發布時間:2022-04-08 09:55:38
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇地質構造論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
1壩址區基本地質環境
壩址位于峽谷進口河灣地段,河谷斷面呈“U”字型峽谷,河流流向由S34?W轉向S81?W,谷底高程1130~1145m,河床寬20~32m,枯季水面高程1140m,水面寬22m,水深約1~2m,正常蓄水位1182m高程谷口寬約85m,寬高比約2。谷底兩岸堆積有崩塌巨塊石,左岸坡為陡崖,局部倒懸,山脊高程為1220~1441m左右;右岸山體雄厚,河面至1150m高程坡度陡,近直立,基巖裸露,以上坡度變為40~50°,植被發育,山脊高程為1585m左右。
壩址河谷覆蓋層最厚為13.8m,成分為第四系崩塌堆積、沖洪積層。下伏基巖為三疊系中統個舊組第四段(T2g4),巖性主要為中厚至厚層塊狀白云巖、鈣質白云巖、泥質白云巖、白云質灰巖、灰巖。
壩址區構造復雜,褶皺斷裂均有發育,具有復雜多樣的構造形跡。壩區構造的性質特征對該壩址的成立與否起著決定作用。本文主要根據地質測繪結合鉆探資料,對壩區復雜的地質構造作概要的分析,并評價其對壩址區工程地質條件的影響。
3壩區地質構造特征
3.1總體特征
老江底水電站壩區大地構造位置處于揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋鈕構造變形區南東側邊緣與北東向構造變形區交界部位,構造運動強烈,具有復雜多樣的構造形跡。
壩區所在處的主體構造格局為一系列北東-南西向延伸的背、向斜,但在一些部位被同樣是北東-南西向延伸的一些斷層所錯動,所產生的地層效應總體是地層缺失,使得部分褶皺形態不再完整。區內還發育有少量的北西向斷層,使得地層的錯動和分布情況更加復雜。特別是區內后期又疊加了北西向構造,使構造輪廓更趨復雜,但基本上沒有改變區內主體構造格局為北東-南西向構造的特征。
在北東向褶皺中,背斜一般較緊閉,而向斜則比較寬緩。區內規模最大的褶皺為岔江向斜,壩區位于向斜南東翼。在壩區附近發育老江底向斜,該向斜位于雄武背斜與魯邑背斜之間,同樣沿北東-南西方向展布,但被老江底斷層嚴重破壞,特別是向斜的南東翼,基本上全部缺失,就連向斜的轉折端大部分也被錯失,僅在補作附近還保留有一段。壩址即位于殘留的這段向斜轉折端附近。
受大的褶皺構造作用的影響,同時也因為位于老江底壓扭斷層的上盤,受斷層構造作用影響強烈,在老江底向斜內部,特別是靠近轉折端的部位,還發育有更次級的小褶皺,在壩區表現很明顯。后期又受到構造作用,形成北西向的構造形跡,使得北東向褶皺形態又進一步發生改變,北西向和北東向構造的疊加導致地質露頭復雜多樣的構造形跡和多變的巖層產狀。下面分別從斷層、褶皺兩個方面分析壩區的地質構造特征。
3.2斷層
在壩區附近,具有一定規模的斷層發育兩條,分別為老江底斷層(F1)和下普里-補作斷層(F13)。
3.2.1老江底斷層(F1)
老江底斷層是一條區域性的大斷層,北東方向起自鍋底河水庫一帶,往南西方向經白碗窯,過老江底進入研究區并繼續往南西方向延伸,全長數十公里??傮w走向北東50°,傾向北西,傾角25~50°。
在壩區一帶老江底斷層位于壩址左岸,露頭距壩址最近約220m,斷層面穿越河床下部。其性質表現為:上盤為三疊系中統個舊組(T2g)白云巖、灰巖,下盤為二疊系龍潭組(P2L)砂巖、粉砂巖、泥巖夾煤層。斷層致使區內缺失二疊系上統長興大隆組以及三疊系下統飛仙關和永寧鎮組地層,缺失地層總厚度1400~2500m,因此,斷層規模較大。斷層破碎帶寬5~20m,多數具棱角狀的白云巖、砂巖,角礫經鈣質、鐵質膠結成斷層角礫巖,膠結較緊密,正斷層特征十分明顯。
根據地表地質測繪結合壩區坑槽探、鉆探資料分析,該斷層在走向上和傾向上均有舒緩波狀特點,反映出斷層面是一個曲面。
1.向斜軸
2.背斜軸
3.逆斷層及編號
4.正斷層及編號5.個舊組第四段第二層
5.個舊組第四段第一層5.龍潭組第二段
在吳家灣村西側公路開挖面(切斷層)和槽探揭露,斷層下盤的粉砂巖、泥巖在近斷層處表現出向斜褶皺牽引,在斷層破碎帶中,已被鈣質、鐵質膠結成巖的角礫巖又被分割成透鏡狀的角礫,并發育一組陡傾角具壓剪性質的次級裂隙,這些現象說明該斷層在后期還有一次上盤往上逆沖的作用。
該斷層活動的時間,由于尚無測年資料,準確確定其形成時代有困難,從其影響的地層和區域資料來看,推測該斷層形成于燕山早期,燕山晚期再次活動。
3.2.2下普里—補作斷層(F13)
該斷層西起下普里村的南東方向,大體順山脊往南東方向延伸,切過1363.2高地南側后直至交于老江底斷層。由于露頭不好,二者交切關系不明,但從地層錯動情況分析,F13斷層應在老江底斷層之前形成。
F13斷層在壩區的出露長度為2.56公里,表現為北西走向,傾向南西,傾角較陡,為65~75°。
斷層下盤為中三疊統個舊組第二段薄至中厚層白云巖、泥質白云巖,上盤為個舊組第四段中厚至厚層白云巖類中薄層灰巖泥質的云巖。斷層上盤表現為下滑,為正斷層性質。
斷層形成的時期,推測其與北東向構造大體同時形成,即燕山運動時期。
3.3褶皺
由于曾遭受北東向和北西向構造的作用,因此區內保留了北東向褶皺和北西向褶皺的形跡。另外,在一些陡坎處還可以在陡傾的中薄層白云巖、灰巖中見到一些層間小揉皺。
3.3.1北東向褶皺
前已述及,電站壩區在區域構造上處于軸向北東的魯邑背斜和雄武背斜之間的老江底向斜位置,由于老江底斷層和其它斷層的改造,老江底向斜已不完整。
除了區域上的由地層的展布表現出的高級別褶皺外,還有由地層產狀的變化反映出來的次級褶皺。這些次級褶皺,在吳家灣以西的黃泥河的左岸(下、上盤)區段,表現為一背兩向,軸向北東40°左右。褶皺屬寬緩開闊型。
3.3.2北西向褶皺
在補作附近幾十平方公里的范圍內,宏觀上似乎看不出有北西向褶皺的存在,然而卻有兩個現象值得注意,其一為細分地層的出露和地層產狀的變化;其二為河谷近底部發育小褶皺。例如,在壩址左岸,巖層產狀的變化明顯表現出軸向北西的一背兩向。
從壩址至廠房的左岸個舊組第四段(T2g4)表現為多個類似的寬緩背、向斜構造。正是這組北西走向的褶皺構造疊加在北東向構造之上,才使得個舊組第四段第2層的巖層在向斜部位或二方向向斜疊加部位保存下來。
在壩址河谷近底部,見薄層—中薄層灰巖、白云巖表現出復雜的褶皺形態,測量真褶皺軸,一組走向北東,另一組走向北西,復雜形態正是疊加改造的結果,在遠離疊加地段的上游地段,褶皺形態相對較簡單。
3.4構造變形序列
根據地質體的展布和構造形跡之間的交切關系,可將老江底水電站壩區構造變形分為五期:
D1、北東向褶皺變形,伴有南東東向斷層(F13);D2、北西向褶皺變形;D3、北東向正斷層(老江底斷層早期活動);D4、北東向逆斷層(老江底斷層晚期活動);D5、地殼抬升,形成河流、階段。D1-D4主要發生在燕山運動時期,D5為喜山運動時期。
4壩區構造對工程地質條件影響評價
①老江底斷層:據上述斷層特征分析,該斷層破碎帶寬5~20m,破碎帶中多數具棱角狀的白云巖、砂巖,角礫經鈣質、鐵質膠結成斷層角礫巖,膠結較緊密。該斷層形成于燕山早期,燕山晚期再次活動,無近期活動跡象,為老構造,對壩區的穩定影響不大。
②F13斷層:該斷層位于壩址上游,規模較小,推測形成于燕山運動時期,無近期活動跡象,為老構造,對壩區的穩定影響不大。
5結語
老江底水電站壩區構造雖較復雜,但均為老構造,無近期活動跡象,斷層所形成的破碎不強烈,對本工程的建造影響不大。
1現場的具體應用
該工作面走向長246m,傾斜長142m,平均傾角34.5°,平均煤厚4.93m,安裝93組ZF4400-16/28型液壓支架,該面于2012年5月1日開始生產,由下往上有4個斷層和1處13m長的破碎帶。1#斷層落差0.5m、傾角42°,2#斷層落差1.2m、傾角39°,3#斷層落差0.4m、傾角32°,4#斷層落差1.5m、傾角29°采取措施工作面煤層由底部向上3.2m處有一層夾矸,不連續,易碎,且煤質松軟,極易發生片幫、抽漏,該工作面已采上段周期來壓明顯。為防止上述不利因素在開采期間造成片幫抽頂,給現場施工管理帶來困難,經礦、隊共同研究,決定對該工作面的1#、2#、3#、4#斷層及5#破碎帶進行打鉆壓注雙液水泥漿,以加固煤體和結膠頂板,增加控頂時間,減少抽冒事故在斷層上、下各6m范圍內使用風煤鉆施工,Φ42mm,套釬子打眼,由上向下,開孔位置為支架頂梁向下0.3~1.0m處,垂直煤壁,仰角25°~30°開孔,鉆孔深度一般在5~8m。間距一般3.0m。打好一個孔注一個孔,斷層處鉆孔間距加密至2.0m。封孔器封孔長度不小于2.0m。按設計位置隔孔施工,每天一個半班共計施工8個鉆孔,每個孔灌注21~50min,每個孔大約注入0.3~0.9m3漿液。施工順序及安全措施進入該工作面的作業人員要敲幫問頂,處理浮危煤巖,確認安全后方準作業。打鉆時必須在打鉆地點上方3m處設好擋矸簾,硬幫側使用單體打好捆牢,防止傾倒傷人。打鉆時工作面運輸機必須停機閉鎖,傳好信號,打鉆結束后發出信號,方準正常開車。打鉆期間使用防爆對講機進行通訊,并且使用有線載波隨時告知工作面所有作業人員,注料作業地點上方嚴禁有人作業,防止產生飛塊,造成傷人事故。打鉆時嚴禁使用鐵絲代替U型銷,鉆機密封必須完好無損。打鉆時必須按設計角度及方位施工鉆孔,由技術人員做好記錄,以備查閱。注料泵放在回風道,泵站地點前后20m必須支護完好無浮石雜物,排水暢通。有良好的高壓沖洗條件。注漿操作人員作業前,要佩戴眼鏡、膠皮手套,注漿設備與連接裝置經過測試后才能開始注漿。注漿配制要設專人計量,按規定加料,攪拌好的漿液隨時攪拌,防止沉淀堵泵,攪拌桶出料口必須強制過濾。注漿時泵工要注意觀察壓力表的變化情況,按照設計規定準確掌握,并隨時聽取指揮人員的口令開停泵。注漿過程中如跑漿,要及時用封堵材料封堵,大面積跑漿時可停一段時間再注,此時要注意臨時沖槍。注漿人員注漿時,身體要避開孔口的正面,改管卸壓時,要在側面操作,防止連接件打臉和帶壓漿液噴濺傷及眼睛。注漿人員必須按操作規程認真使用注漿設備和材料,加強維修和保養工作。當堵孔、堵管時必須立即停泵,迅速清洗沖凈注漿機、攪拌機、管路和注液槍。每班工作結束,要進行清洗。注料人員必須認真作好每個孔的注料記錄,并向下一個班交接清楚,做到有帳可查。存在問題及解決辦法大班為檢修班,有時動采煤機滾筒,打巖石眼放炮,升降液壓支架,生產班割煤,這些活動都造成注漿外漏,注不進去。另外,操作工人投料比例稍有不準確,就造成堵管糊泵。再者,注液槍系統的沖洗不及時,經常堵槍,然后就是堵管。周期來壓或頂板來壓期間,煤壁片幫嚴重,這種方法失效??赏ㄟ^超前頂板深孔預裂爆破和局部錨幫來控制,取得過一定效果。應把準備工作放在早班;大班合理安排各工序的順序關系,為注料創造條件;集中在大班灌注,減少誤操作造成的影響;不再占用生產班時間;為注液槍加安快速沖洗裝置,配備高壓水。
2效益分析
技術效果在上一個工作面類似條件下,采用了擴幫上雙網雙梁過斷層破碎帶,3個原班推進1.6m。注化學加固材料,費用高,遺留發火隱患。而采用注漿工藝后,3個原班必保推進2.4m,增加一個循環,增產1050t。最重要的是加快推進速度,消除了發火隱患。經濟效益(1)擴幫方案:每3天需要木梁70根,剎桿1.5m3,金屬網16片;火藥313kg。材料消耗共1.79萬元,出煤2個循環1050×2=2100t。(2)注瑞米、瑪麗散方案:每3天需要6t×2.3萬元=12.18萬元;出煤3個循環1050×3=3150t。(3)注漿方案:每3天需要水泥2.4t,水玻璃300kg,粉煤灰120kg。主要材料消耗0.3185萬元,出煤3個循環1050×3=3150t。方案比較后,注漿方案明顯優越。效果分析水泥漿混合物凝固時間大于24小時,該面原班進2個循環,推進1.6m,加固范圍在煤壁前2~6m,新暴露煤體內的漿液凝固期都滿足時間的需要。2#斷層的拉伸帶中夾矸有3層,在0.2~0.4m之間,破碎、塊度大,難維護。通過注漿,割煤后該處暴露的頂面和立面整齊,成一體,不片幫,效果較好。加固后的煤層在割煤后,暴露的頂板平均在2個小時內不冒落,延長控頂時間1.5小時,為跟機推溜、拉架贏得了時間。
3結語
選擇新型雙漿液材料加固煤頂、煤幫是可行的,尤其是水泥雙液漿更是材料易得、成本低廉、防火效果突出,如果能因地制宜運用好,值得推廣。如果工作面的地質構造掌握得很清楚,還可以在兩巷打鉆和注漿,在開采前做完這項工作,為破碎煤體的結膠提供充分時間,從而極大地減少工作面回采期間抽漏頂事故的發生。
作者:牛棚單位:邯鄲施工隊
蘆嶺煤礦位于宿東礦區東南部,井田東以F32斷層為界,西以補13線和6—7線為界與朱仙莊煤礦相鄰,淺部以10煤層露頭為界,深部以-800m等高線為界。走向長約8.2km,傾斜寬3.6km。其煤系地層以二疊系下二疊統山西組及石盒子組為主要含煤段,所含的8,9,10煤層為礦井主采煤層,平均可采總厚度31.75m。8煤層為特厚煤層,含1~2層夾矸,有軟硬分層,平均厚度為9.56m,賦存穩定;9煤層為中厚煤層,平均厚度為3.01m,局部與8煤層合并,煤層絕大多數為鱗片狀,頂板破碎。8煤、9煤層堅固性系數低,松軟易碎。煤質以氣煤為主,中低灰分,低硫低磷、高焦油率,屬典型的突出松軟厚煤層。
一、蘆嶺井田礦井地質特征
8煤層是主采煤層之一,穩定特厚,全區可采。煤層厚度兩極為0.30~17.75m,平均為8.96m。8煤層沿走向上呈東部厚,Ⅱ一采區薄,Ⅱ二、Ⅱ四采區厚,六、八采區相對薄的變化趨勢;沿傾向上呈淺部厚、深部薄的變化規律。尤其是Ⅱ一采區向深部變薄趨勢最為明顯,Ⅱ814-1(12#~10#)機巷約30m段8煤厚度僅為0.3m。另外,在9線以東局部地區因夾矸增厚而出現2個分層,而11~12線以西深部與9煤層合并為層,-400m以上部分區域也有合并現象(見圖5)。該煤層屬中灰分煤,平均18%;特低硫,多小于0.5%;揮發分產率一般為30%~31%,向深部略增。受構造應力的作用,垂向上出現幾個軟分層,與硬分層相間分布。軟分層以碎粒狀和鱗片狀為主,f值一般為0.16~0.614,P最大達到17.5,按煤體結構分類,8煤軟分層為Ⅲ、Ⅳ類構造煤,即軟煤。由于構造煤特別是軟煤自身比表面積大而具有高吸附能力、島瓦斯含量、低滲透性、高瓦斯解吸速率及低強度等特點,所以煤與瓦斯突出多發生在有軟煤分布的區域。蘆嶺井田的這種軟煤與較硬夾矸互層的煤體結構容易造成煤與瓦斯突出。這便是是屬于蘆嶺井田這種高瓦斯突出礦井的顯著特點。
二、蘆嶺井田瓦斯地質規律分析
蘆嶺煤礦煤層瓦斯含量對煤與瓦斯突出的影響程度和礦井瓦斯涌出量的大小起主導作用,而瓦斯風化帶埋深一般小于300m,其相對瓦斯涌出量多數在2m3/t以上;煤層瓦斯含量分區回歸見圖6。整個井田范圍內相對瓦斯涌出量在不同的呆區具有不同的分布特征,其中四采區無論涌出量和涌出量梯度都最大,六采區與四采區比較接近,八采區西翼最小,一、二采區和八采區東翼表現出比較相近的瓦斯涌出狀況??紤]到瓦斯賦存具有較大的非均勻性,在井田中部一、二采區煤厚及其變化和四采區的高瓦斯含量異常帶及其他地質構造比較復雜采區,具有典型的分區分帶特點。六、八采區的瓦斯含量梯度大于其他采區,即開采深部時受瓦斯含量梯度的影響,六、八采區深部瓦斯含量的增加幅度要稍大于其他采區;但六、八采區在淺部的瓦斯含量值要明顯低于其他采區??偟膩砜矗瞬蓞^之外,已經開采的各采區均發生過不同程度的煤與瓦斯突出或動力現象(瓦斯涌出異常),但尤以一采區發生的頻數為最多,占突出總次數的50%,二、四采區次之。由此可以看出,蘆嶺井田典型的高瓦斯突出礦井。
三、蘆嶺井田瓦斯突出預測
據已發生的突出記錄卡片描述,整個井田內8煤在建井和生產時期,f=0.2~0.4情況下已經發生了多次煤與瓦斯突出,而f=0.13~0.614的“構造煤”在整個礦井分布具有普遍性和相似性,瓦斯放散初速度P在10以上的地點也較多。因此在總結煤層瓦斯地質規律和煤與瓦斯突出特征及區域控制因素時,確定出深部開采水平瓦斯突出危險性的預測原則:取瓦斯壓力值0.74MPa為有無突出危險(威脅)的臨界值;以井田范圍內不同采區始突深度處的最低瓦斯壓力(1.5MPa)作為劃定其他未突出生產采區(三、八采區)具有突出危險性的參考指標值;將煤厚變化較大的區域和煤層分叉、合并及其邊緣區域,地質構造復雜帶作為嚴重突出危險區域顯著劃出;將已經發生突出的生產采區單元,當前始突深度以下劃定為突出危險區。
四、結論
蘆嶺井田總體呈東、西部瓦斯含量相對較小,而中部的大部分區域瓦斯含量相對較大的分布特征。影響和控制蘆嶺煤礦瓦斯賦存和涌出的主要條件是區域地質構造和井田小構造的發育和分布特征。8煤層的煤體結構、煤厚及其變化(8,9煤層合并和8煤局部變薄)是控制整個井田區域特別是中部一、二、四采區瓦斯賦存、涌出、突出的主導因素;地質構造、圍巖特性及其分布等因素對局部區域影響也比較大。
摘要:
煤礦開采在促進社會經濟發展中起到至關重要的作用。尤其是煤炭作為我國目前現代化經濟建設的主要能源,在社會經濟發展中占據關鍵地位。隨著我國對于能源需求量的增加,煤炭資源在日益迅速的減少。在我國分布的各個大中小型煤礦是其開采和運輸的主要場所。因此,勘察和研究煤礦區地質構造是十分必要的。文章首先探討了地質構造與煤礦開采之間的關系,并從煤礦礦井地質構造和煤礦礦井地質構造的預測兩個方面剖析了地質構造在煤礦開采中的重要性。
關鍵詞:
煤礦開采;地質構造;重要性分析
煤炭作為促進社會經濟發展的一種重要的不可再生資源,在促進經濟和社會發展中發揮著重要的作用。然而,隨著人類對煤礦開采年限的增加,煤礦資源在日益迅速的減少。同時,煤炭的開采也嚴重受到地質構造的影響。影響煤礦開采的地質構造主要包括斷層,巖漿巖侵入體等。
1地質構造與煤礦開采之間的關系
1.1礦井水災與地質構造之間的關系
隨著開采的不斷進行,煤礦地質構造的變化是導致礦井水災事故發生的關鍵。因此,加強對礦井地質構造分析,并進行科學的預測,提前部署和落實相應的應急措施,是提高煤礦安全開采和回采的關鍵,對于延長礦井的生產年限也是關鍵的。同時,這對于日益枯竭的煤礦資源,剩余儲備量受水威脅嚴重的煤礦區來說顯得更為重要。煤礦采煤工作地質構造主要包括不良封閉鉆孔,巖漿巖侵入體等。目前,我國很多的煤礦地質災害性水災都是因為這些地質構造。因此,研究分析導致煤礦礦井發生的原因,尤其是弄清楚由于各種不同地質構造而導致的礦井出水,掌握礦井出水的原因和規律,做到防患于未然。
(1)在礦井水災發生的位置,發生的位點主要在礦井掘進巷道的迎頭,發生的原因主要是在掘進過程中對于掘進前方地質構造的未知,容易造成不同來源的水突然進入到礦井。
(2)采煤工作層面夾水的發生,主要是由于在采煤的回采過程中遇到工作層面內部的地質構造和頂底板采煤發生晃動而誘導的導水破裂帶疏導不暢通而引起的不同水源夾入煤礦礦井。
1.2地質構造和煤礦瓦斯事故的關系
煤礦開采中,必須要時刻關注和重視可能出現的任何瓦斯爆炸事故,并有預警和相應的防護急救措施?,F在已經證實了,煤礦中瓦斯事故的發生和地質構造被不同程度的破壞有著密切的關系。煤礦地質構造的觀察和研究顯示,煤礦地質構造的不同分級、分區和分帶是導致煤礦中瓦斯事故發生不均勻和不均衡的關鍵。
1.3煤礦采煤導致的沉陷
采煤沉陷是目前我國煤礦開采區存在的最大的安全隱患之一。如果在實際生產中不能有效的對采煤而導致的沉陷進行有效的管理和控制,則很難保證煤礦開采過程中,對工作人員人身安全的保證,很難保證采礦工作有序和有效的進行,甚至是造成大規模的人員傷亡,對社會經濟和社會安定也造成不同程度的影響。煤礦地質構造是導致在煤礦開采中發生采煤沉陷事故發生的根本原因之一,煤礦開采中遇到的不同地質構造,其巖石的組成成分、硬度和強度等存在很大的差異。因此,導致在開采過程中發生沉陷的幾率也不同。針對不同地質構造不同可能引起的采煤沉陷,可以采取相應的措施。首先,煤炭開采區的管理工作者和技術管理人員對煤礦開采區的實地情況進行系統和科學的勘察,獲取相應的數據,并整理和分析;其次,根據勘察和分析結果,在開采過程盡可能避開相對容易發生采煤沉陷的區域;最后,在開采開始和開采過程中逐漸制定一套或是多套科學和詳細、合理的煤炭開采計劃和開采形式。
2煤礦礦井地質構造分析
煤礦礦井的地質構造是控制煤炭形態、體態等的重要地質因素,地質構造作用通過改變和影響煤礦煤層瓦斯、巖漿等活動,進而來間接的影響著煤礦開采的安全和正常運轉。雖然,伴隨著采煤技術工藝和采煤設備的不斷進步和更新,礦井生產的安全性對于地質構造的了解程度和預測精準度提出了更為苛刻的要求。因此,研究煤礦地質構造在煤礦開采中是極為重要和關鍵的,在煤田地質勘查、煤礦礦井建設和煤礦開采等不同階段中也是起著關鍵的支撐作用。同時,地質構造也是構建我國社會主義現代化安全和高效礦井地質保障系統的優秀內容。針對礦井地質構造分析,最為常見的兩種方式是地質評價和綜合探測。前者是從地質角度出發,使用多種學科、多種方式方法對煤礦礦井地質構造的發展規律和復雜程度進行客觀的評價。后者則是在地質評價的基礎上,利用礦井內可以用于長期開采的礦區,通過進一步的分析,例如物探和鉆探等手段相互配合,查明礦區內具體的地質構造,規模和性質等對煤層的破壞程度,繼而指導工作層面進行合理劃分。上面兩種方式是探明煤礦地質構造的重要途徑,主要的目的是為了能夠準確了解和掌握煤礦礦井開采范圍內的地質構造分布規律。在明確這些地質構造后,還需要明確如何才能最大限度地降低由于地質構造對煤炭開采造成的影響,進而確定生產可以安全和順利進行。實踐證明,在相同地質條件下,科學管理和嫻熟技術操作的礦井,會獲得良好的經濟效益,特別是在機械化的煤礦開采過程中,對于地質構造的科學分析和處理顯得更為關鍵。
3煤礦礦井地質構造的預測
由于煤礦地質構造對煤礦的安全生產會產生嚴重的威脅,因此,礦區必須要做好對煤礦礦井地質構造的預測和分析。要想能夠準確的預報和預測未開采區的地質構造,不僅僅要有充足的第一手資料,還需要利用各種手段進行綜合分析,進而才能做出正確和科學的判斷,獲得較為準確的預測結果,降低生產成本和生產過程中存在的風險,提高經濟效益。通過對煤礦礦井中收集的大量的原始數據,進行綜合分析,和一些科學小試驗,通過地質小構造的微量變化等來預測采礦區地質構造,可以獲取更為準確的結果。煤礦礦井地質構造的預測方式,常用的有兩種:首先,地質方式,即利用羅盤和放大鏡,計算機軟件等工具,對礦井下地質進行觀測,進而揭示礦井的地質構造規律。再通過幾何作圖,地質規律等參數處理來科學的預測和評價地質構造。其次,物探方法,即利用計算機軟件處理獲得的數據,通過計算機成像和數字解譯來解釋煤礦地質構造的方法。
4結束語
隨著煤礦開采技術的不斷更新,對于地質構造的分析要求更加準確和及時。這就需要人們從不同的角度出發,尋求和探索更為有效的分析和評價煤礦地質構造方法。由于地質構造在煤礦開采中發揮著關鍵的作用,就要求我們必須重視對于地質構造的研究。從建設現代化安全、高產的煤礦出發,注重對煤礦地質構造的分析,更有針對性地解決問題,提高生產安全性和經濟效益。
作者:劉濤 單位:重慶天府礦業有限責任公司磨心坡煤礦
摘要:
宿南礦區為淮北煤田重要礦區,其中72煤層為礦區主要可采之一。地質勘探資料表明,該煤層的厚度變化較大,變化特征明顯。在礦井地質調查及礦區地質構造研究的基礎上,發現該煤層煤體結構破碎,煤層厚度變化與區內地質構造具有密切的聯系。在煤厚區域分布特征方面呈現NW–SE向厚薄相間分布,其方向與研究區總體褶皺方向一致。局部厚度變化特征方面與斷層走向及褶皺軸向關系密切。因此,排除該煤層原生沉積影響因素,斷裂構造與褶皺構造以及褶皺作用伴生的層滑構造為區內煤層厚度變化的主要控制因素。
關鍵詞:
宿南礦區;72煤層;地質構造;厚度變化;控制作用
宿南礦區位于宿州市東南部,礦區內包括桃園井田、祁南井田、祁東井田以及龍王廟井田。礦區多數井田開采深度已達到800m,深部仍處于勘探階段。礦井生產資料和深部勘探資料表明,目前已開采的72煤層厚度變化較大,影響煤礦采掘工程的布置與采掘方式的選擇[1-4]。因此,研究煤層厚度變化特征及其控制作用因素對該區的煤炭資源開采具有一定的指導意義。72煤層是宿南礦區主要可采煤層之一,大量鉆孔測井曲線資料以及現場觀測點顯示,72煤層厚度變化較大的區域內煤體結構較為破碎,多見III、IV與V類煤[5]。后期構造變動破壞煤體結構,形成結構破碎的構造煤[6-7]。初步推測煤層厚度的變化與地質構造作用密切相關,通過對區內地質構造發育特征的分析以及煤層厚度變化特征的趨勢面分析,以揭示地質構造對宿南礦區72煤層厚度的控制作用。
1礦區構造概況
宿南礦區地處徐宿弧形構造南緣斷褶帶的宿南向斜內,向斜東部為一NW–SE走向的西寺坡逆斷層所切割,造成該向斜的不完整(圖1)。向斜邊緣地層傾角較大,傾角15?~35?,深部地層呈舒緩波狀,傾角小于10?。全區次級褶皺發育程度較低,主要發育于礦區東部與西南部。區內斷層走向主要為NNE向,其次為NEE向,以高角度小落差正斷層發育為主。礦區淺部地質構造較深部復雜。礦區西南邊緣發育兩條軸向NWW向的次級褶皺以及密集的中小型正斷層,走向以NNE向為主。礦區南部邊緣發育東西走向的魏廟大斷層。東部邊緣地區發育一系列軸向NWW的次級褶皺以及一組走向近SN向的大型逆斷層。組內逆斷層落差較大,最大可達到110m。
2宿南礦區72煤層厚度展布特征
礦區由西南向北東煤層厚度呈起伏變化。在礦區西南部邊緣煤層厚度整體較大,平面上形成厚薄相間的厚度條帶,包括兩個厚度大于3m的相對厚煤帶與兩個1.5~3.0m的相對薄煤帶。礦區東部邊緣煤層厚度變化范圍極大,兩極厚度為1.5~10.5m,且自南向北依次分布有5個特厚點。礦區深部煤層厚度分布較均勻,厚度變化幅度小,厚度值集中分布于1.5~3.0m(圖2)。
3煤層厚度變化特征
趨勢分析是通過建立多變量地質問題相適應的多項式,采用回歸分析的原理對因變量在空間上的變化進行數學模擬,將因變量的變化的整體性與局部性分開,分別對應回歸分析得到的趨勢值與剩余值。趨勢值反應的是在區域因素影響下煤層厚度變化的整體趨勢,剩余值則包括正異常值與負異常值,正異常值表明因變量的增加,負異常值則表明因變量的減小[8-12]。
3.1煤層厚度總體變化趨勢對宿南礦區72煤層厚度作了1~4次趨勢面分析,本文選取擬合度41.7%的4次趨勢面分析,并利用matlab軟件繪制72煤層厚度4次趨勢圖(圖3)。由圖可見礦區內煤層厚度總體呈走向近NW–SE向的馬鞍狀變化趨勢面特征。煤層由礦區中部向北東與南西方向增厚,形成厚-薄-厚的3個北東南西向弧形煤厚條帶。區內不同部位的煤層厚度變化趨勢互異。就礦區西南部局部而言,煤層厚度由NE向SW逐漸變薄。礦區中部煤層由兩側向內減薄,變化相對較均勻。礦區東北部煤層的西北段與東南段變化趨勢差異較大。西北段厚度遞增梯度小,變化方向各異,平面上呈圓弧狀變化。東南段煤層厚度遞增梯度極大,變化方向近東西向。
3.2煤層厚度局部分布趨勢利用72煤層厚度4次趨勢的殘差值繪制煤層厚度4次剩余圖(圖4)。以殘差值為0的等值線為參考,大致將礦區劃分為3個變化趨勢條帶,由南至北依次編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。Ⅰ帶與Ⅱ帶內殘差值大于0,為正異常區。其中Ⅰ帶還可細分為3個北西–南東向的次級異常帶,呈兩個大于1m的次級增厚帶夾一個小于1m的次級增厚帶。Ⅲ帶東南段正異常區有5個島狀圈閉,島狀圈閉中心最大的異常值達到8m。次級煤厚變化區中Ⅰ帶與Ⅲ帶東南段次級增厚帶的意義較大。
4地質構造對煤層厚度變化的控制作用
4.1區域構造與層滑作用對煤層總厚度變化的控制宿南礦區燕山期產生強烈的構造變形。燕山運動早期太平洋板塊與亞洲板塊匯聚拼貼產生由NW向轉向NWW向的擠壓應力作用下徐宿弧形構造外緣帶在形成NNE向宿南向斜斷褶帶。同時在區域推擠應力的作用下,非能干性的煤層與含煤巖系內的能干性巖層之間發生層間滑動。層滑面上擦痕所指示的層間滑動方向與煤層厚度變化條帶的方向垂直。因此,推測區內煤層在層滑構造次級褶皺的共同作用下使塑性煤層流動,煤層原生厚度發生改變,最終形成3個長軸方向與宿南向斜軸向一致的3個煤厚條帶。
4.2次級褶皺構造對煤層總厚度變化的控制Ⅰ帶范圍內,通過對比圖1與圖4可見,兩個次級煤層增厚帶的長軸方向與帶內發育的張學屋向斜及王樓背斜兩條軸向一致,且軸線分布位置大致重合。煤層底板產狀起伏變化為煤層的流變提供條件(圖1的A—A'剖面)。同時軟弱的煤層在次級褶皺作用產生的擠壓應力的進一步作用下發生塑性流動。此外,根據研究資料顯示Ⅰ帶內72煤層煤體結構破碎程度高,煤體結構分布由淺至深存在碎裂狀煤–鱗片狀、壓實的粉末狀煤-堅硬煤體的分層性,多見IV類、V類煤,煤層內部鏡面發育,表明帶內發育大面積的層間滑動。含煤巖系內煤層能干性低于夾層巖層的能干性。在區域應力作用下強弱巖層間發生層間滑動。褶皺與層間滑動兩類相伴生的地質構造疊加作用于煤層,致使煤層內部結構遭到破壞,產生塑性流變,形成藕節狀或透鏡狀的煤層。并在整個帶內形成了多個長軸方向與帶內地質構造形跡一致的次級煤厚變化條帶。
4.3斷裂構造作用對區內煤層厚度變化的影響a.正斷層牽引作用導致煤厚變薄區內揭露的斷層以高角度正斷層為主,落差多為0~30m,集中分布于Ⅰ帶內。該類斷層常引起煤層局部厚度的變化??拷龜鄬觾蓚葢袇^的煤層多被壓薄,遠離斷層的部位煤層受到的應力較小,塑性煤層向遠離斷層的部位流動,多形成相對的厚煤帶。如礦區西南部正斷層F9(傾角60?,落差H=0~70m)切斷72煤層后,東側距離斷層約20m的鉆孔補19-3與15-16-6揭露的煤厚僅1.2m左右,而距離F9斷層東側203.7m的鉆孔15-16-11揭露的煤層厚度卻達到3.78m。從B—B?剖面圖上可以看出72煤層沿著F9斷層面滑動,由于正斷層F9的引張和拖曳作用使得斷層附近的煤層厚度減薄,同時在上下盤之間出現10.7m寬的無煤帶。b.逆斷層擠壓堆積作用導致近斷層區煤厚增加由圖1可見,礦區Ⅲ帶東南段發育西寺坡逆斷層帶。帶內8條走向近EW向的大型逆斷層平行排列構成疊瓦狀構造組合。斷層帶內主斷層的斷層面向西南突出,上盤由東北向西南上沖。Ⅲ帶處于主斷層的下盤。Ⅲ帶東南部邊緣煤層底板標高在–200~–600m的范圍內,煤系賦存整體較高。帶內煤厚變化特別顯著,最大厚度可達10.5m。煤層厚度具有串珠狀分布特征,平面上呈由南向北一線排列五個煤層厚度增加的等值線小圈閉區域。小圈閉長軸方向近NWW-SEE向,與各逆斷層的走向一致。從成因條件分析,該處特厚煤層主要是由于各大型逆斷層的推擠作用的結果。疊瓦狀構造組合的各大型逆斷層上盤依次向上逆沖,斷夾塊之間相互擠壓。致使煤層發生塑性流變,煤層厚度重新分布。同時斷夾塊間的錯移使煤層發生重復疊加(圖6)。
5結論
a.72煤層在宿南礦區內的分布特征明顯,從礦區西南到礦區的東北總體上呈現厚–薄–厚的帶狀分布的特點。厚煤與薄煤的條帶方向與整個宿南向斜的軸向一致。b.礦區褶皺構造作用是導致72煤層總體厚度變化的主要原因之一。因褶皺構造作用而伴生的層間滑動構造形成區域煤厚變化的的不均勻性。c.礦區內煤層的局部厚度變化主要表現在斷層的牽引及推擠作用。尤其是大型逆斷層組的強烈推擠形成煤層的特厚點。正斷層牽引作用形成近斷層區的相對薄煤帶。此外,礦區西南部煤層厚度的分布還受到次級褶皺與其相伴生的層滑構造的影響。
作者:劉和武 童柳華 嚴家平 朱文偉 單位:安徽理工大學地球與環境學院 安徽省煤田地質局勘查研究院
古城井田為全隱伏掩蓋區,礦井設計的井底車場通往采區的軌道大巷和運輸大巷并行穿越安昌正斷層和中華正斷層形成的地塹,上述兩斷層和其伴生斷層精細結構不明,僅靠地表地質填圖和鉆孔很難控制先期開采地段內落差小于30m斷層和陷落柱等構造,對將要進行的施工帶來安全隱患。大巷穿越地塹區段正好位于李高村下,為物探工作帶來了一定的不變,采用綜合物探的目的是避開村莊的不利條件,精確查明該地段地質結構為巷道安全穿越提供技術保障。
1綜合物探方法選擇
綜合地球物理勘查方法是根據地層巖土的電阻率、彈性、磁性等物理性質,采用兩種或兩種以上的物探方法分析研究,互相驗證,辨別異常區的具體屬性,從而提高勘查精確度的一種常用物探方式地震勘探具有高分辨率、高精度、空間定位準確等技術特點,能夠詳細的劃分地層,高精度地確定沉積地層的地震地質屬性,被廣泛地用于解決構造地質問題。三維地震勘探獲得信息量豐富,地震剖面分辨率高,地下的古河流、古湖泊、古高山、古喀斯特地貌、斷層等均可直接或間接反映出來,對深層地質構造的判斷精確度可達到3m,其缺點是受村莊、高壓線路等構筑物影響較大。本次采用的可控震源地震地震是二維地震技術,在單個時間剖面上的精度甚至超過三維地震,且能很好的避開村莊的影響,缺點是對兩個剖面之間的區域掌控不夠。通過三維地震和二維可控震源地震的緊密結合,互相驗證,可以很好的解決的村莊下地質構造難于精確掌握的問題。
2工作區地質概況
有利條件:本區第四系黃土覆蓋全區,其厚度為42.2—90.55m,區內潛水位一般在2—18m之間,潛水位以下為良好的激發層位,淺層地震地質條件較好。本區3號煤層純煤厚度3.35—9.65m,平均6.05m,屬穩定型煤層。15號煤層全部可采,純煤均厚4.09m;煤層的速度、密度與上下圍巖有較大差異,是較好的波阻抗界面,可分別形成兩組能連續對比追蹤的反射波(T3波、T15波),新生界與下伏基巖的波阻抗差異明顯,其分界面可形成TQ反射波,并在區內可連續追蹤,深層地震地質條件良好。不利條件:工作區中心李高村為本次工作重點,其壓覆大巷穿越區段的地塹斷裂結構。
3工作方式
三維地震地球物探工作完成后,工作區整體的地質構造已基本掌握,針對李高村下的地質構造,沿李高村道路設計了5縱4橫9條可控震源削面組成的斜交地塹的密集網絡,總工作線路長12kin,工作布置剖面見圖1。
4工作成果分析
在村莊影響范圍,三維地震共發現斷層8條分別為FZ、FZ一1、DF5、DF6、FA、DF7、DF8、DF9??煽卣鹪吹卣鸸舶l現斷層l0條,由南至北斷層依次為:FZ、F1、FZ一1、DF5、DF6、F2、FA、DF7、DF8、DF9。其中F1、F2為新發現斷層斷層構造位置如圖2所示。
5結論
(1)三維地震可以精確查明開闊的農田、丘陵區的深層地質構造,但受村莊等地表構筑物的影響對其壓覆下的地質構造勘查精度降低。
(2)可控震源由于采用了先進的震源車技術可以靈活的穿越村莊,在村內公路上作業,很好的避開了村莊的影響,通過密集布線,可以精確查明村莊壓覆下的精細地質構造,但其受地面硬度影響,一般沿道路作業,往往無法垂直構造布設剖面,其整體精度會有所下降。
(3)通過兩種地球物理方法的充分結合,可以很好的解決復雜條件下的地質構造勘查問題,為具體施工提供良好的技術保證。
關鍵詞庫車前陸盆地克拉蘇構造帶斷層相關褶皺被動頂板雙重構造構造與油氣關系
1區域地質概況
庫車前陸盆地是塔里木盆地北緣的一個重要構造單元,位于塔里木盆地與天山造山帶交接部位,是一個疊置在二疊紀至三疊紀前陸盆地之上的新生代再生前陸盆地[1],其中主要沉積了一套巨厚的陸相沉積。三疊系為湖泊相沉積,邊緣為三角洲相,中部為深湖相,包括砂巖、暗色泥巖和煤層,厚460~2300m。侏羅系為湖泊-沼澤相沉積,底部為厚層砂巖,中部為煤系,頂部為褐色砂巖、礫巖,厚330~2200m。白堊系和第三系主要為巨厚的河流相沉積,包括棕色、褐色砂巖、泥巖。其中早第三紀庫車前陸盆地的西部有短時海侵,下第三系在盆地西部為一套膏泥巖沉積。白堊系和第三系總厚2000~6000m。庫車前陸盆地三疊系、侏羅系有成熟度適中、厚度大的腐植型生油巖,侏羅系煤系與下第三系膏泥巖是良好的區域性蓋層,各巖系發育多套砂巖儲層,多以原生孔隙為主,具有優良的儲集條件??傊瑤燔嚽瓣懪璧厥且粋€中生代的生油坳陷,具有多套生儲蓋組合,主要勘探目的層為白堊系、侏羅系和三疊系,其次為第三系。1952年開始勘探工作。1987年該油田因枯竭而廢棄。1995年在大宛齊構造上見工業油氣流。1997年底以來,先后在克拉2井、克拉3井、依南2井獲高產工業油氣流,使庫車前陸盆地的勘探工作進入了一個新的階段。
庫車前陸盆地的地表構造由北向南可以劃分為7個構造帶:Ⅰ.北部邊緣沖斷帶;Ⅱ.東風背斜帶;Ⅲ.北部背斜帶;Ⅳ.拜城-陽霞向斜帶;Ⅴ.南部背斜帶;Ⅵ.西南雁列背斜帶;Ⅶ.南緣剪切伸展構造帶。這些構造帶是新第三紀-第四紀統一的南北向水平擠壓作用的產物,是庫車再生前陸逆沖帶由北向南漸次擴展的結果。
克拉蘇構造帶位于庫車前陸盆地中部北側,主要是根據地震剖面確定的地下構造,它對應著地表構造的東風背斜帶、北部背斜帶和拜城-陽霞向斜帶??死K構造帶西起卡普沙良河西約15km,東至克孜勒努爾溝東側15km,北起東風背斜帶南側向斜,南抵拜城-陽霞向斜帶北部,即東經81°30′~83°29′和北緯41°50′~42°08′所圈定的范圍。
2克拉蘇構造帶的構造特征
2.1克拉蘇構造帶的地面構造
克拉蘇構造帶的地面構造由南、北兩個背斜帶組成,北背斜帶自西而東由庫姆格列木背斜、巴什基奇克背斜和坎亞肯背斜構成。南背斜帶自西而東由吐孜瑪扎背斜、喀桑托開背斜、吉迪克背斜構成。上述各背斜均以N80°E左右的走向呈直線狀延伸,其首尾相連或稍有錯開,只有喀桑托開背斜的中段呈向南凸出的弧形(圖1)。地表所見的這些背斜以斷層傳播褶皺(faultpropagationfold)[2]為主,其次為斷層傳播滑脫混生褶皺(hybridfaultpropagation/detachmentfold)[3]、滑脫褶皺(detachmentfold),還有少量斷層轉折褶皺(fault-bandfold)[4]。上述不同類型的褶皺在空間上相互轉化。
庫姆格列木背斜為一斷層傳播褶皺,中段和東段屬于典型的斷層傳播滑脫混生褶皺。背斜核部斷層構造發育,但背斜的東、西兩個傾狀端保存完整。背斜西段傾向北的陡傾逆斷層,是由形成斷層傳播背斜的緩傾逆斷層,從斷層端線向背斜的前翼打開形成的正向突破斷層。中段、東段傾向北的陡傾逆斷層,是由形成斷層傳播滑脫混生背斜的緩傾逆斷層,從斷層端線或斷坡上的某一點向背斜的后翼打開形成的反向突破斷層(表1,圖1,圖2a)。
Fig.1SimplifiedstructuremapofKelasutectoniczone
1.逆斷層;2.深部背斜;3.地表背斜;4.淺部正向、反向斷層傳播褶皺;
5.淺部斷層轉折褶皺;6.淺部滑脫褶皺;7.深部被動頂板雙重構造;
8.深部斷層轉折褶皺;9.深部斷層傳播褶皺;10.淺部斷層傳播滑脫混生褶皺;
11.深部被動頂板雙重構造和突發構造
巴什基奇克背斜是一典型的斷層傳播褶皺,南翼地層直立或高角度南傾,北翼地層向北緩傾。背斜軸部發育的北傾逆斷層,是形成該斷層傳播褶皺的逆斷層從斷層端線向背斜前翼打開形成的突破斷層(表1,圖1,圖2d)。
a.庫姆格列木背斜東段剖圖;b.坎亞肯背斜中段剖面圖;c.喀桑托開背斜中段剖面圖;
d.巴什基奇克背斜中段剖面圖;e.吐孜瑪扎背斜中段剖面圖
坎亞肯背斜是巴什基奇克背斜的東延部分,總體上為一滑脫褶皺,但其西段為斷層傳播滑脫混生褶皺,反映了褶皺類型在空間上沿走向的轉化。坎亞肯背斜核部發育的傾向南、傾角陡的逆斷層是反沖斷層,與巴什基奇克背斜核部發育的正向突破斷層具有不同特征。盡管它們在走向上相連,但并非是一條斷層。通過剖面研究推測坎亞肯背斜的滑脫層為侏羅系上部的泥巖或中部煤層,但西部較淺,東部較深(表1,圖1,圖2b)。
吐孜瑪扎背斜是一個南翼陡傾、北翼緩傾的斷層傳播褶皺,背斜核部、向北陡傾的逆斷層是由隱伏于地下的緩傾逆斷層從斷層端線(faulttip)向背斜核部打開的正向突破斷層(圖1,圖2e)。由于強烈的擠壓作用,使沿斷層分布的下第三系膏泥巖組合發生底辟作用,形成鹽穿刺構造,在背斜的東端甚至引起上盤第四系西域組地層的直立或倒轉(表1)。
喀桑托開背斜西段是典型的斷層傳播滑脫混生褶皺,西端和中段皆為斷層傳播褶皺,東段為斷層轉折褶皺。背斜的中段發育規模較大的正向突破斷層和和規模較小的反向突破斷層,使背斜的中段有較大的位移量而呈向南凸出的弧形,形成斷層傳播褶皺(圖2c),而背斜的西段由于運動受阻形成了典型的斷層傳播滑脫混生褶皺。東段因位移向南傳遞而形成斷層轉折褶皺(表1,圖1)。
吉迪克背斜表現為向南逆沖的緩傾盲斷層控制的斷層轉折褶皺。由地面出露的背斜平頂寬度以及兩翼地層產狀,結合地震剖面中所表現出的下盤斷坡、上盤斷坡反射特征,確定吉迪克背斜的地面構造是由發育于康村組底部或吉迪克組頂部的逆斷層所形成的斷層轉折褶皺(表1,圖1)。
2.2克拉蘇構造帶的地下構造
克拉蘇構造帶的地下構造是由被動頂板雙重構造(passive-roofduplex)和相互疊置的斷層轉折褶皺構成的復雜構造帶,從未出露地表??死K構造帶的地下構造為兩個大型構造,即克拉蘇背斜和巴深背斜。
2.2.1克拉蘇背斜
克拉蘇背斜的中、西段位于地面的北背斜帶和南背斜帶之間的向斜帶之下,主要為被動頂板反向逆斷層和一系列較大規模的臺階狀逆斷層構成的被動頂板雙重構造(構造三角帶)[5,6,7],在克拉2井附近還發育突發構造(popup)[8](圖3,圖4)。東段位于喀桑托開背斜、吉迪克背斜之下,主要為簡單的斷層轉折褶皺或相互疊置的斷層轉折褶皺構成(圖1,表1)。克拉蘇背斜西段的臺階狀逆斷層F4—F7的斷距(即F4、F5、F6、F7斷距之和)為13.5~21.25km,背斜高度為5006~7148m,背斜頂部下第三系底的埋深為2362~4089m,其中有兩個高點,一個高點在BC95198.5線上,埋深2362m,即克拉1井的構造高點,另一個高點在BC95179線上,埋深2562m,即克拉4構造高點。在BC95179線(圖3)上,克拉蘇背斜主要受斷層F4、F5、F7控制,斷層傾角28°~30°。F4下盤斷坡切過下第三系下部、白堊系和侏羅系的上部,后斷坪在侏羅系中部,中斷坪在下第三系中,因受F5侵位變形而呈背形。F5和F7下盤斷坡也切過下第三系下部、白堊系和侏羅系,F5的后斷坪可能位于侏羅系的底部,F5受F7侵位而變形。在BC95198.5線上,克拉蘇背斜受斷層F4、F5、F6、F7控制,斷層F4、F5傾角22°左右,下盤斷坡切過下第三系的下部、白堊系和侏羅系。斷層F6、F7傾角25°左右,下盤斷坡切過的地層也為下第三系下部、白堊系和侏羅系。
Q.第四系;N1k.上第三系康村組;N1j.上第三系吉迪克組;E.下第三系;K.白堊系;PreK.前白堊系;T5.上第三系康村組底界;T6.上第三系吉迪克組底界;T7.下第三系膏鹽頂界;T8.下第三系膏鹽底界;T8-2.白堊系底界;F0、F2、F12、F3、F4、F5、F7、F8為斷層編號
克拉蘇背斜中段的臺階狀逆斷層F4—F7的斷距為12.75~15.25km,背斜高度為4185~5510m,背斜頂部下第三系底的埋深為3552~4198m,背斜高點在BC95226線和BC95230線上,埋深分別為3552m和3573m。在BC95230線,克拉蘇背斜主要由逆斷層F4、F5、F7(斷層傾角28°左右)與反向逆斷層F0所構成的被動頂板雙重構造和斷層F4與反向逆斷層F24所構成的突發構造共同控制(圖4)。
Q.第四系;N2k.上第三系庫車組;J.侏羅系;F42、F24、F34為斷層編號,其它代號與圖2相同
克拉蘇背斜東段是由F4和F7所構成的斷層轉折褶皺(圖1),斷層下盤斷坡切過下第三系下部、白堊系和侏羅系地層,傾角28°左右,斷距較?。?lt;10km),背斜隆升的高度也較?。?lt;3500m)。
研究表明,斷層斷距、背斜高度及下第三系底界T8的埋深在走向上的差異較大,反映了其變形在走向上的不均勻性,背斜隆升的高度受斷層的數量,斷層傾角和斷距的大小等因素共同控制。
2.2.2巴深背斜構造
巴深背斜構造是位于巴什基奇克背斜和坎亞肯背斜之下的深層構造(圖1),從未出露地表。背斜西段是由向南逆沖的臺階狀逆斷層F2、F13和被動反向逆斷層共同控制的斷層傳播褶皺和斷層轉折褶皺所組成。在測線BC95230線(圖4)上,巴深背斜是由斷層F2和被動反向逆斷層所控制的斷層傳播褶皺。斷層F2巖切了下第三系的下部、白堊系和侏羅系的頂部,斷距近7km。背斜東段是向南逆沖的一系列臺階狀逆斷層F4、F5、F6、F7、F8和被動反向逆斷層F0所組成的雙重逆沖構造(圖5)。這里背斜隆升很高,白堊系和部分侏羅系出露地表,陽霞組上部煤層反射面(T8-2″)可形成圈閉。
J2-3.中、上侏羅統;J1.下侏羅統;PreJ.前侏羅系;
T8-2″.下侏羅統陽霞組煤層的頂界;T.三疊系;
PreT.前三疊系;其它代號與圖3、圖4相同
克拉蘇構造帶是由淺部和深部兩個層次的構造組成的,二者的構造特征不同,上、下不同層次的構造具有不一致性。淺部層次的構造主要表現為斷層傳播褶皺、斷層傳播滑脫混生褶皺。在變形較強的地段的斷層傳播褶皺前翼或后翼發育突破斷層,出露于地表的斷層都屬于這類斷層,它們的位移規模較小,走向上有時具有不連續性,即使在走向上相連的斷層,也并非同一條斷層,有的地段屬于正向突破斷層,有的地段則屬于反向突破斷層(如庫姆格列木背斜核部的斷層)。深部層次的構造主要表現為發育有被動頂板反向逆斷層的雙重逆沖構造、突發構造和斷層轉折褶皺,這些構造在走向上是相互轉變的,不同地段的構造特征各不相同。形成深部克拉蘇背斜的臺階狀逆斷層規模較大,但從未出露地表。背斜隆升的高度在走向上的不同地段差異較大,主要受斷層的數量、斷層的傾角、斷距的大小及斷層發育的層位等因素的共同控制。
3構造與油氣分布的關系
前陸盆地是世界上油氣資源最豐富的一種盆地類型,也是世界上最早從事油氣勘探與開發的地區之一。然而,由于前陸盆地的構造變形相當復雜,地震剖面質量較差,就全球前陸盆地的數目來說,油氣勘探獲得重大突破的也占少數,這就證明了前陸盆地的前陸逆沖帶油氣成藏具有其
特殊規律,必須把前陸盆地向前陸逆沖帶演化的動態過程與供烴、運移、聚集成藏以及改造破壞相結合,找出構造與油氣關系的實質。
3.1斷裂是烴源巖排烴的有效機制
近年來的統計表明,烴源區烴源巖的斷裂程度越高,盆地的油氣豐度越高,說明了斷裂作用對烴源巖排烴的促進作用。從烴源巖排烴機理上,斷裂可以作為初次運移的有效通道,加強或提高烴源巖排烴效率[9]??死K構造帶形成于康村期(16.9Ma),直到西域期斷裂仍在活動(圖3),但斷裂活動最強烈的的時期為庫車期(5.3Ma)-西域期(2.5Ma),而本區中生界烴源巖的生油高峰在上新世早期[9],顯然烴源巖的主生烴期與構造運動最強烈時期相匹配。
3.2斷裂是油氣運移的通道
克拉蘇構造帶的三疊系、侏羅系烴源巖自白堊系末期開始生油,漸新世末期進入生油高峰,上新世早期生油結束。可見生油時期與斷裂開始活動的時間相匹配,克拉蘇構造帶的斷裂應該是油氣運移的良好通道。然而,油氣的運移不僅僅受斷裂活動與生油時期是否匹配的影響,而且還受斷裂切過地層的巖性和斷層傾角等因素的控制。
克拉蘇構造帶目前勘探的目的層主要是下第三系膏泥巖之下的下白堊統上部砂巖,在這套很
好的儲層之下有巨厚的泥巖(>570m),就是說在三疊系、侏羅系生油層與儲層之間有一套蓋層??死K構造帶中被動頂板雙重構造的斷裂無疑切到了生油層,這些斷裂可以作為油氣運移的通道。但必須注意,與斷裂作用相伴隨的被動頂板雙重構造的每一巖片都可以看作斷層轉折褶皺,其上盤斷坡對油氣的運移并非有利,特別是在儲層與生油層之間存在巨厚泥巖蓋層的情況下(圖6)。當斷層傾角較陡時(≥30°),斷坡處斷層切層特征顯著,斷層在泥巖中的路徑較短,有利于油氣在斷層中的運移。而當斷裂傾角較緩時(≤20°),斷坡處斷層切層特征不明顯,斷層在泥巖中的路徑較長,加上泥巖本身的封堵性較好,對油氣的運移就十分不利。由地震剖面解釋發現??死K構造帶的西段(BC95179線,克拉4井附近)、中段(BC95226線,克拉2井附近)和東段(DQ95183線,克拉3井附近)斷層的傾角較大(30°±)(圖3,4),而中西段(BC95198.5線,BC94195線,克拉1井,克參1井附近)斷層的傾角較小(20°±)??死K構造帶中段克拉2井附近比東段、西段多了構成突發構造的斷層F24、F34(圖4),它們是重要的導油構造,主要儲層下白堊統上部砂巖的氣測顯示良好,氣層厚度達幾百m,已成為我國少有的大型天然氣田,所以克拉蘇構造帶的?卸偽榷魏臀鞫胃欣K淙豢死?井也打到了工業油氣流,但主要儲層下白堊統上部砂巖的油氣顯示并不好,工業氣流主要產在這套砂巖與下第三系膏泥巖之間的鈣質礫巖和膏泥巖的粉砂巖夾層中,證實了克拉蘇構造帶的某些地段導油通道并不十分暢通,這也給予了我們新的啟示,下一步不僅繼續勘探下第三系膏泥巖之下的下白堊統上部儲層,而且應該把目光轉移到下白堊統厚層泥巖之下的侏羅系儲層中,尋找自生自儲型油氣藏。
3.3斷層相關褶皺是最有利的構造圈閉
前陸盆地內的主要圈閉有構造圈閉、地層圈閉、巖性圈閉和混合圈閉[8]。但斷層相關褶皺圈閉是前陸盆地內最普遍也是最重要的一類圈閉??死K構造帶的地下構造主要是被動頂板雙重構造和斷層轉折褶皺,其生儲蓋組合齊全,導油構造發育,構成了本區最有利的圈閉。被動頂板雙重構造由多個巖片組成,每個巖片都可以形成獨立的圈閉。
3.4突破斷層對油氣藏的破壞作用
克拉蘇構造帶的地表構造主要為斷層傳播褶皺、斷層傳播滑脫混生褶皺和滑脫褶皺,這些褶皺的突破斷層非常發育,現在地表出露的斷層都屬于這種類型。突破斷層使上述斷層相關褶皺形成的構造圈閉中發育的油氣資源遭到破壞。目前地表出露的大量油苗就是最好的證明。
基金項目:本文由國家“九五”重點科技攻關項目(96111010104)和“九五”重點科技攻關項目補充專題(96111補21)共同資助
摘要 煤與瓦斯突出是一種復雜的構造與物理現象,外力誘發“煤與瓦斯突出”,就如同突然打開了可樂瓶蓋,煤層中蘊蓄的一氧化碳等有害氣體攜帶著煤與碴石驟然涌出,躲避不及的人們可能被掩埋,高濃度的瓦斯迅速充盈巷道,空氣中的氧氣迅速降到不能保障人類生存的12%以下,無法避開的人們因缺氧窒息而死。此時如果有電器火花或其他細微的明火,又可能導致燃燒或爆炸、擴大危害。本文首先闡述了煤和瓦斯突出的巨大危害,其次,分析了煤與瓦斯突出的預兆和地質構造對煤和瓦斯突出的影響,最后,就煤與瓦斯突出的一般規律提出了看法和建議。
關鍵詞 地質構造;煤和瓦斯突出;影響
0 引言
“煤與瓦斯突出”在近年來瓦斯事故中比例趨升,危害極大。目前國際上還沒有找到有效的防治“煤與瓦斯突出”的辦法,隨著開采深度的加大,“煤與瓦斯突出”事故呈持續上升趨勢我國50%左右的煤礦是高瓦斯礦井,60%~70%的煤礦是在復雜和極復雜的構造條件下進行開采的。因此,做好煤與瓦斯突出預測預報,不僅對提高礦井的經濟效益,而且對提高礦井的安全和社會效益有著重大的現實意義。本文就地質構造對煤和瓦斯突出的控制作用進行深入的探討。
1 煤和瓦斯突出的巨大危害
煤與瓦斯突出是一種復雜的構造與物理現象,外力誘發“煤與瓦斯突出”,就如同突然打開了可樂瓶蓋,煤層中蘊蓄的一氧化碳等有害氣體攜帶著煤與碴石驟然涌出,躲避不及的人們可能被掩埋,高濃度的瓦斯迅速充盈巷道,空氣中的氧氣迅速降到不能保障人類生存的12%以下,無法避開的人們因缺氧窒息而死。此時如果有電器火花或其他細微的明火,又可能導致燃燒或爆炸、擴大危害。以某省為例,統計數據顯示,2009年該省發生的煤礦事故中,瓦斯事故67起,死亡200人。在各類事故中,瓦斯事故起數雖然位居第二,但每起瓦斯事故的平均傷亡人數卻高居榜首。統計數據還顯示,“煤與瓦斯突出”事故的危害性日趨嚴重。湖南煤業2 000個左右的礦井中,有高瓦斯礦井900個,占礦井總數的43%,其中突出礦井約有400個占19%。2005年至209年,該省發生的173起重特大煤礦事故中,死亡1 026人。其中重大事故149起、死亡664人,重大事故中瓦斯爆炸34起、死亡170人,煤與瓦斯突出58起、死亡288人,瓦斯窒息17起、死亡67人;特大事故24起、死亡362人,其中瓦斯爆炸6起、死亡85人,煤與瓦斯突出11起、死亡179人。
2 煤與瓦斯突出的預兆
煤與瓦斯突出的預兆分為無聲預兆和有聲預兆兩類。
2.1 無聲預兆
1)煤層結構變化,層理紊亂,煤層由硬變軟、由薄變厚,傾角由小變大,煤由濕變干,光澤暗淡,煤層頂、底板出現斷裂,煤巖嚴重破壞等;2)工作面煤體和支架壓力增大,煤壁外鼓、掉碴、煤塊進出等;3)瓦斯增大或忽小忽大,煤塵增多。
2.2 有聲預兆
煤爆聲、悶雷聲、深部巖石或煤層的破裂聲、支柱折斷等。每次突出前都有預兆出現,但出現預兆的種類和時間是不同的,熟悉和掌握預兆,對于及時撤出人員、減少傷亡具有重要的意義。
3 地質構造對煤和瓦斯突出的影響
煤與瓦斯突出基本特征有:突出的煤向外拋出距離較遠,具有分選現象。拋出的煤堆積角小于煤的自然安息角。拋出的煤破碎程度高,含有大量的塊煤和手捻無粒感的煤粉。有明顯的動力效應,破壞支架,推倒礦車,破壞和拋出安裝在巷道內的設施。有大量的瓦斯涌出,瓦斯涌出量遠遠超過突出煤的瓦斯含量,有時會使風流逆轉。
3.1 地質構造對煤物理力學性質的影響極其嚴重
主要通過構造煤的發育程度及分布范圍表現出來。我們以某礦區為例,與北部5對礦井相比,南部3對礦井構造煤的發育非常明顯,非常普遍。觀測表明,南部3對礦井在斷層附近及向、背斜軸部,構造煤普遍發育;在非構造帶由于南部3對礦井距離煤層底板1.5m~2.0m處的夾矸厚度只有北部5對礦井的0.3~0.5倍,巖石力學強度嚴重降低,在較強烈的地質構造影響下,在煤層內部發生大面積的層滑構造。這是一種煤層層位不發生錯動,但煤層頂底板發生相對位移的層間滑動構造,厚度較小的夾矸由于與上、下煤層的粘結力弱常常發揮滑動面的作用。
3.2 地質構造對地應力的控制作用
地質歷史時期的燕山和雪中喜山2次主要構造運動六礦井田疊加,造成南部3對礦井地應力明顯偏大。六礦地應力實測值表明,重直應力為金尼克理論值的1.05~1.78倍,而水平應力為金屬尼克理論值的2.69~4.76倍,且分布很不均勻。應力實測值還表明六礦井田煤系地層內存在較大剪應力。殘余構造應力的存在起到了激發突出的作用,極大地增加了煤與瓦斯突出的危險性。計算結果表明,六礦井田內磚瓦向壓縮狀態煤體的彈性潛能約為與瓦斯內能的4倍,是破碎煤體、激發突出的主要動力,為煤與瓦斯突出主要激發因素。
4 煤與瓦斯突出的一般規律
1)突出與地質構造的關系,突出多發生在地質構造帶內,如斷層、褶曲和火成巖侵入區附近。
2)突出與瓦斯的關系,煤層中的瓦斯壓力與含量是突出的重要因素之一。一般說來,瓦斯壓力和瓦斯含量越大,突出的危險性越大。但突出與煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力之間,沒有固定的關系。瓦斯壓力低、含量小的煤層可以發生突出;反之,瓦斯壓力高,含量大的煤層也可能不突出,因為突出是多種因素綜合作用的結果。
3)突出與地壓的關系,地壓愈大,突出的危險性愈大。當深度增加時,突出的次數和強度都可能增加;在集中壓力區內突出的危險性增加。
4)突出與煤層構造的關系,煤層構造主要指煤的破壞類型和煤的強度。一般情況下煤的破壞類型愈高強度愈小,突出的危險性愈大。故突出多發生在軟煤層或軟分層中。
5)突出與圍巖性質的關系,若煤層頂底板為堅硬而致密的巖層且厚度較大時,其集中應力較大,瓦斯不易排放,故突出危險性愈大;反之則小。若頂底板中具有容易風化和遇水變軟的巖層時,將減少突出危險性。
6)突出與水文地質的關系,實踐表明,煤層比較濕潤,礦井涌水量較大,則突出危險性較小;反之則大,這是由于地下水流動,可帶走瓦斯,溶解某些礦物,給瓦斯流動創造了條件。
7)突出具有延期性突出的延期性變化就是震動放炮后沒有誘導突出而相隔一段時間后才發生突出。其延遲時間從幾分鐘到幾小時。
5 結論
地應力、瓦斯、煤體結構性能這三者與地質構造有直接的聯系,斷裂等地質構造的形成又和構造應力不可分割,活動斷裂構造又制約著構造應力場的分布,因此,礦區應力的分布情況對瓦斯含量、瓦斯壓力、煤體的破壞等都有一定控制作用。
摘要 高平市是山西省煤炭資源大市,研究區內地質構造活動與新構造運動對安全合理的開發市內煤炭資源起著重要的作用。本文通過收集整理前人的工作資料,對區內地質構造情況進行了總結和研究。
關鍵詞 煤炭資源;地質構造;新構造運動
1 地理位置及交通
高平市屬晉城市所轄,位于山西省東南部,地處太行山西南緣,東與陵川縣接壤,西連沁水縣,北依長子縣、長治縣,南與澤州縣交界。地理坐標為東經111°42'~113°09',北緯35°39'~36°59'??偯娣e約946km2。
區內交通便利,太焦鐵路、207國道、長晉二級公路、沁輝公路等主干交通線從本區通過,多數煤礦均設有運煤專線與太焦鐵路相接,各鄉鎮均有公路和主干線相連,大多數村莊均可通汽車。
2地質構造
高平位于華北地臺呂梁―太行斷塊的東南部,主體構造格架是沁水塊坳南端東側的NNE向晉獲褶斷帶。晉獲褶斷帶南起山西省晉城市南、北抵河北省獲鹿,延長數百公里,影響寬度幾公里至十幾公里,褶斷帶總體走向為NNE20―25°,呈明顯的線狀延伸,主要由褶皺和斷裂兩種構造類型組成。區內主要構造特征簡述如下:
高平市構造綱要圖(1:200 000)
1)張家莊―宋家山背斜
該背斜為晉獲褶斷帶的西緣,走向北東20°,區內延伸長度17km,具明顯的線狀特征。該背斜由張家莊背斜,南陳背斜、高廟山背斜,宋家山背斜組成,局部地段被第四系松散層覆蓋。褶皺兩翼卷入地層為奧陶系、石炭系、二迭系地層。北西翼傾角5°~7°,南東翼傾角5°~30°。局部可達35°以上,兩翼極不對稱,軸面傾向北西西,傾角較大,近于直立。該背斜西北翼發育小型構造,其規模較小。
2)高平隱伏向斜
高平隱伏向斜夾于路家山―界牌嶺隱伏背斜與張家莊―宋家山背斜之間,其形態受兩者制約。零星出露二迭系地層,該向斜兩翼較陡,核部平緩,總體呈傾向北西西的盆狀構造。
3)路家山―界牌嶺隱伏背斜
該隱伏背斜南部走向約NNE20°,北部走向約NNE25°,南部緊閉,北部寬緩,兩翼不對稱,軸面傾向北西西,局部發育斷層,落差小于50m。
4)七佛山―游仙山向斜
七佛山―游仙山向斜為晉獲褶斷帶的東緣。
七佛山向斜,軸部展布于七佛山山脊,走向NNE25°,區內長度5.75km向東北延伸入長治縣。核部地層為二迭系上石盒子組灰白色厚層狀含礫石英砂巖。北西翼傾角8°~20°,南東翼傾角5°~14°,兩翼不對稱,軸面傾向北西西,軸跡向北東傾伏,該向斜為―開闊平緩的線狀向斜,北部褶曲明顯,南部較弱。
游仙山向斜,展布于游仙山北部上韓莊西,走向NNE25°,核部地層為二迭系上石盒子組杏黃色泥巖。北西翼傾角18°~25°,南東翼傾角8°~10°,兩翼不對稱,軸面傾向北西西,傾角較大。
5)莒山背斜
分布于河西鎮南部莒山一帶,走向NNE30°,區內延伸長度2.7km,向南延伸至澤州縣。核部地層為二迭系上石盒子組砂巖、泥巖,北西翼傾角10°左右,南東翼傾角6°~15°。
6)莒山向斜
分布于河西鎮南部莒山一帶,走向NNE30°。核部地層為二迭系上石盒子組砂巖、泥巖、北西翼傾角6°~15°,南東翼傾角3°~12°。在市境西北發育一正斷層――釜山正斷層,斷層走向40°~75°,傾向310°左右,斷距50m~90m,延長約8.5km,兩盤巖性為二疊系地層。
3 新構造運動
新構造運動是指第三紀以來的構造運動。高平處于華北地臺山西斷隆的太行山塊拱與沁水臺凹的過渡地段,差異性升降運動是境內新構造運動的主體。第三紀以來,境內總體遭受剝蝕,體現上升運動的特征。但丹河河谷曾呈現微弱的相對下降特征,屬次級上升運動。
區內多數地區缺失第三系上更新統地層和第四系下更新統地層。而上更新統地層存在于丹河河谷、谷地;中更新統地層分布于山坡和谷地;屬沖積、洪積成因類型。上更新統黃土分布山頂至溝谷,形成全新統地層僅分布于現代河床。由此而知,測區從第三紀開始處于凹陷帶,沉積了洪積、坡積黃土。上更新世以后隆起,由于水流的切割造成不同的沖溝形態。
高平屬黃河水系丹河支流上游,而地貌卻是平緩的山間盆地,河流曲折。似老年期河流特征。但其河床的橫斷面卻為“V”字型峽谷,呈幼年期河流特征。特別是區外順河谷南下,幼年期河流特征更加明顯,河谷深切,懸崖絕壁,相對高差高達百米。因此可知高平在喜馬拉雅期為先下降沉積而后又上升隆起的構造運動。在區域上屬次級上升區。
4 地震
高平以東為山西中隆起區與華北新拗陷分界地帶,以西為汾河地塹。該兩地帶均為中國東部地震活動帶,而境內處于兩個地震活動帶之間,有感地震較為頻繁,但強震次數較少,屬相對穩定區。
自有記載以來(1177年~1969年),大于4級的強震幾乎沒有,而小于4級有感地震曾發生數十次。而周邊地區武鄉、黎城、和順、修武、焦作都發生過強震,其震波或強或弱波及本區,對區內產生過一定的破壞作用。
根據《中國地震動參數區劃圖》(2001),高平市地震動峰值加速度0.05g。根據《中國地震綜合等震線圖》(1991年),本區地震裂度為Ⅵ度。
摘要:影響開采煤礦的重要因素之一就是煤層厚度,如果煤層厚度過薄,就會制約采掘的正常進行,造成比例失調,提高生產成本,降低工作效率,及降低井田煤炭儲量等。文章主要分析了褶皺構造、斷層構造,以及巖漿入侵等地質構造對煤層厚度的影響。
關鍵詞:地質構造;褶皺;斷層;巖漿侵入;煤層厚度
合理測算煤層厚度非常重要,準確的測算數據不僅能夠正確地計算煤炭儲量,還可以比較科學合理地布置采掘工程。因此,在生產過程中要盡可能正確地鑒別煤層厚度變化的地質特征,借此來正確預測煤層厚度的變化規律,進而可以合理而充分地開采和利用煤炭資源。地質構造對煤層厚度的影響不可忽視,地質構造可以分為褶皺構造、斷層構造、巖漿入侵。
一、影響煤層厚度的因素之一:褶皺構造
因地殼的運動使巖層長期在水平方向受擠壓下產生塑性變形,形成的構造狀態為波狀彎曲,被稱為褶皺構造。它對煤層厚度的影響較明顯,這是因為煤層本身較松軟,容易受構造應力的影響,發生塑性流動、變形,產生局部的煤層加厚,或變薄,或尖滅等。
另外,在垂直壓力作用下,褶皺構造的變動造成褶曲軸部壓力比兩翼大,兩翼煤層增厚的同時,背斜軸部煤層厚度變??;而水平擠壓力,使褶曲兩翼受力比軸部大,在煤層形成褶皺時,煤層從壓力大的地方向壓力小的地方發生塑性流動,形成背、向斜軸部有較厚的煤層,兩翼煤層卻稀薄,甚至呈串珠狀或者藕節狀。煤層厚度構造變化一般存在于發生過劇烈褶皺的煤田,主要因為不對稱、不協調和擠壓緊密的褶皺,或者大型褶皺中次級波狀小褶皺,或者撓曲轉折端。
在縱彎褶皺應力的作用之下,向斜核部的煤層厚度會明顯增加,背斜頂部的煤層厚度也會相應加厚,然而翼部的煤層則相應變??;在橫彎褶皺應力的作用之下,向斜槽部煤層厚度會明顯增加,背斜頂部的煤層厚度則會相應減少。
在后期地質構造褶皺等的影響下,煤層發生朔性流動,即揉皺、搓碎和鏡面滑動等,造成部分煤層增厚,而另一部分變薄,在剖面及平面上都呈現出彎曲形態,并伴隨不可采的段或點,且走向上也呈不規則變化,構造軸部增厚,翼部煤層變薄甚至消失,一般則沿褶皺傾伏的方向形成一條構造壓薄帶,給煤層的開采增加難度。在一些因褶皺破壞含煤率比較低的煤層,褶皺反常翼的煤層甚至達不到可采的厚度。
二、影響煤層厚度的因素之二:斷裂構造
與褶皺構造對煤層厚度的影響相比,斷裂構造的影響相對輕微。它對煤層厚度的影響具體表現在斷層分布、斷層產狀以及斷層性質等方面,進而影響到煤層厚度、煤層深度變化以及煤層空間分布情況等方面。斷裂構造將原本連續的煤層“強行折斷”,不僅提高了煤炭的開采難度,更提高了開采成本;同時,煤層的斷裂地帶常常存在規模各異的薄煤層與厚煤層,過多的薄煤層無疑會影響煤炭開采效率。
褶曲伴生(即,褶曲是主構造而斷層是伴生構造)的煤炭斷層是嚴重影響煤層的一類斷層之一。具體分析:(1)如果背斜是當主構造,那么斷層層面則表現為張性裂隙,該裂隙不僅斷層的破碎帶比較寬,而且具有較大的含水量,同時,在拉應力的作用與影響之下,煤層頂板非常容易出現破碎現象;(2)如果向斜是主構造,那么斷層層面則表現為閉合性裂隙,該裂隙斷層的破碎帶比較狹小,具有相對較好的膠結性,所以通常具有較小的含水量,拉應力對煤層頂板產生的影響也較為輕微。
(一)逆斷層構造
逆斷層構造主要表現為“z”型或者反“z”型的剖面,因此比較容易識別。它對煤層厚度的影響主要表現為:在應力的作用下,它把煤層的底板或者頂板折斷,隨后破壞力會沿著煤層的薄弱面運移,直至消失,在該作用力的影響之下,煤層的受力區域會變薄或者消失。
(二)層間滑動構造
層間滑動引起的煤層厚度變化煤系地層受側向擠壓后,柔性的軟巖層如煤層等便產生柔性流動或層間滑動形成類似雞窩狀的煤層。一般來說,層問滑動引起的煤層的變化特征表現為以下兩點:煤層內的滑動鏡面發育被原生構造所破壞;煤層灰分獲得提升。
相鄰煤層之間或者相鄰于巖層的煤層中通常是滑動構造所處的位置。層問滑動尤其是煤層頂底板相鄰巖層內部的層間滑動會向煤層施加剪切擠壓應力,進而導致煤層的厚度在擠壓作用下“變薄”。變化起伏的滑面不僅會侵蝕煤層構造,還因此產生新的滑褶構造,使煤層受到嚴重的擠壓,并出現揉皺變形等現象。
根據滑動構造對煤體破壞方式及結果的不同,將煤層厚度的變化劃分為:
1.剪切壓薄型:煤層頂板或者底板滑動會產生剪切應力作用于位于剪切帶的煤層,進而產生一組剪裂面并與滑面相交,相應地,位于剪裂面兩側的煤層會滑落移動,最終改變煤層厚度和煤體結構。
2.滑動切蝕型:低角度順層或者斷層的層間滑動構造面出現輕微角度變化通常會切蝕煤層,并使之逐漸變薄。
3.滑褶穿刺型:煤層和相鄰巖層發生滑褶作用,造成頂、底板對煤層的穿刺擠壓,煤層形態不規則,厚薄突變,伴有局部的分叉合并現象,或煤層內出現外來巖石透鏡體。煤層的原生結構基本上不保存,呈碎裂狀、鱗片狀。
三、影響煤層厚度的因素之三:巖漿侵入
在我國,近1/3的煤礦的含煤層中出現巖漿侵入現象。一方面,巖漿侵入煤層破壞了煤層的連續性和完整性,降低煤的可開采總量;另一方面,巖漿接觸煤層后會使其燃燒變質,降低其粘性,提升器灰分量,甚至天然焦炭,喪失工業價值。一言以蔽之,巖漿侵入會對煤層產生諸多不利的影響:破壞煤層、促使煤炭變劣、影響煤炭開采等。所以,在影響煤礦建設生產的諸多因素中,巖漿侵入成首當其沖。然后需要注意的是,在部分礦區,煤層在受到巖漿侵入作用之后,在熱變質的作用之下,增加了煤炭品種,某些變質輕微的煤炭成為了具有很高商業價值的煉焦煤。
巖漿的侵入一般會在很大程度上改變煤層的原始結構、煤層形態、煤層厚度等。如果巖漿侵入明顯,則煤質的破壞就非常嚴重,甚至吞食整個煤層,使其煤變成天然焦炭,嚴重影響煤炭開采。根據巖漿入侵煤層分其為兩層甚至更多,侵入部位也不同,可分巖漿入侵為四種類型:頂板侵入型、中間侵入型、底板侵入型、頂底板侵入型??偟恼f來,巖漿侵入的規模、巖性及產狀都對煤層的破壞程度有影響。
巖漿侵入煤層、吞蝕煤層,使煤層厚度變薄,是根據侵入規模的大小、形態和部位,同時增加了煤層結構的復雜程度,出現了無規則狀煤層或者類似層狀的煤層,并且夾矸變多。煤層焦化最為嚴重的區域是巖漿侵入與煤層剛開始接觸的區域。該區域的煤炭不僅沒有光澤,而且堅硬致密;將其敲碎后會發現煤炭的斷口大多呈現出粗齒狀,被形象地稱之為“犬齒煤”。
四、結語
綜合看來,褶皺構造、斷裂構造和巖漿侵入對煤層厚度產生影響最大的三種地質構造形式,其中,巖漿侵入對煤層的破壞性最大,需要多加關注。
摘要:文章介紹了安順煤礦的地理位置及區域地質和M9煤層情況,針對煤層瓦斯分布是受地質因素的控制,提出用地質學的方法研究煤體中瓦斯賦存和分布規律,并運用這些規律為煤炭安全生產服務的一門新興的邊緣學科。
關鍵詞:煤礦地質構造;瓦斯地質;技術創新;區域地質
一、概述
安順煤礦位于貴州省安順市北14公里。行政區劃屬安順地區普定縣白巖區窩子鄉、貓洞鄉、安順縣蔡管區跳蹬鄉所轄。地理座標:東經105°50'37.5”,北緯26°20'00”至26。23'45”,東部與轎子山井田平橋井毗鄰,倒堆寨,大洞口、本寨、各什一線。呈長7公里,寬4公里的邪棱形,面積32平方公里,實際勘探面積19平方公里。
井田交通方便。與其毗鄰的轎子山礦已建成安順轎子山準軌鐵路專用線。起自安順站,終止于轎子山礦,全長20.41公里,為工業企業標準3級線,于1971年建成通車。離規劃的大洞口井筒位置最近距離為3公里。目前年貨運量僅60萬噸,尚有較大的貨運潛力。
井田最高點為燈籠山,海拔標高1703.60米,最低點為磨石河與右仲河的交匯處,河床海拔標高1298米,相對高差200至400米。
井田主體為斷塊構造低中山,峰面海拔標高1650至1700米;井田南部為巖溶坡立谷,谷面由東向西緩慢下降,海拔標高1420至1400米;井田北部為條形巖溶洼地,海拔標高1350至1300米;山脈與溝谷均以北東至南西向展布。
二、區域地質
安順轎子山煤田位于黔北臺隆南部邊緣,三岔河北東向褶斷帶大威嶺背斜南西部,褶曲寬緩,軸向南西,巖層傾角除局部地區外,一般3至6度。
整個背斜主要受一組北東向正斷裂肢解,行成若干個北東向條形斷塊,后期又遭受低序次北西向正斷裂錯切,交織成構造較為復雜的斷塊帶。從目前調查資料表明,單個斷塊內部構造比較簡單,顯示了斷塊帶的地應力活動形式主要沿即成斷裂釋放的特征。單個斷塊的面積一般為10~30平方公里。
區域上在北部斷塊出露最老的地層為寒武系,缺失奧陶系、志留系、泥盆系及石炭系的大部地層。區內大片出露的地層為二疊系和三疊系。
含煤地層主要為二疊系龍潭組,有細砂巖、粉砂巖、粘土巖、燧石灰巖及煤層交替組成,含煤地層厚度300~400米。由于沉積環境的變化,龍潭組含煤性由東向西逐漸增強,可采系數逐漸增高。
三、M9煤層
安順煤礦開采M9煤層,M9煤層位于龍潭組三段中下部,井田東部最小埋深120米左右,西部最大埋深480米左右。平均厚度1.53米,厚度穩定。屬塊狀暗亮煤,結構較致密,僅見少量微細閉合裂隙。煤層局部具黑色炭質粘土巖夾矸。
直接頂板為泥質粉砂巖,粉砂巖。厚2.21至7.76米,局部發育被方解石充填的節理裂隙。
煤層上5米左右為其老頂灰巖(s4),西厚東薄平均厚3.55米。東部7線一帶有一小塊沉積尖滅區。裂隙不發育,一般不含水。直接底板厚4.5米左右,主要為粘土巖,粉砂質粘土巖,粉砂巖。M9煤層通過21件瓦斯樣測試結果為極值4.68至22.17立方米/噸。均值9.23立方米/噸。
四、構造因素與瓦斯分布
(一)基于安順煤礦瓦斯地質角度,安順煤礦的構造大致分類
基于安順煤礦瓦斯地質角度,安順煤礦的構造大致分為以下三類:
1.封閉型構造。壓性或壓扭性構造一般多屬封閉型。經驗和實際證明,9104軌道順槽通尺28米處的翻卷褶皺軸面彎曲的平臥褶皺,在壓扭應力較強的地區,形成構造軟煤封閉區。這樣的地區有著很大的瓦斯潛能,也是瓦斯易于賦存的場所。
2.開放型構造。在張應力作用下所形成的構造,多屬開放性。這種構造有利于瓦斯的排放或煤層的去氣作用。
3.半開放半封閉構造。同時受到壓性和張應力作用形成的構造,多屬半開放半封閉性。這種構造一般又有瓦斯潛能,又有一定的導水性。
(二)安順煤礦井下構造附近應力與瓦斯分布
1.褶曲構造。從理論上講,在同一構造運動所產生的應力場中,通過變形和變位釋放能量,使緊張的應力狀態得到緩解。褶曲構造屬彈塑性變形,往往可保留一定范圍的原始應力狀態,因而在褶曲部位形成相對的高壓區和相應的高瓦斯區。在雙高區范圍內,不同部位的應力分布和瓦斯分布也不相同。在褶曲的軸部,變形最大,相對講能量釋放最多,應力緩解,壓力降低,形成卸壓帶和低瓦斯區;由軸向外,即褶曲軸附近的兩翼,應力集中,形成高壓帶和煤層瓦斯聚積帶;由此向外,壓力和瓦斯均逐漸降低,形成相對的低壓帶和低瓦斯區;再向外,則進入正常地帶,壓力和瓦斯均恢復常值(如圖1所示)。總的來說,雙高區比正常區瓦斯高,但其中間軸部略低,這就形成了瓦斯在褶曲構造中呈駝峰型曲線分布。
安順煤礦井下現場打鉆發現一些實例,是上述理論得得到驗證。例如,9104軌道巷開始掘進打鉆期間大部分鉆孔到達一定米數都有兩次噴空特別嚴重現象,巷道揭露后地質部門觀察發生噴空嚴重的地方都在褶曲的向斜軸附近的兩翼,且不在軸部。
2.斷裂構造。
基本規律。安順煤礦9103軌道順槽掘進通過兩條斷距為1.5米的正斷層組時發現,在距斷層20米處,測得瓦斯涌出量為0.5m3/min;進入20米之內,瓦斯涌出量逐步增加到2m3/min;進入距斷層3米處,瓦斯又降低為0.2至0.3m3/min,通過斷層后,瓦斯又對稱式地出現,并恢復O.5m3/min。類似情況在其它巷道均可見到。在防突打鉆期間瓦斯噴孔嚴重現象和上述瓦斯變化情況成正比關系。這樣便出現了峰值和谷值,從而在斷層附近形成瓦斯涌出量的駝峰曲線。
上述規律的出現是構造應力分布的反應。在斷裂過程中,形成兩個應力分布帶,即地應力釋放帶和地應力集中帶,而瓦斯的分布也出現相應的分帶現象,其對應變化見表1。在斷層處,應力釋放,壓力減低,瓦斯部分逸出,出現谷值,由此向外,應力集中,壓力升高,瓦斯聚積,開采時涌出量增大,出現峰值;再向外,壓力和瓦斯均趨于正常。
3.規律的應用。設想可利用上述規律預測斷層。例如在掘進中,瓦斯涌出量出現“正常值一峰值一谷值”的變化時,預示前方將出現開放性正斷層;若過斷層后又恢復正常值時,可說明近距離內不會再出現斷層。這個預測方法尚未在安順煤礦實施,這里提出僅供日后應用的開拓思路。
摘 要:在地質構造不同的條件下,頂板巖層的狀態和性質對開采煤礦的安全產生較大影響,特別是遇到陷落柱、節理和遇斷層等復雜地質構造時,加強工作面的頂板支護,對采煤過程中的安全管理問題尤為重要。本文通過對工作面頂板支護技術和地質構造的現狀加以分析,探討如何有效保障工作面頂板支護安全。
關鍵詞:頂板支護;采煤工作面;地質構造過斷層
在開采煤礦的過程中時常會出現冒頂事故,該事故對采煤工作面的影響較大,是安全生產的極大隱患。隨著采煤工作面的不斷變化(向前、移動、加深)情況,頂板條件和壓力也會隨著地質結構的變化發生變化,工作面的狀態一直是動態循環狀態,在遇到陷落柱、節理、遇斷層等復雜構造時,頂板發生的變化更為劇烈,所以,在采煤過程中,頂板的支護尤為重要。頂板的支護不僅能保證施工人員的人身安全,還能根據不同地質條件的變動,最大程度地保障開采工作安全,提高開采效率。
1 遇過斷層情況
1.1 過斷層
(1)繞過斷層方法。繞過斷層方法通常在斷層過大的工作面中較為常用。因其斷層落差大,影響范圍也隨之變大,所以必須明確斷層范圍及區域,繞過斷層區域挖掘新的采煤切口。采煤過程中遇到斷層區域,應立即停止采煤操作,重新尋找采煤切口再進行開采,確保安全施工,同時提高煤礦資源的開采效率。(2)硬過斷層方法。硬過斷層方法通常在斷層較小的工作面中較為常用。斷層工作面處的煤質通常較松軟,再加上大量澆水等原因,極易發生冒頂事故。為了避免事故發生,我們通常會采用硬過斷層方法,這樣可以有效避免冒頂事故,保證采煤施工安全性[1]。
1.2 單體支柱工作面遇硬過斷層方法
單體支柱工作面遇過斷層時,應確定采煤面與斷層角度。當斷層與工作面煤壁角度較小時,破碎范圍就越廣,對頂棚維護的難度越大。情況允許的條件下,應對煤采煤面與斷層角度進行適當調整。頂棚穩定時,應保持在25°~35°范圍內,頂棚不穩定時,應保持在35°~45°范圍內??s短工作面斷層距離,在過斷層之后,再對切口進行填平復原。在頂板支護完好無損的情況下,斷層位置較低時,不需要對過斷層采取特殊措施。在采煤過程中,會存在傾斜開采的情況,這時可以通過調整斷層來設置開采高度。硬過斷層時,斷層工作面處的煤質通常較松軟,導致機器設備難以輸送進去。這時應增加頂板厚度及支撐力,進行挑頂處理,保證頂板坡度可以緩慢變化,從而確保安全性。
2 過陷落柱
由于巖石坍塌形成的細小碎石稱之為陷落柱。采煤過程遇陷落柱情況時,工作面煤質會被細小碎石覆蓋,這種情況又叫無煤柱現象。由于陷落柱周圍頂板破碎程度相對較大,這種情況下極易引發冒頂事故。過陷落柱與過斷層的前兆及現象反應基本相同。不同之處是陷落柱呈鋸齒形狀,相對于過斷層,陷落柱邊緣較為凹凸不平,其物質主要是各種碎石,斷層附近則基本都是巖石物質。陷落柱范圍較大時,應采用探巷法對范圍進行探測,另外開采切口,避開陷落柱區域。陷落柱范圍較小時,應明確破碎具體區域,根據巖石破碎嚴重程度,采取有效的補救措施。陷落柱巖石破碎較為嚴重時,可采取橫板棚支護方式,棚距控制在0.5m以下的范圍,避免造成頂板暴露的現象。在過陷落柱時,巖石和陷落柱的邊緣應架置木垛來配合支撐。過陷落柱應由專業技術人員操作,提前進行大眼放炮,做好準備工作推進工作進度,防止破壞支撐柱梁,使開采工作能正常運行[2]。
3 采煤工作面過沖刷帶
在開采煤礦時,覆蓋元煤層的物質被水質沖刷掉,經過長時間累積沉淀,在煤層表面會形成一層新棚,即為沖刷帶。在遇到沖刷帶之前通常會有明顯的預兆,例如煤層厚度大面積變薄或變松軟,沖刷帶附近區域煤層受水侵蝕發生巖石風化,煤層疏松變薄變脆,孔隙擴大。在采煤工作面中遇到沖刷帶的范圍較大。由于沖刷帶煤層變薄、變脆或直接破碎,離層后容易產生離層垮塌的現象。因此對頂板需采取必要的支撐措施才能避免不良現象的發生。工作面在遇到沖刷帶時,必須對頂板實施大面積支撐置架,防止頂板垮塌和冒頂事故。
4 頂板支護的類型
在開采過程中,常遇到傾向和走向出現變化的情況,煤層松軟失去光澤,并時常出現巖溶和崩塌作用形成的巖石堆積體等等現象。對頂板進行適當支護才能確保煤層開采安全施工。不同的地理環境和地質構造,支護的方式也相應不同。支架和支柱的建立和使用,都是在開采實踐中,通過對巖層壓力計算得來。端頭頂板支護。在基礎支護上,多人配合將機頭機尾支架拉移,工作面與端頭支柱的推進保持一致,木柱帽方向與巷道方向保持垂直。側頂板支護。側頂板支護通常采用雙排支柱的方式,在配合后排支柱的同時,使支架水平方向與支架高度保持一致。
5 結語
在全面提倡安全施工的今天,煤礦開采屬于危險系數極高的行業,應更加注意開采工作的安全問題。頂板支護是防止事故發生的重要措施,在開采工作中重視頂板支護技術,重點發展頂板支護技術,堅持安全生產原則,能更好地促進開采行業的可持續發展。
[摘 要]近三十年來,在科學技術飛速發展的浪潮下,我國在地質遙感技術方面取得了很多突破,并且被廣泛的應用到各個領域。該技術在很大程度上加快了我國地質科學的發展,具有很高的使用價值。該文從地質遙感技術的兩個重點領域,即地質構造的識別和地質構造運動的分析,展開深入的探究和探討。
[關鍵詞]地質遙感;地質構造;
1 地質遙感技術的概況
地質遙感技術在現實中的應用時間相對較短,但是相對于其他學科來講已經造成了不可比擬的影響力。在空間信息和地質工作的相關產業中,地質遙感技術已經成為了不可或缺的技g方式。由于科技的高速發展,遙感技術取得了很大的發展,并帶動了地質相關方面調查工作的深層次,大范圍的改革。地質遙感技術可以對大氣信息、地表信息等進行及時且全面的調查和掌控。為勘察資源、繪制地圖、地質構造等提供了極為強大的技術支持。巖石性質分析和地質構造識別是地質遙感技術的兩大基礎性內容,是地質研究更深層次研究的必備知識。
遙感圖像技術是在一定的技術基礎上將地質的信息以較為直觀的方式表現出來的一門技術,可以對地表和地下物質變化所產生的電磁波及其引發的相關效應進行記錄。由于不同的地質的屬性,電磁波也具有不同的特征,因此遙感圖像的圖形差異和色調的差異便是分析地質屬性最為基本的信息。
地質和地質體的現代并不是以一種斷點的方式呈現出來的,而是在近千萬年的地質變化形成過程中不斷地發展和演化而來的。這些發展特征之間必然有著一定性的聯系,因此我們可以通過辨別地貌可以分析發現不同地質體之間的相互依存關系,遙感技術甚至可以在地質的活動和一些被掩蓋的信息上顯示出更為強大的優勢。衛星定位和航空攝影也是遙感技術經常會涉及到的領域,我們利用視野上面的絕對優勢,在局部繪圖、巖性分析、精細處理等相關的領域取得比較理想的效果。
2 地質構造識別的思考
2.1 水平巖層識別的思考
如果我們用低分辨率的遙感影像,就會很不容易發現水平巖層上的一些產狀信息,這是因為這些水平在遭受侵蝕之后,往往會形成由較硬的巖層構成德爾保護層,并且形成陡坡。這樣就保護了下部的一些較軟的巖層。但是這些水平巖層經受切割而形成的地貌,我們可以在高分辨率的遙感影像上發現到。并且會發現軟巖的緩坡和硬巖行后才能的陡坡呈同心圓形狀分布,有較深陰影的為硬巖的陡坡,而較淺的色調為軟巖的陡坡。
2.2 傾斜巖層識別的思考
在低分辨率的遙感圖像上觀測傾斜巖層,基本的情況是有著較長坡面的為順向坡,較短的為逆向坡。如果在觀測時這兩種坡面的坡面長度基本上一致,就可以基本判定巖層的傾斜角是45度,當然這種情況下要判定傾向問題還要借助其他的分析工具。如果傾斜巖層被溝谷所切分,這種情況下利用高分辨率的遙感影像,我們可以觀測到巖層形成的三角面,通過分析裸露的巖層形態就可以判定巖層的產狀。
2.3 褶皺及其類型識別的思考
在遙感影像上,我們一般把褶皺的特征歸結為對斯性和巖層產狀要素的識別影像。對影像的的分析我們通常會綜合運用不同分辨率的遙感影像,首先我們會根據分辨率較低影像上看到光的情況進行整體體識別,確定褶皺的存在。其次要進行細節的識別,這時候就需要運用高分辨率遙感影像進行識別,以確定褶皺的類型。褶皺構造是由一系列的巖層組成的,而且并不是所有的巖石構造出來的就一定是褶皺。其實這些巖層分為硬巖和軟巖,硬巖形成正地形,軟巖形成谷地。這些交錯分布的正地形和谷底在遙感影像上會形成不同的色帶,因此確定褶皺的關鍵步驟就是先在影像上找到最穩定并且延續性最好的平行色帶,把它作為標志層,再從標志層的色帶中找到呈圈閉的圓形、馬蹄形、長條形、橄欖形或馬蹄形橢圓形等,這樣就能確定是褶皺。如果大的褶皺能在中低分辨率影像上面看到,那么在高分辨率遙感影像上就能看到具體產狀要素以及巖體層的分布層是否對稱。
2.4 斷層及其類型識別的思考
斷層在遙感的影像上呈現為線性狀態,因此可以說這是一種斷層構造。斷層基本上是由兩種表現形式構成的:一是兩種不同色調之間形成的分界線呈現出線狀延伸的狀態,二是兩側的巖層的色調與線性的色調有著明顯的不同。當然,有些不是斷層的地物也有可能具備這兩個影像的特征,比如道路、較小的河流、巖層的走向、山脊、渠道、巖層的界面等等,因此我們為了更為準確的判斷斷層,還應當對斷層的水系、斷層的兩側巖性和整體斷層的地質構造進行深入的研究。
2.5 活動斷裂識別的思考
在研究斷裂性質時,我們最應當注意的是如何確定活動斷裂,因為活動斷裂和人們日常生活的建設緊密相連。活動斷裂不僅具備上面所說的斷裂構造的影像特征,還有這幾方面的特征:溝谷和山形之間明顯的變形和錯位;山前近代或現代洪積扇的錯開;突然中斷的山形走向;呈線性排列的震中活動頻繁?;顒訑嗔言谕ǔG闆r下往往具有一定的繼承性,這是在一些時間久遠的斷裂層上發展起來的,發展的同時又會有新的斷裂形成。為了確定兩條或者兩組及其以上斷裂之間的新老關系時,我們應當注意總是新斷裂切斷老的斷裂。
3 地質構造運動分析的思考
采用現代技術完成對遙感影像的解譯,一方面能夠判斷地質巖性和地質構,另一方面還可以完成對某個地區的近、現代地殼運動特征的分析,尤其是當新構造運動以升降運動為主要表現形式,并且會引起老斷裂的重新活動和新斷裂的產生的時候。與此同時它也能夠反映在地貌、水泵等特征上面。上升運動主要表現為地殼的抬升或掀升,抬升為比較均勻的上升,掀升則是指空間的不均勻上升。表現在地貌上就是出現土地的抬升及河流的切割,換而言之就是山地切割的深度與現代地殼上升的幅度成正比。在遙感影像上我們可以很清晰的識別出河流的切割深度,這樣也就可以求出地殼上升的幅度。負地形是地殼的下沉區在地貌上的顯著表現,如許多荒地,對于周圍山地來講都是所謂的下沉區。兩者交接的地帶一般會有斷裂的存在。此外,另一個反映地殼升降運動的是洪積扇的分布,簡單來說就是從山地河谷出口處、沖積的分布。山地上升時,沖積―洪積扇的堆積較為旺盛,顆粒比較粗,表面坡度相對比較陡,其扇體本身也遭受了后期的切割,所以在前端形成了新的沖積―洪積扇。根據上面講述的內容,我們還能夠分析出地殼上升運動的節奏性,根據洪積扇規模的大小還能確定每次上升運動的強度大小。此外,洪積扇的偏轉、扭曲等變形在一定程度上也能反映出地殼掀斜、升降的特征。在水系表現方面上,上升區一般表現為放射狀水系。下降區則為匯聚狀水系。不對稱水系也恰恰反映了流域內的不對稱升降運動。影像中的某些橢圓形的隆起,也可以觀察到水系的繞行特征。
4 結語
綜上所述,遙感技術對于地質構造和運動的研究做出了巨大的貢獻。遙感技術不僅對識別巖層有很大的幫助,對于巖層的產狀也有著很大的識別功能。地質遙感技術的應用領域越來越廣泛,需要不斷地進行技術上的研究,以適應社會的發展以及行業的需求。
[摘 要]在煤礦井下開采中,地質構造對煤礦生產的影響很大,大的斷裂構造的影響,次一級斷裂、伴生、派生斷裂構造十分發育,對煤礦井下開采影響很大,影響煤礦開采較大的礦井地質構造主要有斷裂構造和褶曲兩大類,做好礦井地質預測工作對煤礦生產也顯得十分重要,煤礦井下對于斷層的預測方法很多。煤礦地測部門或礦井地質工作人員可以根據斷層識別標志,已見斷層測量的結果,有效的預測斷層在空間上的展布和水平上的延伸情況,避免造成工程損失,從而更好的指導煤礦生產。
[關鍵詞]礦井 地質構造 預測
1.引言
礦井地質構造預測是礦井地質工作者的主要工作之一,事關煤礦生產安全,煤炭開采的水平的提高,采機械化程度有了較大的提升,開采技術不斷成熟,在開采中首先面臨的是對煤礦地質構造的預測分析。本文針對性的論述了地質構造與煤礦生產的關系,同時結合區域性進行分析,論述煤礦地質構造預測方法,對煤礦建設生產具有一定的現實理論指導意義。
2.地質構造對煤礦生產建設的影響
①影響井田劃分和礦井規模,構造破壞嚴重,地質構造復雜的礦區不能建設大型礦井,而大型斷層和褶皺樞紐往往是劃分井田的自然邊界,如我國西南滇東煤田。
②影響礦井采煤機械化程度的提升,地質構造復雜礦井,難以適應機械化程度高的采煤工藝。
③影響礦井開拓布置,井田內部的斷層和褶皺對于開采水平的劃分,運輸大巷的布置,采區劃分和巷道布置等等都有直接的影響,巷道系統復雜,對礦井安全生產影響極大,給安全管理帶來困難。
④影響掘進率,往往過構造要采取特殊支護,增加生產成本,影響工作面的布置,工作面布置往往不正規,需要多掘巷道,甚至造成無效進尺,使掘進率比正常情況顯著增大。
⑤影響采面正常生產,回采工作面遇斷層,給生產帶來困難,影響正規循環作業,甚至生產中斷,工作面搬家。
⑥影響安全生產的條件,構造對礦井涌水,煤與瓦斯突出,頂板穩定性,頂板壓力增加,起著明顯控制作用,增加不安全因素,過斷層時需制定切實可行的安全措施。從而給礦井安全管理帶來困難。
⑦影響礦井資源回收率,增加斷層煤柱,減少采出量。縮短礦井服務年限。
⑧影響煤礦經濟效益,增加生產成本,煤礦效益下降。
3.斷層成因
斷層是巖體在構造應力作用下發生破裂,沿破裂面兩側的巖體發生顯著的位移或失去連續性和完整性而形成的一種構造形跡。按斷層位移性質可分為:①上盤相對下盤下降為正斷層;②上盤相對下盤上升為逆斷層;③兩盤沿斷層走向作相對水平運動為平移斷層;在斷層形成過程中往往在斷層兩盤巖體中會產生很多小裂隙。
4.斷層識別標志
斷層的識別標志,斷層不是獨立存在的,它的出現可以通過附近一些巖層的不正?,F象來判斷。通過這些判斷,可以使地質工作人員找準斷層位置,對礦井生產定位,對生產安全起著十分重要的作用。這些現象主要包括:①煤層頂底板巖石中裂隙顯著增加,裂隙帶有巖脈,一般越靠近斷層越明顯,②煤層產狀發生顯著變化。這是由于斷層兩盤相互錯動,牽引附近煤巖層變形,產生的塑性變化的結果。③煤層厚度發生變化,煤層頂底板出現不平行現象。這是由于煤層較松軟,或者頂底板巖石力學性質差異較大,在受到斷層擠壓和揉搓時,不同部位存在差異所致。④煤層結構發生變化,滑面增多,煤層傾角大時會出現層間滑動,出現揉皺和破碎現象,煤呈鱗片狀、粉末狀,煤的光澤變暗,常有小褶曲出現。⑤在大斷層附近常半生一系列小斷層,這些小斷層與大斷層性質大多相同,⑥充水性強的礦井,在巷道接近斷層時,常出現滴水、淋水以致涌水等現象。這是由于上部含水層或者其他水體沿斷層附近裂隙下滲所致。
5.煤礦井下地質構造預測方法
通過井田(礦井)內采掘過程中實際揭露出的斷層,結合鉆孔資料和已掌握的地質Y料進行綜合分析井田(礦井)范圍內的構造情況,本人通過多年來的礦井地質工作實踐經驗,對煤礦進行礦井地質構造預測,其方法簡單,效果顯著,對指導煤礦生產建設,減少工程損失起到了很好的作用。
5.1 煤巖層層位對比法
依據巷道已揭露的斷層另一盤煤巖層的層位,結合礦井的標志層、煤層及煤層頂底板特征,通過層位對比確定斷層的性質和斷距,以此尋找斷失的煤層,達到對煤層定向預測的目的。對于多煤層的礦井,由于斷層的影響常常把不同的煤層連在一起,從而使得沿煤層掘進的巷道發生串層,而且不易識別斷層的存在。這時,可以根據煤層的結構、厚度及煤巖類型等項標志來確定斷層的位置、性質和落差。
5.2 規律類推法
對煤礦地質資料大量的積累,通過對資料的分析整理,找出其中的規律。依此規律可以幫助確定正在施工巷道所遇斷層的性質,從而指導尋找斷失的煤層和巷道施工的方向。
5.3 構造對比法
構造對比法就是在新掘巷道遇斷層后與相鄰巷道或鄰近的上下煤層所掘巷道已經揭露的實測斷層的性質相對比,從而確定新揭露斷層的性質,達到定向尋找斷失煤層的目的。
5.4 作圖分析法
作圖分析法就是把新揭露的斷層產狀資料填繪到礦井地質剖面、煤層底板等高線圖、煤層立面投影圖和水平切面圖(道巷圖)上,然后把這個斷層與同煤層、同水平、不同煤層、不同水平的巷道已經查明的斷層進行綜合分析對比,如果新揭露的斷層與已經查明的斷層產狀一致或相似且特征相似,并且能夠自然連接,那么可認為新斷層就是已經查明的斷層的延伸,因此該斷層的性質和規模即可確定,從而指示尋找斷失的煤層,達到定向預測的目的。
5.5 根據斷層識別標志
利用斷層識別標志對掘進工作面前方地質構造的預測,當掘進巷道發生煤層的頂底板巖石中裂隙顯著增加,裂隙中有巖脈,煤層產狀發生顯著變化,煤層厚度發生變化,煤層頂底板出現不平行現象,煤層結構發生變化,滑面增多,有層間滑動,出現揉皺和破碎現象,煤呈鱗片狀,粉末狀,煤的光澤變暗,出現滴水、淋水時,掘進巷道前方很可能有斷層出現,應及時根據所掘巷道所在位置和地質資料進行綜合分析,確定可能見構造的類型、性質、規模以及對礦井開采的影響程度。
6.結語
總之,結合區域地質條件來進行預測分析煤礦地質構造,才能更有針對性指導生產,更好的為礦山服務。
作者簡介
徐博(1988.11),男,助理工程師,2010年畢業于鶴崗礦務局職工大學地質測量專業?,F工作于龍煤鶴崗礦業有限責任公司安全監察部,主要從事礦井地質工作。
[摘 要]礦產開發的環節,首先要明確地質構造,并進一步研究成礦作用,才能夠深入地開展礦產的開采工作。本文主要探討了新疆北部地|的構造,并對成礦的作用也進行了相關的分析,提出了一些主要的問題,希望能夠為今后新疆北部的地質研究工作帶來參考,也為今后的礦產開發帶來借鑒。
[關鍵詞]新疆;地質構造;成礦作用;問題
前言
新疆北部的地質構造是極為復雜的,而且作為礦產開發的首要因素,對地質構造進行研究也是一個極為必要的工作,所以當前分析地質構造和成礦作用相關的問題也是很有價值的。
1 新疆北部及鄰區主要構造單元
西伯利亞西南陸緣構造帶是由被年青侵入體和上覆巖層分隔的古老變質巖塊所組成的幾個地塊,有圖瓦-蒙古地塊、桑吉諾地塊、拜達里格地塊等。其組成物質下部以片麻巖、角閃巖為主,夾麻粒巖、紫蘇輝石花崗巖;上部以頁巖、石英巖和碳酸鹽巖為主,以含大量石墨大理巖和含鐵石英巖為特征。其英閃片麻巖同位素年齡為2650士30Ma,時代相當于晚太古代,據此推測夾于其中的變粒巖殘留體可能是早中太古代的物質。扎布漢洋盆習稱湖區帶,起始于晚元古代陸緣破裂、緩慢拉張而形成的一個“廣闊的而各地深度不同,具有不同巖石組合,發育有陸棚、大陸坡和許多島嶼、島鏈的海盆。據其物質組成等可分為東、西兩部分:東部又可分為無明顯界線的由陸源碎屑巖-碳酸鹽巖夾安山巖-英安巖建造組成的、具年青島弧特征的北段;由硅質頁巖-碳酸鹽巖建造組成的,具邊緣海盆特征的南段。西部主要由已被強烈肢解破壞的扎布漢蛇綠混雜巖組成,其巖墻群與枕狀熔巖組合內產有玻鎂安山巖等邊緣海一洋內弧環境產物,碎屑巖、碳酸鹽巖內含震旦紀早寒武世生物化石。奧陶系底礫巖內見橄欖巖、輝長巖及同位素年齡為547-480Ma之斜長花崗巖和花崗閃長巖之礫石,表明洋盆成熟于震旦紀,收縮俯沖于中-晚寒武世,奧陶紀閉合造山。哈爾錫林-阿爾泰陸緣構造帶位于湖區以西,是晚元古代西伯利亞古陸西南陸緣,其上沉積了震旦-寒武紀的復理石建造和中寒武世-奧陶紀以長石-石英砂巖為主的陸源碎屑巖建造,表明其自元古宙以來一直處于穩定沉積環境,具被動大陸邊緣特征。
南阿爾泰弧盆帶是西伯利亞古陸西南緣向安第斯型―活動型陸緣轉化形成的溝一弧一盆系構造。古亞洲大洋持續向北俯沖,引發陸緣后部的張裂,早古生代末期使得原為古陸邊緣的庫爾丘姆-卡利吉爾、巴甫洛夫及克茲爾蘇伊等元古宇塊體,發生離陸方向的裂移,相繼形成南阿爾泰弧后盆地、西卡爾巴弧前盆地以及由這些古老塊體發展演化而成的卡爾巴-納雷姆巖漿弧。南阿爾泰弧后盆地包括謝爾巴FH等劃分的霍爾宗-薩雷姆薩格塔、礦區阿爾泰及額爾齊斯3個亞帶,主體由泥盆系火山巖一陸源碎屑巖夾碳酸鹽巖組成,火山巖時代有自東向西趨新之顯示,巖石組合主要為細碧-角斑巖、玄武巖-流紋巖及英安巖-安山巖等等,以盛產銅-多金屬硫化物礦床而聞名于世,其枕狀熔巖同位素年齡為350士27Ma困。哈薩克斯坦近中哈國界處出露有較多的石炭系,由碎屑巖-類復理石建造組成
2 新疆北部成礦作用方面的主要問題
新疆北部蘊藏有豐富的礦產資源.經過幾代人的辛勤勘探現已發現了許多不同類型不同規模的礦床.但是,與上述地質構造方面的問題一樣,同樣也存在許多成礦作用的問題,長期困擾著地質學家和礦床學家.這些問題中比較突出的有:
2.1 阿爾泰山可可托海稀有稀土金屬礦床主要成礦時代是晚古生代還是中生代成礦構造背景是陸緣還是陸內?在新疆其他地區還有可能發現類似的礦床嗎?
2.2 阿爾泰山南麓與泥盆紀火山沉積巖系有關的金屬礦床的成礦作用是與板塊俯沖作用有關還是與下伏地慢柱活動有關?該帶向西可以對比為國外的礦區阿爾泰成礦帶,但是向東在富蘊縣城以東,卻未見蹤跡,是被剝蝕殆盡,還是原本就不存在?
2.3 在東準噶爾和西準噶爾地區已經發現的成礦作用,主要為Cr,Au,Cu等金屬礦床,與阿爾泰山和天山有明顯的區別,這意味著該區地殼形成演化與其他地區有明顯的區別?還是意味著該區成礦作用的本來面目尚未被揭示?
2.4 在博格達山尚未發現任何重要的金屬礦床,這與現有對該區地質演化的認識很不協調.是該區蘊藏的礦床尚未被發現,還是目前對該區地質歷史認識不符合實際情形?或者說現有關于成礦作用方面的認識還有待于進一步完善?
2.5 喀爾力克山被多數學者認為是泥盆紀的島弧但是該區尚未發現與島弧巖漿活動有關的重要礦床,這與同樣被認為是活動陸緣的阿爾泰山南部和吐哈盆地南部有明顯的區別.其原因是該區原本就不是泥盆紀島弧,還是該區礦產勘查工作需要進一步加強?
2.6 近年的研究和勘查工作表明,吐哈盆地南緣存在著一條長達600多km的活動陸緣巖漿巖帶其中蘊藏著比較豐富的銅金等礦產資源.根據區域地質資料,該帶可能延伸到蒙古南部,構成古亞洲構造域一條規模最大的活動陸緣成礦帶.然而,該帶向西如何延伸?
以上列舉的僅是與新疆北部地殼構造演化和成礦作用有關的一些存有重大爭議的或疑難的問題,此外,該區還存在許多其他方面的問題。由于認識水平的限制,可能還有一些重大地質構造和成礦作用方面的問題被遺漏,對所列舉問題表述也可能不夠確切,歡迎同行們的批評指正。
3 結束語
新疆北部地質構造和成礦的作用都是非常關鍵的問題,所以當前在分析的過程中,研究人員要重點對這兩個問題進行探討,并進行總結和分析,才能夠進一步推動新疆的采礦工作朝著更加健康和有序的方向發展。