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[摘 要]本文以33采区32煤为例，根据三维勘探资料及其它巷道实见断层进行数据统计和分析，结合多年的研究和实践，总结了32煤小构造发育规律和小构造展布规律，对32煤构造复杂程度进行了评价，并对未采区的小构造分布进行了预测，可以有效地指导生产。
[关键词]数理统计；分布规律；顶底板岩性；复杂程度评价
中图分类号：TD163 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0366-02
经邻区矿井生产实践证实，小构造已成为影响矿井的主要因素之一，小构造的出现破坏了煤层的原有形态，使煤层的稳定程度降低，煤质变差，导致在采掘过程中增加无效的进尺等，制约了矿井产量和经济效益。同时，小构造也严重影响安全生产，诸如透水，瓦斯突出，冒顶等安全隐患均与之息息相关，因此研究小构造发育规律有着重大意义。
1、井田地质概况
许疃井田属华北型地层，石炭、二叠系含煤地层覆盖于奥陶系灰岩之上，被第四系松散层覆盖。地层层序自下而上分别为奥陶系中统马家沟组，石炭系中、上统，二叠系及第三、第四系，其中缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系、石炭系下统、中生代地层。含煤地层属二迭系山西组和上下石合子组，含煤段平均厚660m，32、71、72、82煤层为主采煤层，该矿地质条件复杂。
2、矿井构造
许疃煤矿位于童亭背斜的西南部，为一走向近南北、向东倾斜的单斜构造，局部发育小型褶曲，导致地层呈波状起伏。地层倾角北部8～18°，南部10～25°。断裂构造较为发育，已查出落差大于10m断层23条（见图1）。
根据本矿井的构造组合，结合区域构造应力场分析，本矿井构造形成主要为临涣背斜形成时的构造应力及后期近东西向的剪切力综合作用的结果。
3、小构造变化规律分析
根据资料分析，影响小构造规律因素很多，但煤层顶底板岩性及厚度是影响其变化因素之一。2007年矿井已对主采煤层顶底板岩性做了研究，为研究《小构造发育规律》打下坚实的基础。本文以33采区32煤为例，结合多年的研究和实践，对32煤小构造发育规律进行分析，其具体分析统计如下：
（1）33采区3煤组实见断层与三维勘探的断层性质分析统计
33采区在生产过程中，揭露了大量小断层，共揭露小断层点121个。其中，3234工作面共揭露断层21个（18个正断层），走向以近NWW向为主；3233工作面共揭露断层10个（9个逆断层），走向以近NNW向为主。结合三维勘探资料及其它巷道实见断层分析：
①、32煤层小断层倾角在50～70°之间的断层最多，占断层总数的50%，其次倾角为30～50°之间的小断层，占总数的30%。
②、32煤层小断层以SN向为主，NNE向断层占40.2%，NNW向断层占30%，NEE向断层约占11.6%，NWW向断层约占18.2%。
③、32煤层小断层落差在0～3m之间的最多，占断层总数的72.5%，落差大于3m的断层占27.5%。
④、33采区32煤组主要以正断层为主，其中正断层占断层总数的65%，逆断层占断层总数的35%。33采区南翼以逆断层为主，北翼以正断层为主。
许疃矿32煤组所揭露的断层多为中小型断层，32煤属上组煤，煤厚为0.77～4.27m，平均2.2m。煤厚结构较简单，以一层夹矸为主，部分地点夹矸增厚而分叉成两层独立煤层。因生产过程中揭露的断层绝大多数落差小于3 m，因此，结合本采区实际情况，以大于4 m的断层为一级落差，2～4 m的断层为二级落差，1～2 m的断层为三级落差，小于1m的断层为四级落差，统计结果如（表1）所示。
（2） 33采区3煤组小断层平面展布特征
①、方向性。指相当大的范围内，同期构造作用产生的构造，无论是构造形态本身，还是相互之间都具有构造方向性。33采区32煤层小构造主要走向为NNE向断层占40.2%，NNW向断层占30%，与采区边界F5大断层走向近一致的小断层十分发育，这说明小断层多数受大断层的控制，显示了构造形成期应力方向的矢量性。
②、断层落差的近似性。指在相同构造变形环境中，在一段区域内，断层落差值基本相等。如3234机、风巷，断层落差均在1.5m左右，且性质多为正断层；3233机、风巷揭露断层落差在1.0m左右，且性质多为正断层。
③、断层的分区性。指矿井内部不同地带由构造复杂程度、展布形式、组合形式共同體现出来的某种特性，是由应力集中和能量释放不均一性性所引起的。如根据实际揭露断层统计，33采区南翼以逆断层为主，北翼以正断层为主。
32煤层小构造的平面展布图有以下组合形式（图2）：①集中连续式；②“S”形延伸式；③分叉式。
（3）33采区32煤层顶底板岩性及厚度分布图
根据国内外资料和多年的实践经验，在同一构造应力场下，造成小构造发育的差异性，其重要因素之一是顶底板岩性的差异性。煤层顶底板岩层可以粗略地分为两种类型，一类是硬质岩，即砂岩、石灰岩等；另一类是软岩，即泥岩、粉砂岩等。当煤层顶底板为硬质岩，在构造运动下岩层发生应变时，应岩层主要表现为脆性变形，以断裂的形式释放其能量，同时诱发了中小断层的发育；当煤层顶底板为软质岩，在构造运动下岩层发生应变时，应岩层主要表现为塑性变形，以褶皱、扰曲等形式释放其能量，就好像软岩“吸收”了部分能量一样，这时煤层中的应力不集中，小断层不发育。
4、32煤层小构造复杂程度评价
在对32煤层小构造发育规律和展布规律的基础上，对33采区32煤层进行了构造复杂程度的预测和评价（图3），
以落差大于10m的断层为界，划分出若干个“等型块段”。
在每个块段内，对顶底板岩性情况、面积指数、倾角指数、小构造指数、煤层变异系数等进行赋值。
对比已采区及邻近煤层开采的情况划分4种构造复杂类型：简单型、中等型、复杂型、极复杂型。
将每个块段的指数叠加，定量的划出1个极复杂块段、1个复杂块段、2个中等块段、2个简单块段。经研究分析，33采区32煤层属中等复杂型煤层。
5、结论
本文通过对断层的详细分类统计、断层平面展布特性、顶底板岩性变化规律等做了全面、具体的研究，准确地掌握了小构造的发育规律，并对33采区进行了构造复杂程度的预测和评价，确保了安全生产，为该矿的“高产高效”矿井打下坚实的基础。
[关键词]数理统计；分布规律；顶底板岩性；复杂程度评价
中图分类号：TD163 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0366-02
经邻区矿井生产实践证实，小构造已成为影响矿井的主要因素之一，小构造的出现破坏了煤层的原有形态，使煤层的稳定程度降低，煤质变差，导致在采掘过程中增加无效的进尺等，制约了矿井产量和经济效益。同时，小构造也严重影响安全生产，诸如透水，瓦斯突出，冒顶等安全隐患均与之息息相关，因此研究小构造发育规律有着重大意义。
1、井田地质概况
许疃井田属华北型地层，石炭、二叠系含煤地层覆盖于奥陶系灰岩之上，被第四系松散层覆盖。地层层序自下而上分别为奥陶系中统马家沟组，石炭系中、上统，二叠系及第三、第四系，其中缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系、石炭系下统、中生代地层。含煤地层属二迭系山西组和上下石合子组，含煤段平均厚660m，32、71、72、82煤层为主采煤层，该矿地质条件复杂。
2、矿井构造
许疃煤矿位于童亭背斜的西南部，为一走向近南北、向东倾斜的单斜构造，局部发育小型褶曲，导致地层呈波状起伏。地层倾角北部8～18°，南部10～25°。断裂构造较为发育，已查出落差大于10m断层23条（见图1）。
根据本矿井的构造组合，结合区域构造应力场分析，本矿井构造形成主要为临涣背斜形成时的构造应力及后期近东西向的剪切力综合作用的结果。
3、小构造变化规律分析
根据资料分析，影响小构造规律因素很多，但煤层顶底板岩性及厚度是影响其变化因素之一。2007年矿井已对主采煤层顶底板岩性做了研究，为研究《小构造发育规律》打下坚实的基础。本文以33采区32煤为例，结合多年的研究和实践，对32煤小构造发育规律进行分析，其具体分析统计如下：
（1）33采区3煤组实见断层与三维勘探的断层性质分析统计
33采区在生产过程中，揭露了大量小断层，共揭露小断层点121个。其中，3234工作面共揭露断层21个（18个正断层），走向以近NWW向为主；3233工作面共揭露断层10个（9个逆断层），走向以近NNW向为主。结合三维勘探资料及其它巷道实见断层分析：
①、32煤层小断层倾角在50～70°之间的断层最多，占断层总数的50%，其次倾角为30～50°之间的小断层，占总数的30%。
②、32煤层小断层以SN向为主，NNE向断层占40.2%，NNW向断层占30%，NEE向断层约占11.6%，NWW向断层约占18.2%。
③、32煤层小断层落差在0～3m之间的最多，占断层总数的72.5%，落差大于3m的断层占27.5%。
④、33采区32煤组主要以正断层为主，其中正断层占断层总数的65%，逆断层占断层总数的35%。33采区南翼以逆断层为主，北翼以正断层为主。
许疃矿32煤组所揭露的断层多为中小型断层，32煤属上组煤，煤厚为0.77～4.27m，平均2.2m。煤厚结构较简单，以一层夹矸为主，部分地点夹矸增厚而分叉成两层独立煤层。因生产过程中揭露的断层绝大多数落差小于3 m，因此，结合本采区实际情况，以大于4 m的断层为一级落差，2～4 m的断层为二级落差，1～2 m的断层为三级落差，小于1m的断层为四级落差，统计结果如（表1）所示。
（2） 33采区3煤组小断层平面展布特征
①、方向性。指相当大的范围内，同期构造作用产生的构造，无论是构造形态本身，还是相互之间都具有构造方向性。33采区32煤层小构造主要走向为NNE向断层占40.2%，NNW向断层占30%，与采区边界F5大断层走向近一致的小断层十分发育，这说明小断层多数受大断层的控制，显示了构造形成期应力方向的矢量性。
②、断层落差的近似性。指在相同构造变形环境中，在一段区域内，断层落差值基本相等。如3234机、风巷，断层落差均在1.5m左右，且性质多为正断层；3233机、风巷揭露断层落差在1.0m左右，且性质多为正断层。
③、断层的分区性。指矿井内部不同地带由构造复杂程度、展布形式、组合形式共同體现出来的某种特性，是由应力集中和能量释放不均一性性所引起的。如根据实际揭露断层统计，33采区南翼以逆断层为主，北翼以正断层为主。
32煤层小构造的平面展布图有以下组合形式（图2）：①集中连续式；②“S”形延伸式；③分叉式。
（3）33采区32煤层顶底板岩性及厚度分布图
根据国内外资料和多年的实践经验，在同一构造应力场下，造成小构造发育的差异性，其重要因素之一是顶底板岩性的差异性。煤层顶底板岩层可以粗略地分为两种类型，一类是硬质岩，即砂岩、石灰岩等；另一类是软岩，即泥岩、粉砂岩等。当煤层顶底板为硬质岩，在构造运动下岩层发生应变时，应岩层主要表现为脆性变形，以断裂的形式释放其能量，同时诱发了中小断层的发育；当煤层顶底板为软质岩，在构造运动下岩层发生应变时，应岩层主要表现为塑性变形，以褶皱、扰曲等形式释放其能量，就好像软岩“吸收”了部分能量一样，这时煤层中的应力不集中，小断层不发育。
4、32煤层小构造复杂程度评价
在对32煤层小构造发育规律和展布规律的基础上，对33采区32煤层进行了构造复杂程度的预测和评价（图3），
以落差大于10m的断层为界，划分出若干个“等型块段”。
在每个块段内，对顶底板岩性情况、面积指数、倾角指数、小构造指数、煤层变异系数等进行赋值。
对比已采区及邻近煤层开采的情况划分4种构造复杂类型：简单型、中等型、复杂型、极复杂型。
将每个块段的指数叠加，定量的划出1个极复杂块段、1个复杂块段、2个中等块段、2个简单块段。经研究分析，33采区32煤层属中等复杂型煤层。
5、结论
本文通过对断层的详细分类统计、断层平面展布特性、顶底板岩性变化规律等做了全面、具体的研究，准确地掌握了小构造的发育规律，并对33采区进行了构造复杂程度的预测和评价，确保了安全生产，为该矿的“高产高效”矿井打下坚实的基础。