地质构造对煤层厚度的影响分析

摘 要：影响开采煤矿的重要因素之一就是煤层厚度，如果煤层厚度过薄，就会制约采掘的正常进行，造成比例失调，提高生产成本，降低工作效率，及降低井田煤炭储量等。文章主要分析了褶皱构造、断层构造，以及岩浆入侵等地质构造对煤层厚度的影响。

关键词：地质构造;褶皱;断层;岩浆侵入;煤层厚度

1.引言

合理测算煤层厚度非常重要，准确的测算数据不仅能够正确地计算煤炭储量，还可以比较科学合理地布置采掘工程。因此，在生产过程中要尽可能正确地鉴别煤层厚度变化的地质特征，借此来正确预测煤层厚度的变化规律，进而可以合理而充分地开采和利用煤炭资源。地质构造对煤层厚度的影响不可忽视，地质构造可以分为褶皱构造、断层构造、岩浆入侵。

2.地质构造对煤层厚度的影响分析

2.1褶皱构造对煤层厚度的影响

因地壳的运动使岩层长期在水平方向受挤压下产生塑性变形，形成的构造状态为波状弯曲，被称为褶皱构造。它对煤层厚度的影响较明显，这是因为煤层本身较松软，容易受构造应力的影响，发生塑性流动、变形，产生局部的煤层加厚，或变薄，或尖灭等。

另外，在垂直压力作用下，褶皱构造的变动造成褶曲轴部压力比两翼大，两翼煤层增厚的同时，背斜轴部煤层厚度变薄;而水平挤压力，使褶曲两翼受力比轴部大，在煤层形成褶皱时，煤层从压力大的地方向压力小的地方发生塑性流动，形成背、向斜轴部有较厚的煤层，两翼煤层却稀薄，甚至呈串珠状或者藕节状。煤层厚度构造变化一般存在于发生过剧烈褶皱的煤田，主要因为不对称、不协调和挤压紧密的褶皱，或者大型褶皱中次级波状小褶皱，或者挠曲转折端。

在纵弯褶皱应力的作用之下，向斜核部的煤层厚度会明显增加，背斜顶部的煤层厚度也会相应加厚，然而翼部的煤层则相应变薄;在横弯褶皱应力的作用之下，向斜槽部煤层厚度会明显增加，背斜顶部的煤层厚度则会相应减少。

在后期地质构造褶皱等的影响下，煤层发生朔性流动，即揉皱、搓碎和镜面滑动等，造成部分煤层增厚，而另一部分变薄，在剖面及平面上都呈现出弯曲形态，并伴随不可采的段或点，且走向上也呈不规则变化，构造轴部增厚，翼部煤层变薄甚至消失，一般则沿褶皱倾伏的方向形成一条构造压薄带，给煤层的开采增加难度。在一些因褶皱破坏含煤率比较低的煤层，褶皱反常翼的煤层甚至达不到可采的厚度。

2.2断裂构造对煤层厚度的影响

与褶皱构造对煤层厚度的影响相比，断裂构造的影响相对轻微。它对煤层厚度的影响具体表现在断层分布、断层产状以及断层性质等方面，进而影响到煤层厚度、煤层深度变化以及煤层空间分布情况等方面。断裂构造将原本连续的煤层“强行折断”，不仅增加了煤炭的开采难度，更提高了开采成本;同时，煤层的断裂地带常常存在规模各异的薄煤层与厚煤层，过多的薄煤层无疑会影响煤炭开采效率。

影响煤层的构造常常不是单一的，断裂构造时常与褶曲伴生（即，褶曲是主构造而断层是伴生构造），又加剧了断裂构造对煤层的破坏性，具体分析：（1）如果背斜是当主构造，那么断层层面则表现为张性裂隙，该裂隙不仅断层的破碎带比较宽，而且具有较大的含水量，同时，在拉应力的作用与影响之下，煤层顶板非常容易出现破碎现象;（2）如果向斜是主构造，那么断层层面则表现为闭合性裂隙，该裂隙断层的破碎带比较狭小，具有相对较好的胶结性，所以通常具有较小的含水量，拉应力对煤层顶板产生的影响也较为轻微。

断裂构造按照断裂的形式又分为

（一）逆断层构造

逆断层构造主要表现为“z”型或者反“z”型的剖面，因此比较容易识别。它对煤层厚度的影响主要表现为：在应力的作用下，它把煤层的底板或者顶板折断，随后破坏力会沿着煤层的薄弱面运移，直至消失，在该作用力的影响之下，煤层的受力区域会变薄或者消失。

（二）层间滑动构造

层间滑动引起的煤层厚度变化煤系地层受侧向挤压后，柔性的软岩层如煤层等便产生柔性流动或层间滑动形成类似鸡窝状的煤层。一般来说，层问滑动引起的煤层的变化特征表现为以下两点：煤层内的滑动镜面发育被原生构造所破坏;煤层灰分提升。

相邻煤层之间或者相邻于岩层的煤层中通常是滑动构造所处的位置。层问滑动尤其是煤层顶底板相邻岩层内部的层间滑动会向煤层施加剪切挤压应力，进而导致煤层的厚度在挤压作用下“变薄”。变化起伏的滑面不仅会侵蚀煤层构造，还因此产生新的滑褶构造，使煤层受到严重的挤压，并出现揉皱变形等现象。

根据滑动构造对煤体破坏方式及结果的不同，将煤层厚度的变化划分为：

1）剪切压薄型：煤层顶板或者底板滑动会产生剪切应力作用于位于剪切带的煤层，进而产生一组剪裂面并与滑面相交，相应地，位于剪裂面两侧的煤层会滑落移动，最终改变煤层厚度和煤体结构。

2）滑动切蚀型：低角度顺层或者断层的层间滑动构造面出现轻微角度变化通常会切蚀煤层，并使之逐渐变薄。

3）滑褶穿刺型：煤层和相邻岩层发生滑褶作用，造成顶、底板对煤层的穿刺挤压，煤层形态不规则，厚薄突变，伴有局部的分叉合并现象，或煤层内出现外来岩石透镜体。煤层的原生结构基本上不保存，呈碎裂状、鳞片状。

2.3岩浆侵入对煤层厚度的影响

含煤层中出现岩浆侵入现象非常普遍，一方面，岩浆侵入煤层破坏了煤层的连续性和完整性，降低煤的可开采总量;另一方面，岩浆接触煤层后会使其燃烧变质，降低其粘性，提升器灰分量，甚至天然焦炭，丧失工业价值。一言以蔽之，岩浆侵入会对煤层产生诸多不利的影响：破坏煤层、促使煤炭变劣、影响煤炭开采等。所以，在影响煤矿建设生产的诸多因素中，岩浆侵入成首当其冲。然后需要注意的是，在部分矿区，煤层在受到岩浆侵入作用之后，在热变质的作用之下，增加了煤炭品种，某些变质轻微的煤炭成为了具有很高商业价值的炼焦煤。

岩浆的侵入一般会在很大程度上改变煤层的原始结构、煤层形态、煤层厚度等。如果岩浆侵入明显，则煤质的破坏就非常严重，甚至吞食整个煤层，使其煤变成天然焦炭，严重影响煤炭开采。根据岩浆入侵煤层分其为两层甚至更多，侵入部位也不同，可分岩浆入侵为四种类型：顶板侵入型、中间侵入型、底板侵入型、顶底板侵入型。总的说来，岩浆侵入的规模、岩性及产状都对煤层的破坏程度有影响。

岩浆侵入煤层、吞蚀煤层，使煤层厚度变薄，是根据侵入规模的大小、形态和部位，同时增加了煤层结构的复杂程度，出现了无规则状煤层或者类似层状的煤层，并且夹矸变多。煤层焦化最为严重的区域是岩浆侵入与煤层刚开始接触的区域。该区域的煤炭不仅没有光泽，而且坚硬致密;将其敲碎后会发现煤炭的断口大多呈现出粗齿状，被形象地称之为“犬齿煤”。

3.结语

综合看来，褶皱构造、断裂构造和岩浆侵入对煤层厚度产生影响最大的三种地质构造形式，其中，岩浆侵入对煤层的破坏性最大，所以在生产的工程中，加强三级地质保障工作和隐蔽致灾地质因素普查工作，查清区域地质构造，科学分析煤层赋存情况，提高煤炭资源利用率。

作者简介：

曾庆军（1987），男，助理工程師，2015年毕业于黑龙江科技大学，现工作于龙煤鹤岗矿业公司南山煤矿，主要从事矿井地质技术工作。