口前煤矿地质构造综合研究

刘宏伟

（山西朔州山阴兰花口前煤业有限公司，山西 朔州 036900）

山西朔州山阴兰花口前煤矿有限公司井田位于山阴县城北西方向25 km处的玉井镇口前村北，井田面积4.301 4 km2。设计生产规模为90万t/年，目前正开采4+9号煤层。原有的地质勘探报告显示，井田的地质构造为简单，但是随着井田的开拓以及煤层的采空，小的地质构造陆续发现，地质构造开始对矿井的安全生产产生不利影响，对采煤工作面的开拓形成制约，在矿井机械化程度越高的地方这种制约越明显[1]。因此，在这种情况下，对口前煤矿地质构造发育规律进行综合研究，对于提高矿井经济效益，保证矿井高效、安全生产有着重大的意义[1-3]。

1 口前煤矿地质概况

1.1 区域构造

井田位于大同煤田的南部边缘，大同向斜的东翼，其西为洪涛山背斜，南为玉井南—黄花梁次级纬向构造带，东为口泉冲断裂带南段—偏岭断裂带[4]。大同煤田位于天山—阴山纬向构造带的南侧，西邻吕梁径向构造带的西石山脉，东与大同盆地接壤，南与宁武煤田相邻[4]。以太古界集宁群片麻岩作为煤田的基底，其上沉积的是寒武系、奥陶系灰岩，在奥陶系灰岩风化剥蚀面之上沉积了石炭系、二叠系含煤岩系。二叠纪后的印支运动，使其缺失三叠系的沉积。中侏罗晚期，本井田内和其他地区一样发生了规模巨大的构造运动——燕山运动[4]，致使煤田东南缘地层发生褶曲、直立和倒转，形成了口泉山脉的雏形，这是区内规模最大的一次构造运动[4]。

第三纪喜山运动，本区构造应力场发生了重大变化。主要受右旋剪切拉张作用，使得煤田东缘的口泉断裂，由压性转为张性，逆掩断层的一部分被利用和改造成正断层，在煤田东侧形成大同盆地[4]。大同煤田主要构造形迹有：侏罗纪末期燕山运动形成的大同向斜及东南缘逆断层，逆掩断层和喜山期形成的口泉山前断裂。大同向斜在煤田中部NE向，至煤田东北部则呈NW向。区内岩浆岩呈岩墙侵入体形势存在[4]。

1.2 含煤地层

井田内含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。其中山西组地层平均厚度为55.51 m，含山-1号煤层，为极不稳定的零星可采煤层，煤层平均厚度为1.14 m，含煤系数为2.05%。太原组地层平均厚度为88.39 m，含煤6层，自上而下为3、4、9（4+9）、10、11、12号煤层，含煤平均厚为22.42 m，含煤系数为25.36%。其中10、12号煤层不稳定不可采；3号煤层为不稳定局部可采煤层；4、9（4+9）和11号煤层为稳定的全区可采煤层，可采煤层厚度平均为21.80 m，可采含煤系数为24.66%。

2 井田构造

本井田地质构造总体为宽缓的背斜向斜相间的褶曲构造，地层平缓，地层倾角为2°~18°，一般为9°左右（见下页图1）。现将褶曲描述如下：

图1 口前井田构造纲要图

2.1 褶曲

2.1.1 S1向斜

位于井田西北角，向斜轴向为北西向，两翼地层平缓，倾角为6°~10°，两翼对称。井田内延伸长度约为700 m。

2.1.2 S2背斜位于井田西北部，S1向斜以南，背斜轴向为北东南西向，两翼不对称。西翼地层倾角一般为7°~11°，东翼地层倾角一般为2°~16°，井田内延伸长度约为1 200m。

2.1.3 S3向斜

位于井田中部，向斜轴向为北东南西向，两翼地层较陡，倾角一般为10°~18°，两翼对称。井田内延伸长度约为1 850 m。

2.1.4 S4背斜

位于井田东南部，向斜轴向大致呈南北向，两翼地层平缓，倾角一般为4°~12°，两翼对称。井田内延伸长度约为1 450 m。

2.2 断层

井田西北部物探勘查中解释有一条断层（DF1），矿井基建井下采掘过程中发现两条断层（F1、F2），均为正断层。

DF1：位于井田西北部，走向北东，倾向东南，倾角为65°，最大落差为20 m，井田内延伸长度约330 m。

F1：位于井田的主井工业广场部位，走向北东，倾向北西，倾角为20°，最大落差为9.7 m，井田内延伸长度约为150 m。

F2：采区轨道巷钻孔揭露，走向北东，倾向北西，倾角为49°，最大落差为24 m。

2.3 陷落柱

井田勘探和基建井下采掘过程中共揭露陷落柱6个，其中4401工作面掘进时揭露陷落柱3个。6个陷落柱的平面形态各异，有椭圆形、圆形，其长短轴直径大小悬殊，最大为450 m，最小为25 m，相差10倍之多。陷落柱在垂面上多呈倒锥体形态出现，陷落角一般为70°左右。从巷道所见陷落柱柱体内岩性杂乱，排列无序。岩性以上方10～20 m左右的岩性为主，柱体内的岩块大小不一，岩块之间多为泥质充填，胶结较为紧密，时有滑痕。掘进至陷落柱位置时无水或有少量涌水，随着时间的推移，涌水量越来越小，直至停止，不导水。勘探及井下采掘揭露陷落柱特征情况见下表1。

表1 口前煤矿陷落柱特征一览表

2.4 岩浆岩

根据区域资料及井田目前开拓资料，井田内无岩浆岩侵入。

3 构造对煤层开采的影响程度

3.1 褶曲对煤层开采的影响

褶皱发育的煤系地层会增大工作面回采难度。褶曲会使煤层起伏发生较大变化，工作面垂直褶曲推进时会出现仰采和俯采交替的状况，这也会增大回采的难度。褶曲的轴部会出现应力集中的现象，易发生冲击事故。

根据目前掌握的生产资料来说，口前煤矿井田4个短轴向、背斜构造不影响整个井田采区的合理划分和采煤工作面的连续推进。

3.2 断层对煤层的破坏情况

其中落差在20 m的断层对综采造成的不利影响较大，同时对安全生产也有着极为不利的影响。通常断层面附近的顶板易破碎，从而导致冒顶、片帮事故；导水断层容易将含水层中水与煤层连通，造成水害事故；断层带可能造成瓦斯聚集，若通风管理不善容易发生瓦斯事故。

3.3 陷落柱对煤层开采的影响

井田目前揭露的陷落柱大部分不导水，或者微弱导水，但是不排除有导水陷落柱。井巷揭露陷落柱后，需要采取有效的避让措施，否则也会影响生产。因此，应当加强陷落柱发育规律的统计研究，对照深部及前部地层及构造关系，及时进行预判。同时加强对三维地震资料的分析解译工作，对照现有陷落柱进行对比分析，有条件时做一刻度标定，以期提前预测未开拓井巷的陷落柱发育情况，并指导井巷布置及煤层开采工作。

3.4 岩浆侵对煤层与煤质的影响情况

本煤矿无岩浆侵入体，因此，对采区合理划分和采煤工作面的连续推进不存在影响，也不存在对煤层与煤质的影响。

4 结论

本井田地质构造总体为宽缓的背斜向斜相间的褶曲构造，地层平缓，地层倾角为2°~18°，一般为9°左右。在此基础上发育有4个缓倾斜的向、背斜构造和6个陷落柱，发现3条断层，含煤地层沿走向、倾向的产状变化不大，不受岩浆岩的影响。本井田缓倾斜的向、背斜构造和小型断层对采区的合理划分和采煤工作面的连续推进不存在明显的影响。依据《煤矿地质工作规定》（安监总煤调[2013]135号）中煤矿构造复杂程度的标准评定，将口前煤矿地质构造复杂程度划分为简单。