金元素才进一步得到沉淀而成为金矿。

五是华力西晚期，北西带的构造活动异常活跃。主要表现在以北东向构造活动为主，它使固有的北西构造带上构造形式继续活动并加以改造。在夹皮沟矿区，北西构造带在二道沟矿床南东部发生变化，主要向北东东向偏移，在这些地质变化的影响下，北西向褶皱以及断裂变成了一个显著的弧断面，从而，产生了一系列的北东东～北东褶皱与断裂现象，并且导致了岩层明显的加厚片麻理的产状随着褶皱轴的变化而变化，由大线沟到八家子产生一系列的北东东～北东向的金矿床。在这些不断的地质变化中，尤其是华力西晚期，构造活动伴随大量的岩浆活动，沿北东东～北东向的断裂有大量的脉岩充填其中（K—Ar年龄2.05～2.65亿年），在岩浆期后热液的作用下，地质中的新成矿物质也相当丰富。不断造就了金矿产的聚集。所以，从今天金矿的地矿位置来讲，夹皮沟金矿成了这一大型矿产区域的核心，而在此区域之间，我们确实也发现了很多的大中型金矿床，这些金矿的储量大为该区域金矿的60%左右，这在世界上来说，都是值的我们研究的。一般来说，含量都不会那么高，更不会那么集中，夹皮沟金矿作为今天矿产研究都是有借鉴意义的。

二、关于控矿的构造类型的分析

经过多种分析，在夹皮沟金矿带上，控矿构造类型多数是两种构造形式的复合部位。主要分为以下几个方面。

一是退变质带控矿构造类型。由动力变质作用形成的退变质带，它主要包括以下绿泥片岩带及挤压理化带。在这些类型中，主要有以下夹皮沟本区、小东沟以及小北沟等金矿床，并且他们没此构造带方向有很长的距离。

二是挤压片理化带上叠加的矿化断裂带控矿构造类型。我们常说的这种类型，其含有的金矿规模都非常的大，其中，挤压片理带的规模也是非常巨大的，所以我们常说的单一的挤压片理带中，含金脉带变化也是非常大的。有时在勘探中才会发现其中变化是那么的大，而在表面上却不能发现金的含量。

三是两组断裂交插处——海沟的形成。在两断裂带的交叉部位，往往会形成海沟，而海沟其金矿的含量非常大的。比如，在北西构造带上，由于北东向断裂交插，且规模很大，最后形成了海沟金矿床。

四是有断裂活动的背斜轴部。在这一构造中，比较典型的是我们常说的八家子金矿床，主要是由于他们在背斜轴部形成一个蚀变断裂带，而在其中断裂带中，又充填着石英正长斑岩脉，我们专家通过堪查，发现了其中的中型金矿床，这也是难以置信的。

五是蚀变断裂带控矿构造。在这一构造中，规模较大的断裂形成金矿床的主要有：四道岔以及大线沟等。四道岔金矿床产在断裂带中，断裂内有石英正长斑岩脉，含金石英脉出现在脉岩下盘。大线沟金矿床含金石英脉充填在断裂中，规模虽小但是品味很丰富。

六是挤压破碎带上复合蚀变断裂带的控矿构造，在大规模的挤压破碎带上其中有再次断裂活动并有一定规模的脉岩充填，往往形成较大的金矿床，如板庙子、二道沟等矿床。

三、关于岩浆活动与成矿作用

一是闪长玢岩。在二道沟金矿床中局部工业矿脉是闪长玢岩中的侵染体，在矿床深部其主矿脉直接出现在闪长玢岩上下盘。夹皮沟本区的老一号脉位于闪长玢岩的上下盘。安图县海沟金矿床的主脉28号脉与闪长玢岩密切伴生。珲春县小西南岔金矿主脉11号脉出现在闪长玢岩上盘。由大量的事实观之金矿床的形成与中性～中酸性脈岩关系极为密切。

二是含金石英脉在空间上经常与石英正长斑岩等脉岩相伴，各不同金矿床中含金石英脉有关的脉岩岩性差异较大，有基性的也有酸性的。与岩脉有关的含金石英脉的储量约占32%。

三是有的矿床中见到岩脉与矿脉相互切穿，有的含金石英脉切过岩脉，二道沟金矿床中含金石英脉里钾长石的K—Ar年龄1.61亿年。

结语

综上，在华力西晚期，由于岩浆活动的不断聚集，尤其是热源条件为金矿床的形成起了富集作用，为金矿床的形成提供了成矿物质，对矿床形成起到了富集作用。

矿区地质构造 篇4

东荣矿区2006-2010年事故情况分析显示, 发现顶板事故是本地区煤矿的主要灾害之一。冒顶事故的发生, 多与矿山地质条件、生产技术和组织管理等多方面因素有关, 其中自然地质环境和恶劣的地质条件是产生顶板事故的根本原因。通过剖析地质构造与顶板的关系, 总结出以“科学预测, 事先防范”为基本原则的顶板事故防治措施, 正确指导煤矿安全生产工作。

1 东荣矿区地质构造特征

1.1 地质构造特征

东荣矿区地质构造复杂, 区内断层、褶曲发育, 伴生的小断层、小褶曲多, 岩浆岩零星分布。由于地质构造的作用, 使该区煤层的赋存状况极为复杂, 煤层的稳定性极差, 形态万千、煤厚悬殊, 煤层顶底板出现不协调起伏, 围岩破碎, 容易引发冒顶事故, 不利于安全生产。

1.2 煤层顶底板特征

东荣矿区煤层顶板主要特征是:硬度与韧性弱, 伪顶以炭质泥岩为主, 厚度一般为0.1-0.3m左右, 直接顶基本上以泥岩和砂质泥岩和粉砂岩为主, 厚度一般为3-5m左右, 老顶基上以石英砂岩、少量粗粉砂岩、砂质泥岩覆层为主, 厚度20-25m, 暴露后易冒落, 加之受复杂地质构造的影响, 顶板十分破碎, 容易引发冒顶事故。

1.3 巷道围岩特征

将煤矿巷道围岩划分为5类, I类为非常稳定围岩, 由较少裂隙、较少节理厚层状石英砂岩、粗粉砂岩、辉灰绿岩、石英闪长玢岩等组成;Ⅱ类为稳定围岩, 由较少裂隙、较少节理厚层状粉砂岩与砂质泥岩组成;Ⅲ类为中等稳定围岩, 由少裂隙, 少节理粉砂岩、砂质泥岩组成;IV类为不稳定围岩, 由节理、裂隙较多的泥岩与砂质泥岩组成;V类为极不稳定围岩, 由节理、裂隙较发育的泥岩及松软泥岩组成。东荣矿区巷道围岩以Ⅲ类、IV类和V类为主。

2 地质构造与顶板事故的关系

2.1 断裂构造与顶板事故

由于断层的存在, 使煤、岩层断开, 两侧岩块相对位移, 破坏了煤层的连续性。断层广泛发育于不同构造环境中, 类型很多, 特别是构造复杂的矿区, 其断距、破碎带大小不一, 对围岩破坏程度也不同, 破碎带是产生顶板事故的主要部位;另外, 常在断层两侧出现牵引褶曲、揉皱、挤压和破碎等现象, 煤层和顶、底板中裂隙也显著增加, 且常导致煤层厚度突增或压薄, 生产中该部位煤层暴露后容易产生冒顶事故;还有一些顶断底不断或底断顶不断的小断层及层间滑动构造部位, 由于受到构造应力的作用, 围岩易脱落, 且脱落面积较大, 没有预兆, 也易发生顶板事故。

2.2 褶皱构造与顶板事故

褶皱构造是岩层在地质作用力的影响下, 产生变形而形成波状弯曲且未失去连续性的构造形态。从地质力学分析, 褶曲一般是水平挤压力或水平挤压剪切力作用形成, 煤层要发生塑性流动或滑动, 岩层受构造应力的作用, 不同部位会产生一系列的裂隙、小断层、节理等内部小构造。特别是在褶曲轴部往往烈隙、节理更发育, 岩层破碎, 煤层暴露后吸水脱落, 同时其轴部产状变化急剧, 发生急剧挤压现象, 回采中不易支护, 易发生片帮及冒顶事故。其次褶曲轴部煤厚度易突变, 掘进时易发生煤层垮落事故。

2.3 岩浆侵入与顶板事故

岩浆侵入不但破坏了煤层的连续性和完整性, 而且岩浆侵入煤层所形成的岩体, 其边缘极不规则, 在侵人体前缘的煤 (岩) 层中往往出现特殊的揉皱现象, 煤理紊乱, 具有旋窝状褶曲等小构造。如果没有掌握岩浆侵入体分布的特征和接触变质的规律, 如果支护不当, 容易发生局部冒顶现象。

2.4 煤岩组合与顶板事故

经实践证实, 通常易引发顶板事故的煤岩组合情况有:

围岩节理和劈理发育地段, 易产生煤岩层脱落伤人, 更易造成冒顶及垮帮事故;煤层伪顶完整性差, 强度低, 如果支护没有及时跟上, 也极易产生顶板事故;岩层胶结物以泥质、粘土质为主的, 容易产生顶板滑移和冒顶事故:

煤层厚度急剧变化地段造成顶板稳定性差, 容易产生顶板事故;急倾斜煤层一旦发生局部冒顶时, 由于顶板向下滑移, 可能扩大成为大面积的冒顶;以沼泽相、泥炭沼泽相为主的煤岩组合, 在原始沉积时部分沉积物的表层可能发生风化, 这些地段容易发生冒顶;煤岩结构复杂的煤层中往往含有多层夹矸层, 开采中易发生夹矸脱落伤人事故。

3 防治顶板事故对策分析

及时调整采煤方法, 保证合理的暴露空间和回采顺序。要加强矿井地质工作和采煤方法的研究, 不断改进, 找出适合本矿山不同地质条件下的高效安全的采煤方法。要控制好采面顶板的稳定性, 必须要有一个合理的开采顺序, 严格按照由里往外由上自下的开采顺序进行作业。要根据不同的地质条件和采矿方法, 严格控制采面暴露面积和采空区高度等技术指标, 使采面在地压稳定期间采完。

科学合理地开拓设计、布置巷道。在充分查清矿区地质条件的基础上, 井巷工程设计过程中, 要避免在地质构造线附近布置巷道, 因为垂直于地质构造线方向的压应力最大, 是岩体产生变化和破裂的主要因素。要避免在断层、节理破碎带、泥化夹层等地质构造软弱面附近布置巷道。围岩的次生应力与原岩应力和侧压系数有关, 应将巷道布置在顶板压力不会太集中、顶板稳定性较好的部位。

必须认真研究工作对象的地质构造和顶底板特性, 掌握其与顶板事故的内在联系, 做好预测预报工作。一是认真编制工作面作业规程, 制定详细的地质说明书和顶板管理措施;二是根据生产实际情况的变化, 及时提出修改和补充措施;三是遇到地质条件特殊地段, 如断层、褶曲、挤压带和顶板特别破碎地点, 要采取与之相适应的特殊支护方式。

搞好班组建设, 充分发挥班组长在煤矿顶板管理中的作用。班组是煤矿安全生产工作贯彻落实的落脚点, 是降低事故发生率的关键点。队长和班组长既是生产一线的指挥官、又是战斗员, 接触生产一线的时间长, 对井下情况、顶板情况、自然条件的变化、出现的难点问题等最早知道。必须充分发挥班组长作用, 切实加强班组建设, 加强班组长的培训和安全教育, 提高他们的业务素质和安全管理水平, 使他们在生产一线出现安全隐患时, 能够正确判断, 及时果断处理, 避免顶板事故的发生。

强化现场管理及生产技术管理。对顶板的检查与处理, 是一项经常性而又十分重要的工作。技术人员要观测摸索本矿区不同岩石岩移的规律。科学地掌握顶板情况, 在构造带附近的井巷工程、掘进面迎头、采煤面上下出口、切眼口, 顺槽三角区等地点, 要制定与之相适应的有效防范措施, 加强支护。管理人员要经常深入生产第一线, 明确职责, 及时发现、解决顶板问题。

摘要：煤矿矿区地质构造的特征与顶板维护难度及顶板事故由密切的联系, 龙煤集团双鸭山分公司东荣矿区地质条件复杂, 本文通过研究煤矿地质构造与煤层顶板关系的相关资料, 结合东荣二矿的顶板维护实践工作, 总结出根据地质构造条件防治煤矿顶板事故的防治措施, 在煤矿生产中正确指导煤矿安全生产工作取得了较好的效果。

关键词：矿区,地质构造,顶板,防治

参考文献

[1]潘懋, 李铁锋.灾害地质学[M].北京:北京大学出版社, 2002.

[2]殷坤龙, 张桂荣.地质灾害风险区划与综合防治对策[J].安全与环境工程, 2003, 10 (1) :32-33.

[3]杨梅忠, 陈克良.中国煤矿灾害现状与减灾对策分析[J].灾害学.1997.12 (3) .

矿区环境水文地质问题评述 篇5

关键词：矿区；环境；水文地质

由于人类文明的不断进步，所以人们深知保护矿区环境和水文等问题的重要性。在20世纪50年代以来，采矿事业的发展突飞猛进，其规模不断提高，相应的出现了一系列环境水文地质问题，直接对工农业发展的城市建设产生负面影响，更严重的甚至威胁人们的生命安全。特别在20世纪60年代以来，这些问题越来越严重，在一定程度上破坏了人类生存和居住的环境，迫切需要解决矿区环境水文地质问题，科学开采矿产资源，保护地质环境。下面是矿区环境水文地质主要问题分析。

1.岩溶地面塌陷

由于岩溶充水矿床的矿山排水过多，所以地面塌陷的现象比较普遍，矿山的地面建筑和农田遭到一定程度的破坏，而地面的塌陷又导致地表水携带较多的松散物质进入到矿坑内部，这样一来，矿区的环境水文地质状况被改变，不利于矿床的开发和保护。在我国的华东地区和中南地区，它们属于强盐融化地区，具有严重的岩溶地面塌陷问题。举例来看，广东的马口和凡口矿地区，还有我国湘中地区的煤田，长江中下游地区的铜矿和煤矿等区域，由于岩溶发育，所以地面塌陷十分严重，在我国的北方仅仅有部分矿区有严重的岩溶地面塌陷问题。在矿区的岩溶地面塌陷中，主要分布在以下方位：（1）断裂带附近：对于岩溶地面来说，它的塌陷主要在断层的两侧呈带状分布，特别的，在导水断层附近常常会有串珠状地面塌陷坑，举例来看，湖南门口矿区一个矿井在断裂带上密度值最高。（2）向斜盆地附近：在南方，龙潭煤系常常会形成向斜盆地，而煤层底板茅口灰岩常常漏在向斜翼部。对于岩溶地面来说，它的陷坑分布在这些部位，例如湘中煤田岩溶地面塌陷也属于这种类型。（3）硫化矿床接触带：在长江中下游的富帖基本是硫化矿床，因为酸性地下水活动和接触带相近，导致大型串珠状塌陷坑。（4）古河道带：这一分布主要体现在北方的岩溶塌陷坑里，举例来看，开滦范各庄特大突水导致岩溶地面塌陷，它们都是分布在滦河古河道带第四系天窗分布地段。（5）地下水天然排泄点附近：在天然条件下，地下水排泄点是地下水最活跃的部分，同时也是岩溶发育最快的地带。在矿床的疏干边界中，如果达到了地下水的排泄点，那么就会产生塌陷现象。举例来看，湖南的煤炭坝矿地面塌陷就是这一类型。

2.矿坑废水的污染

由于不合理的采矿行为导致天然的环境受到破坏，其中的水文条件也受到破坏，导致地下水污染严重。举例来看，山西煤矿的主要采区基本上是在岩溶流域的补给区。受采煤影响的流域比较多，涉及范围比较广，而由于煤矿区的坑道和井下钻孔等产生一定的裂隙，使废水在地下经过这些裂隙进入到岩溶含水层中，污染水资源。举例来看，在娘子关泉域上游的平定-阳泉矿区中，石炭系层间的薄层灰岩水进入到矿坑以后，虽然有一部门大矿井可以把其排除，但是剩下的经过采矿坑道和裂粥挂入到含水层中，导致平定—阳泉矿区的水资源受到污染，水里的硫酸根离子含量明显提高，同时水的硬度也大大提高。

由于煤矿开发力度不断增强，所以煤矿区排放的废水总量不断增加，其中不仅有工业废水和生活废水，还有矿坑水和洗煤水等等。在分析山西省的煤炭工业相关数据得知，山西的阳泉、西山、汾西、轩岗、晋城、霍县、大同、潞安这八大重要矿区每年排放的废水总量达到2300万立方千米，而这些废水经过清洁处理的部分是少之又少，通常情况下采用直接排放的方式进行处理，这样一来，地下水和地表水受到污染，使地质水文环境遭到破坏。在经过化学分析后，发展这些地区排放的未经处理的废水主要有以下化学特性：（1）这些废水的ph值位于4.6和7.8之间，呈现酸性和中性。阳泉矿区的废水ph值最低，仅为3。（2）这些区域排放的废水硬度比较高，经检测发现其一般在22到40德国度，其中汾西矿区最为严重矿井水的硬度大袋了75.8德国度。（3）水中的矿化度比较高，举例来看，阳泉矿区的南庄矿的井水矿化度比2g/L还要高。（4）水中的毒性指标比较高，而且超出相关标准。举例来看，西山矿区的三给洗煤厂中的洗煤水氟化物严重超标，其中的汞含量也严重超标。

综合来看，山西的煤矿附近地下水污染严重，极大的破坏了地质和水文环境，并且呈现恶化趋势。

3.井下开采导致环境水文地质问题

我国是世界上的产煤大国，但是基本上采用的都是地下开采的方式，地上开采的比重比较小。在开采有斜度的矿床时，因为采矿面积比较大，所以顶部的岩层失去支撑点，在岩石勤作用下发生倾斜和弯曲现象。按照采空区的上方岩层的破坏状况，可以把它分成冒落带、裂隙带和岩层整体移动带。

如果是倾斜度低于45度的煤层，在开采时要使用长壁工作面的开采方式，这样一来会形成矩形的采空区，如果地表沉陷，会呈现出椭圆形。在采取的长和宽都超过深度的1.2倍时，那么地表就会下沉，在盆地中央部分下沉的最严重，从中央向地方，下沉的值逐渐减小，这一变化是平稳的，同时也是连续的。如果采区的正上方塌陷比较严重，那么其边缘地带也会出现一些裂缝，破坏地质水文环境。事实上，在平原地区的煤矿土地塌陷问题都比较突出。在我国的所有矿区里，开滦矿区是最大的井下开采矿区，它的开采深度达到了800米。而最深处达到了905米。因为开滦矿区的地形趋于平坦，同时潜水位埋藏不慎，导致集水盆地成为其地下排泄区，另外，由于塌陷区地质受到破坏，硫酸盐矿物质增多，导致土地难以发挥其种植的作用。

总结：为了控制矿区开采对地质和水文环境的破坏，我国已经采取一定的措施加强管制，提高对资源的利用率的同时合理利用资源，在近些年来取得了一定的成果。不过，尽管如此，我国的矿区开采中仍然存在一些问题，而因为这些问题比较复杂，同时涉及范围比较大，所以在解决过程里也会面临一定的难题，还需要不断加大研究力度。

矿区地质构造 篇6

矿区内出露的主要地层为上侏罗统小清河组及第四系。上侏罗统小清河组浅变质陆相火山——沉积岩类。根据已揭露的剖面, 按岩性、岩相组合、喷发旋回, 将区内地层初步划分为4个岩性段, 进一步可划分为数个岩带。

1.1 侏罗系 (上统)

按其区内出露分布的上侏罗统小青河组地层的岩性、岩相组合及层序特征, 进一步划分为4个岩性段, 17个岩带。各段、带特征如下。

1.1.1 第一段 (J3x1) 厚度≥220 m

为黑色炭质泥质板岩, 出露于矿区东部小东山一带。主要由泥质成分组成, 含大量炭屑, 岩石致密细腻, 厚层构造, 局部具角岩化, 质坚硬, 该层方解石脉发育, 呈网脉状, 炭质成份下部增多, 上部显著减少。

1.1.2 二段 (J3x2) 厚42~131 m

(1) 安山质熔凝灰岩带 (J3×2-1) 厚9~28 m。

绿色、绿灰色由长英质岩屑、板岩岩屑及绿色矿物组成, 英安质熔岩胶结, 深部逐渐过渡为碳酸盐化晶屑凝灰岩, 其中夹薄层泥质板岩。

(2) 凝灰质泥质板岩带 (J3×2-2) 厚10~13 m。

黑色、灰黑色泥质板岩, 分布在小东山北部。主要由泥质板岩组成, 局部含凝灰质。

(3) 安山质凝灰岩熔凝灰岩带 (J3×2-3) 厚8~62 m。

灰色、灰绿色安山质层凝灰岩, 安山质熔凝灰岩。沿倾向由安山质层凝灰岩过渡为安山质熔凝灰岩, 沿走向有时由安山质层凝灰岩过渡为凝灰质砂板岩, 岩相和岩性变化大。

(4) 凝灰质泥质板岩带 (J3×2-4) 厚15~28 m。

深灰、灰黑色凝灰质泥质板岩。主要以泥质成份为主, 凝灰质粉砂质次之, 凝灰质主要分布在板岩上下盘, 岩性不稳定, 沿倾向变为泥质板岩, 其中夹一层流纹质熔凝灰岩, 沿倾向逐渐尖灭。该岩带出露于东山一带。

1.1.3 三段 (J3×3-3) 厚229~289 m

(1) 安山质岩屑凝灰岩带 (J3×3-1) 厚21~63 m。

该岩层带出露面积大, 在VI-XII剖面间广泛出露。由于英安质岩屑、板岩岩屑, 安山质火山灰、安山玢岩组成。碎屑呈尖棱角至棱角状, 颗粒大小不等, 一般2~10 mm为主, 在 (X) 剖面 (ZK34) 孔中的凝灰岩中见磨圆度较好的石英和长英质砾石。安山玢岩灰绿色, 由斜长石, 绿泥石组成, 碳酸盐化和绿泥石化较强。

(2) 凝灰质泥质板岩带 (J3×3-2) , 厚30 m。

由泥质和少量凝灰质组成。沿倾向凝灰质含量由多变少, 粒度由大变小, 其中夹三层安山玢岩, 出露于矿区北部。

(3) 碳酸盐化安山质凝灰岩安山玢岩带 (J3×3-3) 厚13~18 m。

沿走向从北东至南西方向 (从VI剖面至IV剖面) , 由安山质凝灰岩过渡为安山玢岩。

(4) 凝灰质砂质板岩带 (J3×3-4) 厚25 m。

分布在VI剖面以南。沿走向从北东至南西方向, 由凝灰质砂质板岩过渡为凝灰质砂岩、凝灰质板岩, 其中夹三层流纹质凝灰岩。

(5) 安山玢岩、凝灰质安山岩带 (J3×3-5) 厚140~153 m。

分布于IV剖面深部。沿走向 (从北东往南西) 由安山质岩屑凝灰岩变为安山玢岩, 沿走向 (从南东往北西) 尖灭于凝灰质砂板岩中。此岩带中夹三层凝灰质板岩。

1.1.4 凝灰质砂板岩段 (J3×4)

(1) 凝灰质砂板岩带 (J3×4-1) 厚20 m。

出露于VI剖面北侧。黄褐色, 中细粒砂状结构, 主要为长石, 石英细砂, 由凝灰质粘结组成, 沿倾向延深不大, 尖灭于砂板岩中。

(2) 凝灰质砂质板岩带 (J3×4-2) 厚38 m。

出露出马脚子IV至VI剖面之间。为黑灰色、由泥质、砂质和凝灰质组成, 粉砂质含量上部多, 下部少, 砂质板岩中夹砂岩透镜体。

(3) 凝灰质含砾砂岩带 (J3×4-3) 厚11 m。

出露于IV剖面北侧。浅灰色, 由花岗岩、石英、长英质及板岩等砾石组成, 砾石磨园度较好, 砾径一般在20~40 mm。砂质由长石、石英及少量凝灰质组成。该层岩性, 厚度变化大, 延深及延长均不稳定。

(4) 凝灰质砂板岩带 (J3×4-4) 厚25 m。

出露于IV剖面。黑灰色由砂质泥质组成, 延长及延深都较小。

(5) 凝灰质含砾砂岩带 (J3×4-5) 厚12 m。

出露于IV剖面。灰色、灰白色、砾石由花岗岩、霏细岩、板岩组成, 砾石磨园度好, 砾径一般10~30 mm。砾质成份由长石、石英及少量凝灰质组成, 岩性及厚度变化大, 其中夹砂砾岩和砂板岩透镜体。

(6) 泥质凝灰质粉砂岩带 (J3×4-6) 厚21 m。

出露于IV剖面南侧。棕色—灰黑色、厚度及岩性变化大, 沿倾向延深小, 沿走向延伸大, 深部泥质成份增多, 砂质减少, 过渡为凝灰质砂质板岩。

(7) 凝灰质砂质板岩带 (J3×4-7) 厚18 m。

出露于IV剖面南。黑灰色, 由泥持砂质成份组成, 层状构造, 沿倾向呈透镜状尖灭于砂岩中, 沿走向过渡为砂岩。

(8) 凝灰质砂岩带 (J3×4-8) 厚≥67 m。

岩性变化大, 由凝灰质粉砂岩, 凝灰质砂质板岩, 流纹质凝灰岩及层凝灰岩组成, 在纵向和横向上互相过渡, 砂岩中局部含磨园较好的砾石, 泥质板岩中局部含1~2 cm厚的炭屑和煤层, 该层分布于矿区中部及西部。此岩带顶部遭受流纹岩及霏细斑岩侵入和破坏而残缺不全。

上述这套地层, 按区域地层对比, 及在 (J3×3-1) 凝灰岩中发现中生界侏罗-白垩纪海扇化石, 据侵入到该地层中的辉长岩的全岩样绝对年令资料为104.4百万年, 说明该地层沉积年代早于白垩纪, 而是属于那丹哈达岭地槽中侏罗世海相沉积地层, 所以定为上侏罗统。

1.2 第四系

区内第四系分布较广泛, 主要沿小青河及其支流覆盖于上侏罗各岩组之上。在河谷地带主要为一套洪冲积层 (Q4pal) 及漫滩堆积, 在山丘斜坡地带普遍分布为残坡积层 (Q4fei) 。

1.2.1 洪冲积层 (Q4pal) 厚5~30 m

分布于小青河及支流沟谷, 主要由亚粘土淤泥质粉细砂, 中粗砂, 粗砂及砂砾组成组成。

1.2.2 残坡积层 (Q4fei)

分布于山丘斜坡地带, 主要由粘土、碎石夹亚粘土、亚粘土组成。

2 构造

日照山矿区位于区域上的跃进山凸起东缘, 处在中生代褶皱区内, 是密山-敦化深大断裂的北延地段, 受其区域构造控制, 主体构造均呈北东向展布。次为北西及近南北向构造。

2.1 褶皱构造

全矿区为一北东向短轴背斜, 轴向北东70°, 枢纽线夹角10°左右。该背斜北东端挠起向南西倾没, 倾没部位和岩体接触, 断裂发育, IV剖面背斜倾没端由于断裂切割, 使岩层形成迭瓦式构造。背斜两翼开阔, 基本对称, 倾角35°~50°之间, 南东翼呈现次一级小褶曲 (向斜) 背斜的南西端受流纹岩和霏细斑岩岩体的侵入破坏, 使其残缺不全。

2.2 断层构造

矿区断裂构造, 受北东向密山——敦化深大断裂的影响, 亦以北东向为主, 次为北西向。

(1) 北东向断层。区内北东向断层十分发育, 由北西往南东依次呈斜列式展布有4条大小不等断层, 显示继承区域构造特点。断层切割区内不同地层, 发育破碎带5~28 m不等。在平面和剖面上断裂呈现舒缓波状, 属先压再扭后张复合性断裂。

(2) 北西向断裂。在矿区南西部-2线附近见到一条区域性北西向断裂, 图上编号 (F1) , 该断层走向北西310°~315°, 倾南西, 倾角70°~72°。发育断层破碎带宽30~35 m, 断面呈波状展布。

摘要：黑龙江省日照山铜矿区位于黑龙江省东部的完达山南麓, 行政区划属黑龙江省虎林县东方红镇管辖。普查区处于完达山南麓丘陵区, 地势较低。日照山矿区位于区域上的跃进山凸起东缘, 处在中生代褶皱区内, 是密山-敦化深大断裂的北延地段, 受其区域构造控制, 主体构造均呈北东向展布。次为北西及近南北向构造。

关键词：矿区地层,矿区地质,地质特点,构造分析

参考文献

矿区地质构造 篇7

平顶山煤田位于河南省平顶山市, 横跨宝、叶、襄、郏四县.东起洛岗正断层, 西北至韩梁矿区, 东北到襄郏正断层, 南至煤层露头, 整个煤田的勘探矿区和预测约980 km2, 煤炭探明储量和预测储量共计92亿t, 煤层资源量786.8×108 m3, 资源丰度平均为1.05×108 m3/km2, 具备良好的煤层气资源潜力。同时该区也是我国煤与瓦斯突发事故严重矿区, 开发利用该区的煤层气具有充分利用资源、保证煤矿安全、保护环境等多重经济效益和社会效益[1]。

2 矿区构造地质特征与含气性特征

2.1 矿区构造地质特征

平顶山矿区位于华北地台与秦岭褶皱带的过度区域, 南邻舞阳断陷, 西北、东北分别与汝州断陷和襄县北断陷相接[2]。区域上为一断块隆起, 本区处于特殊的构造位置, 即处于稳定区与活动带之间的过渡区域内, 煤田构造变形受秦岭褶皱带演化的控制, 煤田内均发育有由秦岭造山带指向地台内部的逆冲推覆构造。主要表现在盖层构造的差异及晚古生代煤系的南型北相性质, 即与秦岭-大别山造山带有关的总体构造线方向相一致的构造系统, 主要表现为整个矿区为四周凹陷中间凸起的一个独立断块隆起构造单元、并与区域构造线方向相一致的向褶皱及断裂系统[3]。

区内发育的褶曲-向斜构造主要有李口向斜、灵武山向斜、洛岗向斜;背斜构造主要有襄郏背斜、白石山背斜、郭庄背斜;断裂主要有襄郏正断层、郏县正断层、霍堰正断层、锅底山正断层、沟李封正断层等, 如图1所示。构造发育情况总体上是李口向斜轴部附近构造相对简单, 远离轴部两翼部位断层较发育, 构造相对复杂[4]。

2.2 矿区含气性特征

本区发育的煤系地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、上统上、下石盒子组, 而下石盒子组和山西组为主要可采煤层, 其中的山西组二1煤层发育最好, 厚度大且稳定分布, 其储量占全区总储量的60%以上, 含有丰富的甲烷气体。

二1煤层在平面位置上, 从李口向斜两翼向轴部煤层气含量由低逐渐增高, 两翼向中心其稳定值分别为:2.21～10.48 m3/t、3.26～6.80 m3/t和5.64～12.30 m3/t, 含量增高趋势比较明显。沿煤层倾斜方向, 由浅至深煤层气含量增高。煤层气的分布、分带受构造控制。煤层气含量等值线展布形态与构造线方向基本一致。向斜轴部煤层气含量最高, 如图2所示, 背斜轴部、断层发育带煤层气含量最低, 煤层气含量与煤厚大体吻合。即煤层厚度大、变质程度高的区段煤层气含量高, 反之煤层气含量低[4]。

3 矿区构造地质特征控气分析

3.1 矿区褶皱控气分析

本区向斜宽缓, 两翼基本对称, 倾角较小。背斜窄陡, 两翼倾角较大。

矿区主体李口向斜为一轴向北西、枢纽倾伏的箕形宽缓向斜。轴向NW-SE, NW倾伏, 两翼地层基本对称, 地层走向290°～310°, 倾角5°～20°, 向斜轴部地层倾角变缓。由图1可以看出, 由于向斜轴部覆盖层厚度大, 埋藏深, 封闭条件好[4], 位于李口向斜轴部附近的八矿和首山一矿由于受李口向斜的控制煤层气含量最高。而位于李口向斜两翼处的六矿、三矿、一矿煤层气含量逐渐降低。又如十矿由于受到十矿向斜轴部的控制煤层气含量也较高。背斜轴部覆盖层厚度比向斜轴部薄, 埋藏浅, 封闭条件相应较差, 如白石山背斜轴部煤层气含量相应偏低[4], 平均为5.32 m3/t。而其两翼矿区的煤层气含量逐渐增高。

区内煤层气赋存规律受控于褶曲构造, 反映在煤层气含量的变化是向斜轴部含量高, 向两翼部逐渐降低;背斜轴部含量最低, 从轴部向两翼含量逐渐增高。

3.2 矿区断层控气分析

矿区总体构造呈压性, 张性构造主要分布在向斜北翼浅部小型正断层发育区和南翼西部锅底山断层带[5]。

平顶山矿区为一地垒型构造形态, 其北西、南东、北东和南部均有落差数千米以上的郏县断层、襄郏断层和洛岗断层等, 这些断层规模大, 延伸远, 并与地表沟通, 是典型的张性开放性断层, 断层构成了煤层气向外逸散的边界条件[4]。北西向断层如北部边界襄郏正断层, 走向N50°W, 倾向北东, 倾角75°, 落差大于800 m[3], 在十三矿西部由于襄郏二号正断层、兴国寺断层为张性断层, 落差大, 延伸长, 与地表及下部灰岩含水层沟通而导水、导气, 造成了西部煤层气含量降低, 使煤层气风化带深度增加;锅底正断层, 走向310°, 倾向南西, 倾角50°-60°, 向深部变缓为25°～40°, 落差200～300 m。而锅底正断层以西的五矿、七矿及十一矿因煤层埋藏浅, 并受锅底山断层的影响, 煤层气含量低[4]。

从整体上讲, 平顶山矿区各井田内的地质构造属于中等复杂简单型, 受断层破坏影响较轻[6]。压性构造发育区的煤层含气性优于张性构造发育区逆断层发育部位的煤层含气性优于正断层发育部位[3]。

3.3 矿区构造叠加部位含气性特征分析

位于李口向斜南西翼、锅底山断层以东的一矿、三矿等, 煤层气含量较高, 煤层气含量较锅底山断层以西区块稍高[4]。而位于李口向斜北东翼的边缘条带, 因地表有煤层出露, 受煤层露头、兴国寺断层和张庄断层三者的综合影响, 煤层气含量浅部低, 深部高, 同时该区含气性也较好[4]。

另外, 位于沟里封断层以南、李口向斜北东翼的区块煤层气含量也较高, 并且越靠近向斜部位的煤层含气量越高, 即李口向斜核部与沟里封断层的构造叠加区含气量较其他地区含气量高。构造叠加区引起的煤层气含量高区还包括沟里封断层以南、霍堰断层西南方向的区块。与此相反, 受两断层构造叠加影响较弱的地区主采煤层含气量有降低趋势。

分析其原因主要有两点:一是由于区内构造叠加部位属于应力集中区, 有利于煤层气赋存和聚集, 含气量高, 瓦斯压力大;二是由于构造叠加部位煤体结构破坏严重, 构造煤发育, 煤体吸附能力增强, 致使煤层气含量偏高。

4 结论

(1) 研究认为, 影响平顶山矿区煤储层含气性的地质因素很多, 其中构造因素起着明显的控制作用, 这与矿区构造 (褶皱、断层) 发育特征有着密切的关系。

(2) 平顶山矿区煤层气的富集程度主要受制于褶曲, 富集区主要位于向斜轴部附近, 尤其李口向斜对整个矿区影响最大, 李口向斜附近的八矿、首山一矿、一矿等煤层气含量最高。

(3) 断层构造是控制矿区煤层气含量的另一个重要因素, 但张性断层会构成煤层气向外逸散的边界条件, 相比而言, 压性断层更有利于煤层气保存。另外, 矿区构造叠加部位的含气性较好, 含气量较高。分析其原因主要有两点:一是由于区内构造叠加部位属于应力集中区, 有利于煤层气赋存和聚集;二是由于构造叠加部位煤体结构破坏严重, 煤体吸附能力增强, 致使煤层气含量偏高。

参考文献

[1]姚艳斌, 刘大锰, 汤达祯, 等.平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测[J].地球科学, 中国地质大学学报, 2007, 32 (2) :285-290.

[2]李雪燕, 吴亮, 陈俊亮.平顶山矿区煤层气资源量预测浅谈[J].中州煤炭, 2004, (2) .

[3]崔崇海, 蔡一民.控制平顶山矿区煤层气赋存的构造与热演化史[J].河北建筑科技学院学报, 2000, 17 (2) :67-70.

[4]刘庆献.平顶山矿区煤层气赋存特征及影响因素分析[J].中国煤炭地质, 2008, 20 (3) :31-34.

[5]桑树勋, 范炳恒, 秦勇.煤层气的封存与富集条件[J].石油与天然气地质, 1999, 20 (2) :104-107.

[6]肖有才.平顶山矿区地质勘探与建井工程地质条件分析[J].南京工业大学学报, 2003, 25 (4) :89-92.

矿区地质构造 篇8

关键词：断裂构造,复杂程度,定量评价,分形,信息维

0 引言

矿井构造复杂程度评价始于80年代, 主要采用常规的数理统计方法, 如构造破坏指标、构造指数法等[1,2]。由于矿井构造的非线性, 模糊综合评判法、人工神经网络技术等评价方法也越来越广泛地应用于矿井构造定量评价中[3,4,5,6,7]。以往的研究中, 评价断裂构造复杂程度的常用指标有断层长度、断层密度、断层强度等等, 然而这些指标在多数情况下往往不能全面、准确地反映断裂构造的实际情况。分形几何学是一门以不规则几何形态为研究对象的几何学, 自相似性是分形的灵魂[8,9], 目前已广泛应用于地质学各个领域, 诸如地质构造、岩石断裂、地下水渗流等方面。大量研究表明, 断层、节理和显微断裂在几何学、动力学和运动学特征上具有统计意义上的自相似性[10,11,12]。断层系的分维值, 不仅与断层的长度有关, 还有断层的条数、展布及组合特征密切相关[13], 它可以较好地反映断裂构造的复杂程度, 可作为定量评价矿井构造复杂程度的一种有效的、较为准确的指标。

1 分形评价原理

分维是表征分形的一个重要参数。根据计算维数的定义, 可分为相似维、容量维、信息维和关联维等。分形几何在构造复杂性的应用研究中, 以容量维和信息维较为实用。

容量维 (Dk) :设F是平面空间上的一个有界点集, 包含在一个矩形之中, 将这个矩形划分成若干个边长为ε的小方格, 于是必有某些小方格内包含F中的点, 记包含有F的小方格数目为N (ε) , 则容量维Dk的表达式为:

信息维 (DI) :信息维是容量维的推广, 容量维只考虑了包含F的小方格数目N (ε) 与小方格边长ε的关系, 而未考虑研究对象本身的特征。对于非确定性的研究对象, 需引入信息维的概念:

式中, Pi表示F落在第i个小方格中的概率。

如果F中的点落在所有方格中的概率相等, 则Pi=1/N (ε) , I (ε) =ln N (ε) , 此时信息维与容量维相等, 即DI=Dk。网格覆盖法均可用于断裂网格容量维、信息维的量算, 二者不同之处在于信息维需计算每一个含有断层迹线的网格中断层的信息熵。

2 矿区断裂构造复杂程度评价

2.1 评价过程

古交矿区位于山西西山煤田的西北隅, 含煤地层为二叠系山西组和石炭系太原组, 区内的褶皱构造较为简单, 断裂构造则极为发育, 主要发育NE、NEE向展布的压扭性高角度大-中型正断层, 其发育具有明显的分区性、分带性特征。根据井巷开采揭露, 在已开采地段, 小断层极为发育, 而在未开采或未揭露地段, 尚存在着一定数量的未知断层。为了更深刻地揭示区内断裂构造发育情况, 对未知地段进行构造预测, 本次采用了分形评价方法对研究区内断裂构造的复杂程度进行了定量评价。

由于断层系容量维的计算只考虑了网格中含有断层的方格数N (ε) 与方格边长ε的关系, 而未考虑反映断层复杂程度的其他因素, 如断层的落差、延展长度等。

根据以往的研究, 断层系的信息维比容量维更能反映断层的发育规律, 故本次研究采用信息维方法对断裂发育复杂程度进行评价, 以落在小方格中断层的条数ni来计算概率Pi所示。

实际计算过程中, 以研究区8煤采掘工程平面图上的断层资料为基础, 将研究区划分成75个单元, 然后将各单元依次按2 500 m×2 500 m、1 250 m×1 250 m、625 m×625 m、312.5 m×312.5 m划分成若干个小网格, 如图1所示, 统计每一个单元的断层信息熵, 最后根据关系, 进行双对数线性回归, 得到最佳拟合直线的斜率, 即断层系的分维值。

2.2 评价结果

通过回归分析发现, 各单元断层系I (ε) =lnε关系拟合较好, 相关系数较大, 拟合直线的斜率即为该单元的断层信息维, 如图2所示, 它反映了其所在单元断裂构造的复杂程度。根据各单元中心点坐标和断层分维值, 采用克里格法进行内插加密, 绘制出的断层分维值 (信息维) 平面分布图如图3所示。

从图3可看出, 古交矿区断层分维值整体相对较高, 构造较复杂。区内断裂构造具明显的分区性, 大断裂带附近及小断层发育密集地带, 分维值较高, 构造复杂;而断裂发育稀疏地带, 分维值相对较低, 构造较简单。

根据分维值平面分布特征可将矿区断裂构造复杂程度划分如下: (1) 构造复杂区:分维>1.5, 主要分布于西曲矿北部的红崖子断裂带、屯兰矿中部的古交断裂带、东曲矿中部的随老母断裂带以及马兰矿南部的原相北断层附近地段, 这些地段断层发育, 构造复杂, 分维值一般为1.5~1.9;而镇城底矿北部、屯兰、马兰矿西北部地段, 由于开采过程中揭露的小断层较多, 分维值也较大; (2) 构造中等复杂区:1.0≤分维≤1.5, 主要分布于西曲矿东部、东曲矿除中部随老母断裂带附近地段的其他地段、屯兰矿南部、马兰矿西南部及中~东部局部地段, 这些地段断层分维值略低, 构造复杂程度属中等复杂; (3) 构造简单区:分维<1.0, 区内断层分维值小于1的分布范围较小, 主要分布于西曲矿东南部、东曲矿南部、马兰矿西南部地段。这些地段断层发育稀疏, 构造较为简单, 故其分维值也较低。

综上可知, 古交矿区断层系分维值普遍较高, 大多介于1.0~1.5之间, 断裂构造较复杂。在所有评价单元中, 分维值>1.5的单元占36%, 1.0≤分维值≤1.5的单元占42%, 分维值<1.0的单元占22%, 如图4所示。

由于区内断裂构造的发育具明显的不均匀性, 在较为复杂的总体背景上仍存在着局部相对较简单的区域, 断裂构造发育较稀疏, 分维值一般小于1, 如矿区南部 (单元55、56、57、77) 构造相对较为简单;而矿区北部 (如单元04、05、09) 、西北部 (如单元14、15、22) 以及西部 (如单元29、39、49) 构造较为复杂, 这些地段大多位于大断裂带附近或小断层发育密集区域, 分维值较高。

由此可见, 断层迹线信息维的规律性较强, 分维评价结果与实际生产揭露情况相符, 评价结果可靠。这说明断层信息维很好地反映了矿区断裂构造的复杂程度, 可作为定量评价矿井构造复杂程度的依据。

3 结论

(1) 基于断层迹线信息维对古交矿区断裂构造复杂程度进行综合评价, 结果表明, 矿区断层分维值整体较高, 构造较为复杂。区内断裂构造具明显的分区性, 矿区北部、西北部以及西部断裂构造相对复杂, 尤其是大断裂带附近或小断层发育密集区域, 分维值高;矿区南部断裂构造简单, 分维值一般小于1。分维评价结果与实际生产揭露一致, 评价结果可靠。

矿区地质构造 篇9

新汶矿区随着采区水平向深部不断转移, 开采难度变大, 巷道变形严重, 支护困难, 这对深部开采带来了很大的影响。近期, 我矿根据实际情况, 对浅部采区的多处煤柱地段进行了重新规划, 部署了下一步采场的计划, 争取将浅部资源充分利用开发。为此, 我们对浅部煤炭储量的发掘做了大量的工作, 开采向浅部发掘。因此, 我们必须进行浅部矿井煤炭储量的发掘工作, 适应矿井不断开拓的需要。

1 新汶矿区概况

新汶矿区在新汶办事处境内, 井田地面范围隶属新泰市新汶办事处、新甫办事处和青云办事处管辖。地理座标为东经117°42′15″至117°46′30″, 北纬35°53′00″至35°55′15″。

井田边界范围, 南边界为孙村煤矿南部各煤层露头, 北边界为各煤层的-1500m底板等高线, 西边界浅部以F2断层与新泰市汶河矿业有限公司为邻、深部以F8断层与山东良庄矿业有限公司为邻, 东边界深部与山东华恒矿业有限公司、浅部与山东华源矿业集团有限公司 (原张庄煤矿) 相邻。东西走向长约1.2~9.0km, 南北倾斜宽约6.0km, 面积约26.2038km2。

矿井开采水平为-75m、-210m、-400m、-600m、-800m及-1100m水平。通过多年的开采, 孙村煤矿-75m、-210m、-400m、-600m水平目前已结束, -800m水平大部分也已基本采完, 现正在开采部分煤柱。开采2、3、4、6、11、13、15层煤等共计7个煤层, 主采煤层2、4、11煤层。采区划分见图1。

井田由F10断层分为南北两区, 构造形态基本属简单的单斜构造, 有宽缓的褶曲, 以断层为主。地层走向300°~330°, 倾向北东, 倾角12°~34°, 一般中浅部为15°~18°;深部为20°~34°。南区地层倾角由东到西逐渐变小, 北区变化不大。

2 探查方法及实施

根据原有钻孔资料进行大量分析, 从而积累大量的原始资料, 深一步对原始资料进行科学分析、合理取舍, 将存在的煤炭储量资料进行修订和完善。

对原始资料涉及不全面的采区或块段进行系统的探查, 通过物探、打探巷和打钻孔的方式, 对不明确的区域进行储量探查, 寻找可采的经济储量。成立专门的钻探队伍, 来专门进行煤炭储量探查工作, 对较大的断层和地质构造进行专业的探查, 确定不明区域的可采性。

矿井范围内的不明区域和断层集中区域很多, 在这些区域进行取舍和探查, 确定探查方案。寻找可采煤量。图2中为设计的不明区域进行探查。

针对3418区域F10断层附近寻找可采煤量。在3418区域的巷探布置图, 在断层附近进行设计和探查。

-800前三四层探巷到位后, 组织钻探队伍对F10大断层进行了巷探探查, 探明了F10断层具体四层中揭露的位置, 便于工作面的布置与方案设计。

通过对此区域进行探查完成了预想的探查, 所有钻探工程按期完成, 地质资料得到了很好的收集。通过对资料的分析和研究, 确定了此区域的地质构造情况, 对此区域的开采性进行了论证。

3 结论

通过对该区域多方向探查, 结合原有钻孔资料, 进行掘进巷道探查和打钻孔探查, 把井下浅水平的F10断层附近未采区段进行纵横联合探查, 和深部采区资料有机结合。

结合探查资料完成了F10断层以及附近3418工作面的布置和开采方案设计, 新增可采经济储量150万T。

提高整个矿井的可采经济储量, 使新形势下矿井能有效的进行开采, 避免些难度大的工作面, 为矿井减少生产成本, 使矿井创造更高的经济效益。

对矿区水文地质勘探问题的分析 篇10

关键词：矿区水文地质；含水层；勘查；压水试验

一、矿区水文地质勘探概述

1.1矿区水文地质勘探

所谓水文地质勘探即是以勘探区的水文地质勘探类型及相实际自然地理条件为重要依据来针对性的选择有效的勘探技术，以对勘探区水文地质条件进行研究的一项重要手段。从勘探工作的基本任务来看，其主要工作内容包括以下几个方面。其一，查明矿区水文地质条件和矿床充水的因素，对矿坑涌水量进行科学预测，并在此基础上，客观评价矿床水资源的利用，指明供水水源方向。其二，在查明矿区工程地质条件的前提下，对露天采矿场岩体边坡的稳定性以及岩体的质量进行科学、客观的评价，有效预测出工程可能会发生的质量问题，以便于工程问题的及时发现与解决。其三，对矿区的地质环境质量进行全面、准确的评述，并对矿床开发可能引起的环境质量问题进行科学预测、提出相关预防及治理意见。

1.2矿区水文地质勘探的重要性

我国地域面积广阔，矿区水文地质比较复杂，不同矿区具有不同的地质环境特征，因此要结合地区实际进行针对性的水文地质勘探。矿区水文地质勘探是矿产开采最基础的工作，在矿产开采中具有不可替代的作用。矿区开采工作质量及开采进度跟水文地质勘探工作的成败具有密切关系，只有对矿区地下水文地质条件特征及变化进行精确掌握，才能更好的对矿床开采进行科学合理的规划，更会减少相应安全事故的发生。因此，在对矿区开采前必须重视地下水文地质勘探工作，加强矿区水文地质勘探技术的研究，将对我国矿产开采事业具有非常重要的作用。

二、矿区水文地质的勘查中存在的问题

2.1灰岩含水性在垂直方向上的变化的勘探问题

在对矿区水文地质勘探中，为了对灰岩含水性在垂直方向上的变化特征进行分析，前人做过不少工作，包括抽水及简易水文试验、电测井法等，但最终没有达到预期的试验效果。其中存在的主要原因是所用方法和技术局限性太大，如在对灰岩岩心和岩溶裂隙进行分析研究时，只对其概念和岩性特征进行描述分析，对岩性特征分析需要从钻孔中获取岩心材料，然而对于一些难以获取岩心的地层，却容易在资料分析中被忽略，但这部分地层岩溶发育往往非常强烈，对于灰岩岩性分析十分重要，因此导致灰岩岩性分析不准确，实验效果不理想，很难对含水层的地质特征进行科学划分。

2.2钻孔水位和冲洗液消耗量问题

用钻孔简易资料来分析灰岩含水性的变化，不能做为准确科学的判断依据。在进行钻探过程中，钻孔水位和冲洗液的消耗，只能说明钻探深度处于混合水位阶段，并不能说明钻孔内不同深度的水文变化。而简易水文钻探工作由于不是按照地质情况分层进行，因此不能把钻孔打穿的地层进行封闭起来分开研究。

2.3对水文地质勘查认识不足

由于现阶段许多矿区开采只注重经济效益，对矿产资源的蕴含量十分关注，却往往忽略了矿区水文地质情况的勘察。部分矿区业主为了减少开支降低成本，对需要投入大量人力财力的水文地质勘探工作往往不重视，甚至省去这项工作。在矿区开采中，经常会出现部分矿床地下水灾害事故的发生，对整个开采工程造成严重影响。有些矿区只是进行简单的表面勘探，以应付检查的形式提交矿区水文地质勘探报告，其中许多数据都是技术人员没有经过实际勘探虚假编写的，这就给矿区开采工作埋下了安全隐患，进而影响整个开采工程的进展。

三、解决矿区水文地质勘探问题的方法

3.1采用多个方式结合的方法进行矿区水文地质勘探

在矿区水文地质勘探中，可以采用多个方式结合的勘探方法对矿区水文地质情况进行分析研究，有针对性的对引起矿床底部水位突出的现象进行有效解决和防治。在进行勘探方法设计和实行前，可采用地面人工地震探测技术对矿区地层结构和断裂情况的发展和变化进行探测研究，并对矿产资源的含量和底部地势情况进行深入探测，对矿井中可能会影响开采进行的水位情况作出明确的判断和解决依据，从而能够科学合理的对地下水位突出问题进行有效解决，以提高矿区开采计划的科学准确实施。

3.2采用分段压水试验

对矿区内灰岩含水层在垂直面上的分布规律进行研究，人们一般都会结合传统技术进行简单的抽水试验进行测算，但这种方法往往不能得到比较科学有效的结果，其主要原因在于所使用的技术和方法不合理不规范，不能得到准确有效的试验数据。分段压水试验通常会采用一个具有阻断水流功能的设备进行试验，以达到对钻孔进行不同地层分开研究的目的，这样不仅在岩体垂直面上对岩性断裂缝隙的具体情况及特征进行了解，还可以对钻孔中不同地层水流吸收情况进行分析，以得到更为准确的数据结果。

3.3强调矿区水文地质勘探在矿山生产中的重要性

矿区水文地质勘探工作是进行矿产开采的先决条件，是确保矿山工程安全顺利进行并获取利益回报的根本前提，对矿业发展具有十分重要的战略意义，同时水文地质勘探工作又是促进国家经济建设快速发展的有利保障工作。矿区水文地质勘探以地下水循环系统作为主要对象，通过对地下水基本特征进行深入分析，从中了解到地下水补给、贮存、排泄的客观规律，并在此基础上对其加以利用，确保矿产开采作业的有序进行。因此，矿山业主及矿产企业应对矿区水文地质勘探工作加以重视，更要充分认识到其具有的作用和意义，在对矿产开采前必须按照规范进行科学合理的矿区水文地质勘探，以先勘探后开采的原则进行，确保矿山开采安全顺利的进行。

四、结束语

矿产资源的开采和利用作为我国经济发展中的重点工作，而矿区水文地质勘探作为矿产开采最为重要的环节之一，其工作质量的好坏直接影响到整个矿区开采工作的进展，对矿产事业及国民经济的发展起着至关重要的作用。我们要在矿区开采中重视地下水文地质勘探工作，结合实际工作经验，做好每一个矿区水文地质勘探，并积极学习先进技术，引进高科技设备，加强矿区水文地质勘探工作，防止因地下水问题产生的一些矿区安全事故的发生，提高矿区开采工作的安全性和可靠性，从而保障矿产开采工作有序稳定的开展，对国民经济的发展和社会进步作出应有的贡献。

矿区地质构造 篇11

瓦斯作为煤矿安全的“第一杀手”, 已成为我国以及世界面临的共同难题。我国地质条件复杂是受瓦斯灾害威胁最严重的国家之一。瓦斯是一种地质体, 它受地质条件和历史演化作用的控制[1]。邯郸矿区位于太行山构造带东侧, 受太行山及山前断裂带构造演化控制。自印支期煤层沉积以来, 邯郸矿区经历了中生代晚期的挤压变形、中生代末至古近纪的构造体制转变和新近纪以来断层活动的进一步强化, 这一系列的构造演化活动控制了邯郸矿区的瓦斯赋存。运用瓦斯赋存的逐级控制理论研究邯郸矿区的区域构造演化及煤层瓦斯赋存特征, 有利于掌握邯郸矿区的瓦斯地质规律、赋存规律, 预测和防治瓦斯灾害, 更好的为煤矿安全生产服务。

1 邯郸矿区构造分布特征

邯郸矿区是华北晚古生代聚煤盆地的一部分, 位于华北板块之内的太行山断隆区山前断裂带, 本区构造受太行山隆起及山前断裂带的控制。

邯郸矿区在太行山构造带东侧, 西起元古界-下古生界露头区, 东至邯郸-磁县断裂。处于华北断块区吕梁-太行断块太行山断裂带影响范围内, 属于典型的板内构造[2]。矿区属于伸展构造类型的煤田, 沉积盖层挤压变形较微弱, 褶皱宽缓, 断裂构造发育, 断裂-断块组合构成本区基本构造轮廓。

矿区主体构造线方向呈NNE-NE展布, 控制矿区构造格架的大型褶皱为鼓山-紫山背斜。北段紫山背斜轴向NNE, 南段鼓山背斜轴向近SN, 向南倾伏并偏转为SSE, 背斜轴迹平面展布呈拉长的“S”型。鼓山-紫山背斜将矿区分为东西两部分, 西侧为武安-和村向斜;东侧为向SEE缓倾的单斜, 在此基础上发育极为宽缓的小型褶曲。矿区内部断裂构造密集, NNE及NE走向断层最发育, NWW向次之, 不同走向的断层相互切错, 将煤系分割成若干小型地垒、地堑及阶梯状单斜 (掀斜) 断块组合等构造形态, 如图1所示。

该断裂构造发育有以下规律[3]: (1) 断层性质以正断层占绝对优势; (2) 断层具有多期活动性, 多数为压扭性正断层; (3) 断层平面组合为“S”形, 反映扭动走滑特点。

矿区内岩浆岩属太行山-大兴安岭构造岩浆带的西南段。为一套由粗面岩-响岩组成的高钾碱性火山岩系列和幔源型侵入岩组合, 称邯郸岩石区。主要分布于宁亚-邯郸断层以西, 磁山一流泉村以北, 大都以岩床、岩墙和岩脉侵入各时代地层中, 侵入时代为燕山中晚期, 岩性以闪长岩、闪长玢岩、正长岩为主。分布面积广泛, 分为东、中、西3个条带状。

2 邯郸矿区构造演化及控制特征

(1) 印支期是晚古生代煤系形成以来所经历的第一次构造运动, 在由南北板缘传递而来的较弱的近南北向挤压力作用下, 本区在晚三叠世大面积抬升遭受剥蚀的基础上, 发生不甚强烈的构造变形, 开始煤系后期改造的历程。

本期构造变动包括北西-南东向和北东-南西向两组共轭剪节理及其小型走滑断层。从煤田形成到三叠纪末, 区内近EW向断裂处于同沉积作用。而NE、NW向断裂尚未形成, 此时的含煤沉积地层是一个泄气通道不发育的完整沉积块体。且煤层埋深又大, 因而使早期产出的气体大部分得到暂时保存。

(2) 中生代中、晚期的北西-南东向挤压是中国东部中生代以来最强烈的挤压构造应力场, 与北西-南东向挤压应力状态相匹配, 形成北东-北北东向压性构造和北北西向、北西西向共轭剪切构造, 构成矿区主体构造格架的鼓山-紫山背斜于此期形成。同时, 由于燕山期热事件, 快速增温, 煤级急剧增高, 是本区煤化作用的主要时期, 可能导致持续生烃作用的出现, 对应于埋藏史显著抬升阶段。

燕山运动使煤化作用达到顶峰, 形成高煤阶烟煤和无烟煤以及天然焦。受基底构造带控制, 北北东向的太行山前断裂带成分在此期构造应力场中, 形成的一系列NE方向的压性逆断层, 对瓦斯有较好的保存作用;近EW向断裂结束了早期同沉积作用, 而在NW-SE向主压应力的作用下处于右行压扭, 对早期产出的气体具有封闭作用;此期产气达到鼎盛, 且总体上构造对瓦斯具有保存作用[4]。

(3) 中生代末期至古近纪, 构造体制发生重大转变, 亚洲大陆东缘由安第斯型大陆边缘转化为西太平洋型大陆边缘, 中国大陆东部进入受太平洋地球动力学体系控制的裂陷阶段。太行山山前地区自白垩纪末以来, 受北西-南东方向近水平拉张控制, 发生大规模伸展滑脱作用。邯郸矿区内北北东向和北东向压性断层均发生构造反转, 早期逆断层位移消失殆尽, 形成正断层控制的断裂断块整合。此时NE向断层成为主要的泄气通道, 瓦斯得到大量的释放;近EW向断裂挤压较强, 对瓦斯释放较少[5]。

(4) 太行山山前新近纪以来经历北西-南东向和北西西-南东东向拉张, 邯郸矿区内北北东向和北东向正断层活动得到进一步强化并具有右行走滑性质, 近东西向基底断裂带可能重新活动控制盖层变形, 规模巨大的近东西向断裂处于反扭拉张, 并使煤层与下盘强透气性奥陶系灰岩对接, 构成主要的泄气通道, 造成断层周围一定范围内瓦斯得到了排放。

3 矿区瓦斯赋存分布及控制特征

邯郸矿区主体构造线方向呈NNE-NE展布, 控制矿区构造格架的大型褶皱为鼓山-紫山背斜。北段紫山背斜轴向NNE, 南段鼓山背斜轴向近SN, 向南倾伏并偏转为SSE, 背斜轴迹平面展布呈拉长的“S”型。鼓山-紫山背斜将矿区分为东西两部分, 西侧为武安-和村向斜;东侧为向SEE缓倾的单斜, 在此基础上发育极为宽缓的小型褶曲。本区在深成变质和岩浆热变质作用下, 形成变质程度较高的无烟煤, 位于太原-沁水高变质带。而发育南北向的压扭性断裂构造使煤层瓦斯在当时较好保存下来, 在随后的华北断陷盆地裂陷过程中, NNE向的压扭性断裂变为张性断裂, 在断裂附近, 煤层瓦斯会大量逸散, 造成了本区瓦斯分布不均衡。

邯郸矿区瓦斯赋存分布具有明显的分区性, 在紫山-鼓山背斜以西的郭二庄、云驾岭煤矿位于山间盆岭构造地貌带的武安盆地西部, 其为低瓦斯矿;而在紫山-鼓山以东的临漳、陶二、亨健、陶一位于山缘过渡构造地貌带, 临漳、陶二为煤与瓦斯突出矿井, 亨健和陶一为高瓦斯矿井如表1所示。

经研究, 邯郸矿区第四系松散沉积层厚度和NE、NNE向断裂构造发育程度控制了背斜两翼瓦斯分布的差异。在鼓山-紫山背斜西翼, 第四系松散沉积层比较厚, 如图2所示, 导致在相同埋藏深度下, 煤层有效埋藏深度相对较浅, 有利于瓦斯释放, 加之云驾龄、郭二庄煤矿大中型断层发育, 将煤层切割成地堑、地垒和阶梯状断块段, 有利于瓦斯释放。在目前开采深度的郭二庄矿、云驾岭矿为低瓦斯矿井, 但随着开采向深部延伸, 瓦斯逐渐增大。

而在鼓山-紫山背斜东翼, 第四系松散沉积层较薄, 如图3所示, 煤层有效埋藏深度相对较深, 加之井田内大中型断层不甚发育, 造成了此区域临漳矿、亨健、陶一、陶二井井田瓦斯较高。

4 结论

(1) 邯郸矿区的瓦斯赋存特征受到太行山隆起及山前断裂带的控制, 区域构造演化及矿区构造演化和构造特征决定了邯郸矿区煤层瓦斯生成、运移赋存和分布规律;

(2) 邯郸矿区瓦斯赋存分布具有明显的东西分区性, 东、西部矿井由鼓山-紫山背斜分割, 在晚第三纪和第四纪经历的不同构造演化历史和构造特征, 造成了东部矿井为高瓦斯、突出矿井, 而西部矿井为低瓦斯矿井;

(3) 邯郸矿区第四系松散沉积层厚度和NE、NNE向断裂构造发育程度控制了背斜两翼瓦斯分布的差异。

摘要：采用了瓦斯赋存构造逐级控制理论, 结合大量的地质资料和现场实测资料, 研究了邯郸矿区构造演化特征和构造特征、构造演化对瓦斯赋存的控制特征、邯郸矿区东西部瓦斯赋存的差异特性。结果表明, 邯郸矿区的构造演化作用控制了煤层瓦斯生成、运移、赋存和分布规律;邯郸矿区瓦斯赋存的东西差异是由于其构造演化导致的东西部第四纪盖层不均所造成。

关键词：构造演化,瓦斯赋存,地质因素

参考文献

[1]张子敏, 张玉贵, 汤达祯, 等.瓦斯地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009:43-284.

[2]徐杰, 高战武.太行山山前断裂带的构造特征[J].地震地质, 2000 (2) :111-122

[3]曹代勇, 占文峰, 等.峰峰矿区新构造特征及其煤炭资源开发意义[J].煤炭学报, 2002 (2) :141-145

[4]马杏垣, 刘和甫, 王维襄, 等.中国东部中、新生代裂陷作用和伸展构造[J].地质学报, 1983, 57 (1) :22-32