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摘 要:层滑构造是煤层中最常见的地质构造,是引起煤层厚度、結构等变化的主要因素,煤层厚度的变化又是影响煤矿生产的主要地质因素之一。本文分析层滑构造的几种形态以及对煤矿生产的影响。
关键词:层滑构造;煤层变化;采掘影响;
中图分类号:F407.1 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2014)-10-00-02
一、谢桥矿地质构造概况
谢桥井田位于淮南复向斜中部,阜凤断层以北,陈桥背斜南翼。总体上呈一走向近东西、向南倾斜的单斜构造。地层走向呈100°~110°,倾角一般8°~35°。产状平直稳定,虽局部地段发育小的褶曲,造成地层起伏,但波幅较小,地层产状总体变化不大,单斜构造特征明显。
受区域构造影响,井田内正断层居多,逆断层较少;小断层较多,规模较大断层较少,且多为边界断层或发育在井田深部;以北东、北北东向斜切正断层为主,偶见其它走向正断层。
二、谢桥矿层滑构造
(一)层滑构造
层滑构造指在纵弯褶皱或断层的形成过程中,岩层间发生相对滑动,在层间滑动产生的剪切力作用下,由于煤层强度低,往往要产生塑性流变,从而导致煤层厚度的变化,主要表现为分叉、变薄、增厚等现象。层滑构造不仅使煤层厚度发生变化,而且对煤层结构及煤层内部构造均产生影响,同时对煤与瓦斯突出起着控制作用。
(二)谢桥矿层滑构造的几种表现形态
1、煤层顶底板切蚀煤层
煤层顶(底)板滑动,产生睥剪切力方向与煤层面夹角较小,煤层被顶(底)板岩层切蚀,在煤层顶底板表面形成弧形凹陷,煤层被蚀变薄,如谢桥矿层滑构造图之图1:1242(3)下顺槽层滑构造切蚀煤层。
2、煤层顶(底)板穿刺煤层
煤层顶(底)板岩层在滑动过程中沿破裂面插入煤层形成岩刺或岩楔,形成穿刺构造,造成煤层分叉,同时煤层发生流变,局部煤层变薄或增厚,如谢桥矿层滑构造图之图2:11326下顺槽层滑构造形成的穿刺使煤层变薄或增厚。
3、层滑构造使煤层局部缺失
煤层顶(底)板岩层穿入煤层后,随层滑作用的增强,煤层被切断,煤层顶、底板直接呈不整合接触,造成局部地段煤层缺失。如谢桥矿层滑构造图之图3:12426下顺槽煤层被底板切断,使该段煤层缺失。
4、层滑构造切断煤层顶板(或底板)
煤层底(顶)板层间滑动以及对煤层的挤压,使煤层底(顶)面断裂,而顶(底)面完整或稍有起伏。如谢桥矿层滑构造图之图4:13216下顺槽层滑使煤层底面断裂,以及谢桥矿层滑构造图之图5:13116下顺槽层滑使煤层顶面断裂。
5、层滑构造形成煤层的“后生”夹矸
岩刺或岩楔穿入煤层后,随着煤层顶(底)板滑动的加强,岩刺或岩楔不断深入煤层中,在煤层中形成“后生”夹矸。如谢桥矿层滑构造图之图4:13216下顺槽层滑煤层底面断裂以及由穿刺构造演化形成的煤层夹矸。“后生”夹矸与煤层同期生成的原生夹矸的区别是,原生夹矸一般隐于煤层之中,其层面与煤层顶底板一般呈平行状,而“后生”夹矸其“根”在煤层的底(顶)板,在剖面上其层面与煤层顶(底)板呈斜交,且夹矸附近煤层破碎,裂隙发育。
6、层滑构造错断先成断层面
煤层顶(底)板在滑动过程中,使先前发育在煤层中的断层面错断成上、下两部分,并随顶(底)板滑动而分离,在两断层面之间形成煤层变薄带。如谢桥矿层滑构造图之图6:13316下顺槽层滑构造错断先期形成的断层。
7、层滑构造形成的煤层分叉或尖灭
岩刺或岩楔穿入煤层后,随着层滑动构造的不断加强,岩刺(或岩楔)不断深入和增厚,使煤层分叉(或)尖灭。如谢桥矿层滑构造图之图7:1351(3)上顺槽层滑构造使煤层底板穿入煤层形成煤层分叉。
8、层滑构造破坏煤层内部结构
煤层顶(底)板岩层在滑动过程中,顺层剪切力对煤层顶、底板及厚度影响不明显,但使煤体内部原生结构发生了变化,煤层内形成破碎程度不等的各类构造煤,构造煤在煤层内部一般呈平行于煤层顶底板的条带状。当煤体结构破坏较严重时,煤层内部层理紊乱,滑面擦痕发育,局部伴有揉皱现象,煤层松软,多呈粉末状。
三、层滑构造带的展布特征
谢桥矿区南北向受褶皱构造控制,地层在南北向以受挤压力为主,所以在东西方向上受力呈张性,从而矿区内多发育南北展布的正断层。受区域构造影响,层滑构造的岩层滑动方向同规模较大断层倾向一致,即层滑构造带的展布方向与大断层走向方位一致。如一水平东二采区13-1煤层中发育一层滑构造带,其宽从数十米至一百多米,延展长度一千多米,延展方向同附近的矿井边界断层F22走向相一致。
四、层滑构造对煤矿生产的影响
(一)层滑构造对煤巷掘进的影响
谢桥矿煤巷掘进采用综合机械化掘进,层滑构造使煤层变薄或缺失,综掘机不得不切割煤层顶(底)板,特别是煤层顶(底)岩层较硬时,综掘机难以“肯”动,不仅严重影响掘进速度,还严重损伤综掘机切割头,掘进的同时产生大量岩粉,恶化了作业环境。
层滑构造使煤层分叉(尖灭),可使煤巷掘进误入煤层尖灭区,造成巷道不必要的起伏,增加了巷道长度。
(二)层滑构造对综采工作面的影响
层滑构造使煤层增厚或变薄,形成大大小小的异常区域,小则影响数米范围,大则影响数个工作面。谢桥矿采煤面全部为综采工作面,采高受综采机械设备限制,当遇煤层变薄区或煤层缺失时,会采出大量矸石,严重影响煤质,在煤层增厚区(如东二采区13-1煤层平均厚5.8m,而异常厚达9.0m),煤层无法全部采出,不造成资源浪费,还给工作面防火工作带来难度。
层滑构造带中煤层及顶板稳定性较差,工作面煤帮及顶板易片、易冒,给安全生产造成一定的隐患。
(三)层滑构造对煤与瓦斯突出的影响
谢桥矿为“双突”矿井,层滑构造对煤与瓦斯突出起控制作用,层滑构造带内构造煤(软分层)强度相对较低,且煤体内多裂隙,易集聚瓦斯,是煤与瓦斯突出相对危险区。在掘进过程中常采用钻屑指标法(钻屑量及K1值)进行循环预测,钻屑量及K1指标超限地段多为层滑构造带。
五、结论
(一)层滑构造是影响煤矿生产的主要地质因素之一
层滑构造使煤层厚度及煤层结构发生变化,不仅使生产成本增加,原煤灰份大幅提高,还对煤矿安全生产带来威胁,严重制约产生。所以层滑构造是影响煤矿生产的主要地质因素之一。
(二)加强层滑构造带预测,指导煤矿安全生产,提高经济效益
通过对层滑构造带展布特征分析,加强对层滑构造带的预测,提前采取针对性的防范措施。(1)采用炮掘与综掘相结合的方法,提高掘进速度。(2)根据综采工作面煤层顶、底板岩性的差异,来选择是破底或破顶过层滑构造带。(3)通过多个综采工作面合理的配采平抑构造带造成的煤质的波动。(4)对层滑构造带采取针对性的局部防突措施进行提前消突,加快采掘生产进度。
参考文献:
[1]吴基文《层滑构造及其对煤层的影响》
关键词:层滑构造;煤层变化;采掘影响;
中图分类号:F407.1 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2014)-10-00-02
一、谢桥矿地质构造概况
谢桥井田位于淮南复向斜中部,阜凤断层以北,陈桥背斜南翼。总体上呈一走向近东西、向南倾斜的单斜构造。地层走向呈100°~110°,倾角一般8°~35°。产状平直稳定,虽局部地段发育小的褶曲,造成地层起伏,但波幅较小,地层产状总体变化不大,单斜构造特征明显。
受区域构造影响,井田内正断层居多,逆断层较少;小断层较多,规模较大断层较少,且多为边界断层或发育在井田深部;以北东、北北东向斜切正断层为主,偶见其它走向正断层。
二、谢桥矿层滑构造
(一)层滑构造
层滑构造指在纵弯褶皱或断层的形成过程中,岩层间发生相对滑动,在层间滑动产生的剪切力作用下,由于煤层强度低,往往要产生塑性流变,从而导致煤层厚度的变化,主要表现为分叉、变薄、增厚等现象。层滑构造不仅使煤层厚度发生变化,而且对煤层结构及煤层内部构造均产生影响,同时对煤与瓦斯突出起着控制作用。
(二)谢桥矿层滑构造的几种表现形态
1、煤层顶底板切蚀煤层
煤层顶(底)板滑动,产生睥剪切力方向与煤层面夹角较小,煤层被顶(底)板岩层切蚀,在煤层顶底板表面形成弧形凹陷,煤层被蚀变薄,如谢桥矿层滑构造图之图1:1242(3)下顺槽层滑构造切蚀煤层。
2、煤层顶(底)板穿刺煤层
煤层顶(底)板岩层在滑动过程中沿破裂面插入煤层形成岩刺或岩楔,形成穿刺构造,造成煤层分叉,同时煤层发生流变,局部煤层变薄或增厚,如谢桥矿层滑构造图之图2:11326下顺槽层滑构造形成的穿刺使煤层变薄或增厚。
3、层滑构造使煤层局部缺失
煤层顶(底)板岩层穿入煤层后,随层滑作用的增强,煤层被切断,煤层顶、底板直接呈不整合接触,造成局部地段煤层缺失。如谢桥矿层滑构造图之图3:12426下顺槽煤层被底板切断,使该段煤层缺失。
4、层滑构造切断煤层顶板(或底板)
煤层底(顶)板层间滑动以及对煤层的挤压,使煤层底(顶)面断裂,而顶(底)面完整或稍有起伏。如谢桥矿层滑构造图之图4:13216下顺槽层滑使煤层底面断裂,以及谢桥矿层滑构造图之图5:13116下顺槽层滑使煤层顶面断裂。
5、层滑构造形成煤层的“后生”夹矸
岩刺或岩楔穿入煤层后,随着煤层顶(底)板滑动的加强,岩刺或岩楔不断深入煤层中,在煤层中形成“后生”夹矸。如谢桥矿层滑构造图之图4:13216下顺槽层滑煤层底面断裂以及由穿刺构造演化形成的煤层夹矸。“后生”夹矸与煤层同期生成的原生夹矸的区别是,原生夹矸一般隐于煤层之中,其层面与煤层顶底板一般呈平行状,而“后生”夹矸其“根”在煤层的底(顶)板,在剖面上其层面与煤层顶(底)板呈斜交,且夹矸附近煤层破碎,裂隙发育。
6、层滑构造错断先成断层面
煤层顶(底)板在滑动过程中,使先前发育在煤层中的断层面错断成上、下两部分,并随顶(底)板滑动而分离,在两断层面之间形成煤层变薄带。如谢桥矿层滑构造图之图6:13316下顺槽层滑构造错断先期形成的断层。
7、层滑构造形成的煤层分叉或尖灭
岩刺或岩楔穿入煤层后,随着层滑动构造的不断加强,岩刺(或岩楔)不断深入和增厚,使煤层分叉(或)尖灭。如谢桥矿层滑构造图之图7:1351(3)上顺槽层滑构造使煤层底板穿入煤层形成煤层分叉。
8、层滑构造破坏煤层内部结构
煤层顶(底)板岩层在滑动过程中,顺层剪切力对煤层顶、底板及厚度影响不明显,但使煤体内部原生结构发生了变化,煤层内形成破碎程度不等的各类构造煤,构造煤在煤层内部一般呈平行于煤层顶底板的条带状。当煤体结构破坏较严重时,煤层内部层理紊乱,滑面擦痕发育,局部伴有揉皱现象,煤层松软,多呈粉末状。
三、层滑构造带的展布特征
谢桥矿区南北向受褶皱构造控制,地层在南北向以受挤压力为主,所以在东西方向上受力呈张性,从而矿区内多发育南北展布的正断层。受区域构造影响,层滑构造的岩层滑动方向同规模较大断层倾向一致,即层滑构造带的展布方向与大断层走向方位一致。如一水平东二采区13-1煤层中发育一层滑构造带,其宽从数十米至一百多米,延展长度一千多米,延展方向同附近的矿井边界断层F22走向相一致。
四、层滑构造对煤矿生产的影响
(一)层滑构造对煤巷掘进的影响
谢桥矿煤巷掘进采用综合机械化掘进,层滑构造使煤层变薄或缺失,综掘机不得不切割煤层顶(底)板,特别是煤层顶(底)岩层较硬时,综掘机难以“肯”动,不仅严重影响掘进速度,还严重损伤综掘机切割头,掘进的同时产生大量岩粉,恶化了作业环境。
层滑构造使煤层分叉(尖灭),可使煤巷掘进误入煤层尖灭区,造成巷道不必要的起伏,增加了巷道长度。
(二)层滑构造对综采工作面的影响
层滑构造使煤层增厚或变薄,形成大大小小的异常区域,小则影响数米范围,大则影响数个工作面。谢桥矿采煤面全部为综采工作面,采高受综采机械设备限制,当遇煤层变薄区或煤层缺失时,会采出大量矸石,严重影响煤质,在煤层增厚区(如东二采区13-1煤层平均厚5.8m,而异常厚达9.0m),煤层无法全部采出,不造成资源浪费,还给工作面防火工作带来难度。
层滑构造带中煤层及顶板稳定性较差,工作面煤帮及顶板易片、易冒,给安全生产造成一定的隐患。
(三)层滑构造对煤与瓦斯突出的影响
谢桥矿为“双突”矿井,层滑构造对煤与瓦斯突出起控制作用,层滑构造带内构造煤(软分层)强度相对较低,且煤体内多裂隙,易集聚瓦斯,是煤与瓦斯突出相对危险区。在掘进过程中常采用钻屑指标法(钻屑量及K1值)进行循环预测,钻屑量及K1指标超限地段多为层滑构造带。
五、结论
(一)层滑构造是影响煤矿生产的主要地质因素之一
层滑构造使煤层厚度及煤层结构发生变化,不仅使生产成本增加,原煤灰份大幅提高,还对煤矿安全生产带来威胁,严重制约产生。所以层滑构造是影响煤矿生产的主要地质因素之一。
(二)加强层滑构造带预测,指导煤矿安全生产,提高经济效益
通过对层滑构造带展布特征分析,加强对层滑构造带的预测,提前采取针对性的防范措施。(1)采用炮掘与综掘相结合的方法,提高掘进速度。(2)根据综采工作面煤层顶、底板岩性的差异,来选择是破底或破顶过层滑构造带。(3)通过多个综采工作面合理的配采平抑构造带造成的煤质的波动。(4)对层滑构造带采取针对性的局部防突措施进行提前消突,加快采掘生产进度。
参考文献:
[1]吴基文《层滑构造及其对煤层的影响》