入字型构造对中梁山北矿煤层开采的影响

入字型构造对中梁山北矿煤层开采的影响

刘卫国

（重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司北矿）

摘要：通过中梁山矿区北矿井揭露的地质构造，分析构造运动发展的变化规律。中梁山矿区受到三次构造运动的影响；入字型构造在

对生产影响严重；褶皱对回采生产影响较小，但易发生高浓度瓦斯涌出，给石矿区内普遍存在，平面上在主干断层附近38m内密度大，

门揭煤造成重大安全隐患。关键词：地质力学；入字型构造；断层；褶皱；错动

1问题的提出

中梁山北矿于1959年建成投产，至今开采已有50多年，现开采+60～+140m水平，延深水平-20m。垂深510～670m。在开采过程中经常会遇一些复杂地质构造，造成工作面停产重新补掘系统，甚至导致采区发火。应用已知地质构造体系和构造形态的规律性对即将开采的区域进行地质构造分析预测，是我矿煤炭生产中所采取的重要手段。

2应用地质力学观点，

分析入字型构造的力学成因及分布规律

岩石受力而破裂的现象称断裂。凡破裂面两侧的岩石沿破裂面没有发生明显的相对位移或仅有微量位移的断裂构造，称为节理；若破裂面两侧的岩石沿破裂面发生了较大和明显的相对位移的断裂构造，则称为断层。

在断层两盘相对运动过程中，断层的一盘或两盘的岩石常常产生羽状排列的张节理和剪节理，这些派生的节理与主断面斜交。羽状张节理面与主断面所夹的锐角二面角批示其所在的

盘的运动方向（图1中的T

）。羽状剪节理有两组（图1中的S1、S）2，其中，S1组剪节理面与主断面夹角较小，一般在15°左右，其锐角二面角批示本盘运动方向。

入字型构造是由主断层的一盘或两盘分布的羽状节理面

与主断层面相交且不通过形成的地质构造，也可是羽状节理面相互切割形成的地质构造现象。主要分布在主干断层一侧或两侧，且与主干断层呈锐角相交而不通过主干断层的分支构造（图2）。它的分布规律与矿区控制性断层和背（向）斜主轴有着密切的关系。主要规律是：主干断层同一侧，结构力学性质相同的分支构造都沿同一方向与主干断层呈锐角相交，并且靠近主干断层或在主轴扭曲部，分支构造数量越多。因此靠近主干断层和主轴扭曲部，由于数量较多的分支构造的切割，煤层的连续性遭到严重破坏，给开采带来安全威胁或失去开采价值。

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广东科技2012.12.第23期

3中梁山矿区地质构造演化

中梁山矿区处于古华夏构造域，杨子古陆板块和华南活动带交合地带，属华蓥山断裂带，经历了加里东、华力西、印支、燕山、喜山期地质构造运动。

北面受华北板块碰撞挤压，西面受藏滇块体推挤，南面受印支板块推挤，东面受太平洋菲律宾板块由南东向北西方向长时期的碰撞推挤作用，使得华南板块四周都受到强挤压、剪切

作用。但以北西～南东向挤压、

剪切作用时间最长，规模最大，形成一系列北北东～北东向展布的逆冲推覆构造。

中梁山位于华蓥山帚状褶皱群的观音峡背斜层向南延伸的背斜层构造。观音峡背斜层北起溪口，向南延伸呈三度起伏形成首尾相接的三个梭形背斜层，北部龙家湾背斜层，中部为天府背斜层，南部是我矿背斜层。出露于这些背斜层中最老地层是寒武奥淘纪灰岩，志留纪页岩，最新的是第四系地层，这些背斜出露宽度不大，但它们之间的向斜较大，背斜轴部一般都

有纵向大断裂切割。区域构造面貌是典型的

“隔档式”构造，即宽阔的向斜之间的紧凑的背斜，背斜两翼顷角陡，轴向扭曲，主干背斜与大断层伴生。一般情况是背斜北西翼较陡，构造较简单，南东翼较缓，构造复杂，断层众多，切割强烈。

4北矿井入字型构造的分布及规律

因+140m水平以上已开采结束，所以在此只对以下水平进

行分析介绍。井田内+140m、+60m水平主干断层有F1、F3、F4、F10、F11、f17的影响，F3、F4、f17位于背斜轴线西翼，F1、F10、F11位于背斜轴线东翼。

F1断层出露地表，走向N4～24°E，倾角66°，延展长度2000m，切割深度420m，落差45m。此断层上盘与F10、F11上盘

共扼，下盘在-20m水平以下（非本矿开采范围，无勘探资料）。

F3断层出露地表，

走向N4～24°E，倾角75～80°，延展长度2000m，

切割深度420m，落差100m。F3断层上盘同样分布大量次一级入字型构造，大部份分支构造与主断层呈17°交角，锐角

尖端朝南，有少部份分支构造锐角尖端朝北，与主断层呈29～

并切割朝南的分支构造，此断层下盘与F4上盘共30°的交角，

褶皱轴走向北东5°，说明F3扼。F3与F4断层之间为褶皱带，

断层上盘受到两次构造运动影响，第一次向南错动，第二次向北错动。

走向N4～24°E，倾角75～80°，延展长度F4断层出露地表，

切割深度420m，落差100m。F4断层下盘同样分布有大2000m，

量次一级入字型构造，分支构造与主断层呈2°、锐角尖6°交角，

说明F4断层下盘受到一端朝南，此断层上盘与F3下盘共扼，

次构造运动影响，向南错动。

走向N10°E，倾角80～90°，延展长度F10断层出露地表，

切割深应度620m，落差485m。F10断层下盘分布了许5500m，

多次一级入字型构造，大部份分支构造与F10断层呈6°、18°、

锐角尖端朝北，有少量次一级构造锐角尖端朝29°、30°等交角，

南，与主断层呈32°交角，并切割朝北的分支构造。F10与F11断层之间为小背斜褶皱带，背斜轴走向北东7°，说明F0断层下盘受到两次构造运动影响，第一次向北错动，第二次向南错动。

走向N10°E，倾角80～90°，延展长度F11断层出露地表，

切割深度620m，落差4.5m。1500m，F11断层上盘同样分布有大

量次一级入字型构造，大部份分支构造与主断层呈8°、29°交角，锐角尖端朝南，有少量次一级构造锐角尖端朝北，与主断层呈17～24°交角，并切割朝南的分支构造。F11与F10断层之间

说明F11断层上盘受到为小背斜褶皱带，背斜轴走向北西7°，

两次构造运动影响，第一次向南错动，第二次向北错动。

（高程196m），走向N2～9°f17断层出露于+220m水平以下

倾角79～88°，延展长度2000m，切割深度205m，落差73m。该E，

断层上盘在+70m水平南西五石门南70m~北40m段分布有16条次一级入字型构造，造成缺失地层28.6m，与f17主断层呈8～

锐角尖端一部分朝南，一部分朝北，向北部份切割向14°交角，

南的分支构造，说明f17断层上盘受到两次构造运动影响，第一次向南错动，第二次向北错动。从构造示意图和实际揭露情况分析，平面在主干断层附近38m范围内次一级入字型构造分布密、数量多，远离主干断层的次一级构造分布稀、数量少（见图图4、图5）。3、

褶曲，两翼基本对称，背斜轴线走向在平面上略呈向西突出的

弧形，由N9°E～N9°W，背斜向南以8°、向北以3°倾伏角倾伏。背

）东陡（70°），南端西陡斜北端和南端两翼不对称，北端西缓（40°

东缓（40°），中段较对称，两翼倾角一般70°左右，轴部附（70°）

近较为平缓，一般地层倾角15～40°。主要构造位于背斜东翼，在和尚坡西边（凉风垭）往井田两端延伸。背斜西翼岩层产状变化不大，一般60～75°；东翼受断层影响，在不同部位岩层倾角变化很大，一般50～85°，局部直立，甚至倒转或水平。西翼大中型断层较少，且一般不互相切割，构造较简单，但北六石门以北，以

伴以大量中小型反向逆断层及大型高角度逆断层F3、F4为主，

使构造也渐趋复杂。东翼因F10、F3、F4的次级断层，F11大断

层逆冲抬升而形成的东外翼则构造复杂，后期形成的一系列反向和同向缓倾角逆断层把整个东翼、东外翼切割得支离破碎。

在各类断层的挤压、牵引和拖拽作用下，主要在东翼形成了较多的局部性小褶曲，在剖面上这种小褶曲从地面到深部各水平都有分布；在平面上则主要见于大断层两则和其间，见于地面的有凉风垭小褶曲，蒋家坡小向斜，宝积寺后山小褶曲等。在井下主要分面布于F3、根据F4断层之间和F10与F11之间，已揭露资料，这类褶曲规模小，影响范围小，从矿井50年的开

易发采历史看，对回采生产影响较小。但这些地段瓦斯含量高，

生高浓度瓦斯涌出，对石门揭煤影响较大，易造成重大安全隐患。（见图6）

6结论

（1）通过对入字型构造分析，得出中梁山北矿区背斜和主干控制断层形成后，再受到二次构造运动的影响。第一次F3、F11、f17断层上盘和F4、F10断层下盘的次级构造，向南错动；第二次F3、F11、f17断层上盘和F4、F10断层下盘的次级构造，向北错动，且切割第一次次级构造。

（2）入字型构造在矿区普遍存在，平面在主干断层附近38m内密度大，对生产影响严重。

（3）褶皱对回采生产影响较小。但这些地段瓦斯含量高，易发生高浓度瓦斯涌出，给石门揭煤造成重大安全隐患。参考文献：

5褶皱

中梁山位于华蓥山帚状褶皱群的观音峡背斜层向南延伸的背斜层构造，矿区的主体构造是中梁山背斜，属紧凑型直立

李智陵，主编《[1]郭颖，.构造地质学简明教程》.中国地质大学出版社，

2009.5.

主编《[2]张子敏，.瓦斯地质学》.中国矿业大学出版社，2009.5.

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