大阳煤矿地质构造发育规律研究

文/赵宏伟

大阳煤矿地质构造发育规律研究

文/赵宏伟

山西兰花集团大阳煤矿自建井以来，虽然对井下地质进行勘探工作，但由于对矿井地质构造规律缺乏系统的认识，煤矿地质工作仍处于较为被动的局面。因此，对矿井建设及生产时期的构造资料进行整理、统计、分析，结合三维地震资料及井下观测资料，开展矿井地质构造规律研究，可为矿井开拓布置、井下断层、陷落柱的识别与分析提供依据。

一、矿井构造概况

大阳煤矿位于泽州县西北直距约11km处的大阳镇向东村、上村一带，行政区划属泽州县大阳镇管辖。井田位于华北板块山西板内造山带沁水板拗太行块隆西侧、晋获褶断带西北侧。受区域地质构造影响，井田总的地层走向北西25°～30°,地层倾角3°～12°，褶曲为井田的主要构造，同时发育一些断裂构造及陷落柱。

1.褶曲

（1）金漳背背斜（S1）。位于井田东北部，轴向北北西—南南东，两翼地层倾角5°～12°，贯穿全井田，地表见出露，由钻孔及采掘工程揭露控制，在井田内轴向延伸长度3510m左右。

（2）S2向斜。位于井田中部826、827钻孔一带，呈倒“S”形。轴向西—南东，两翼地层倾角3°～5°，采掘工程揭露控制，在井田内轴向延伸长度1800m左右。

（3）S3背斜。位于井田中部837、838钻孔一带，轴向西—南东东，两翼地层倾角3°～6°，采掘工程揭露控制，在井田内轴向延伸长度700m左右。

（4）万里向斜（S4）。位于井田南部841、854钻孔一带，呈弧形。轴向北西西—南东，两翼地层倾角3°～8°，地表见出露，由钻孔及采掘工程揭露控制，在井田内轴向延伸长度2350m左右。

（5）S5向斜。位于井田南部761、848钻孔之间，轴向近东西，两翼地层倾角3°～5°，采掘工程揭露控制，在井田内轴向延伸长度9500m左右。

（6）中村背斜（S6）。位于井田南部845、852、751钻孔一带，呈弧形。轴向北北东—南南东，两翼地层倾角3°～10°，由钻孔控制，在井田内轴向延伸长度1310m左右。

（7）S7背斜。位于井田东南部848、883钻孔一带，轴向北西西—南东东，两翼地层倾角3°～8°，由钻孔及采掘工程揭露控制，在井田内轴向延伸长度750m左右。

2.断层

（1）上河漳北正断层（F1）。位于井田北部，走向北北西—南南东，倾向北东东。倾角75°，落差14m，井田内延伸长度980m左右。748孔3号煤层缺失。

（2）F2正断层。位于井田北部，走向北北东—南西，倾向北西。倾角70°，落差26m，延伸长度从北往南纵贯唐安煤矿、大阳煤矿、王坡煤矿，为本区控制性构造。地表见出露，采掘工程揭露。

（3）金漳背逆断层（F4）。位于井田东部金漳背村一带，走向北西—南东，倾向北东。倾角75°，落差15m，井田内延伸长度650m左右。749、819号钻孔中地层重复出现。

（4）上河漳正断层（F6）。位于井田西部，走向北西—南东，倾向北东。倾角75°，落差5m，井田内延伸长度900m左右。地表见出露，采掘工程揭露。

3.陷落柱

井田内陷落柱构造发育，根据以往勘查地质填图、山西省煤炭地质物探测绘院进行的三维地震勘探成果，井田以F1断层为界，将构造区分为东西两区。其中西区陷落柱共计70个，占总量的75％；东区陷落柱23个，占总量的25％。

其中在井田北部的X2陷落柱、西部的X15陷落柱规模最大。X2陷落柱呈近圆形，直径230～250m左右；X15陷落柱呈椭圆形，长轴200m左右；短轴长150m左右。其余陷落柱规模都较小。

二、井田内断层发育规律研究

近年来，地质学家依据矿井地质研究的实践经验，认为在空间和成因上与断层有密切关系的小褶皱、节理和陷落柱，在断层影响带内具有一定的发育特征，它们是断层出现的征兆。

1.断层展布方向与陷落柱发育情况统计分析

矿区小断层较为发育，统计现开采范围内，3号煤层共发现43条小于5m的小断层，其断层性质均为正断层。

根据实际资料进行整理，按小断层走向方位从0°～90°，选用中间整数10°分割法进行再分配，以单位条数长度比例法，编制出大阳煤矿3号煤层小断层走向分布图。该井田小断层按走向方位总体上可为2组，其方向分别是20°～30°， 40°～50°。

2.断层倾角特征

区内断层倾角变化较大，倾角最大75°，最小倾角为30°。平均倾角65°。根据43条小断层倾角统计，同倾断层的倾角普遍大于反倾断层。

3.断层落差变化特征

在已揭露的43条断层中，以落差h＜3m的占大多数，其中落差1m＜h＜3m的有26条，占52％；落差3m＜h＜5m的有15条，占30％；落差h＞5m的9条，占18％。

三、井田内陷落柱发育规律研究

1.发育特征

（1）空间分布特征。大阳煤矿井生产揭露与三维地震勘探共发现93个。从平面形状分，陷落柱呈椭圆形的有80个，近似圆形的有13个；从每层位置的横切面积上分，大于5000m2的大型陷落柱的大型陷落柱30个，500～5000m2的中型陷落柱50个，小于500m2的小型陷落柱13个，其中最大的陷落柱X8横截面积为22074m2；最大的长轴250m，最小的长轴23m，长短轴之比平均在2∶1，长轴方向以NNE向、NW向为主。

（2）内部物质特征。从3403运输顺槽揭露的X18陷落柱来看，柱体内岩石碎块以细砂岩为主，岩性相对单一。

各种大小不一的岩块多具棱角状，无序排列，其层理有纵向、横向、斜向等，柱内岩块均为上覆岩层，密实度高，干燥无水，具有泥砾结构。

2.分布规律

三维地震勘探和生产过程中发现的陷落柱与异常区分布在矿井中部、西北部、西南部。

（1）陷落柱多分布在向斜轴部附近。目前发现的93个陷落柱中，有47个陷落柱分布在向斜轴部附近，占总数的50％。

（2）井田内有70个陷落柱和异常区都有断层穿过或位于断层附近，占总数的75％，其中F1大断层上连续发育3个陷落柱，说明断层对陷落柱的发育起到控制作用。

（3）陷落柱成群出现，具有分片和带状分布的特点。井田内发现的陷落柱基本上分3片展布：第1片是矿井西北部的Xe、X型陷落柱；第2片是矿井西南部的Xy、X型陷落柱；第3片是矿井中部的X型陷落柱。

四、结论

1.断层发育规律

本区断层较为发育，断层性质主要为正断层，总体受F2正断层影响，断层走向可分为两个方向：以20°～30°者最多，其次为40°～50°，断层倾角较大，一般为50～75°。

2.陷落柱发育规律

陷落柱多分布在向斜轴部和断层带及其附近，常成群出现，具有分片分带的特点，从某种程度上反映出当时的地下水径流情况。陷落柱在垂向上的胶结程度有差异，一般上部胶结程度差，中部胶结致密，起到相对隔水层的作用，下部胶结相对较差，较正常岩层阻水能力弱。

（责任编辑：李元）

作者单位：（山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司）