河南汝州朝川矿地质构造发育特征分析和研究

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能源技术与管理
Energy Technology and Management
2018年第43卷第1期
Vol.43 ebo.1
doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2018.01.031
河南汝州朝川矿地质构造发育特征分析和研究
杨予生，乐志军，陈良立
(河南省煤田地质局四队，河南平顶山467000)
[摘要]朝川矿矿区构造较发育，尤其是小构造极为发育，这些断层使得煤层附近岩石原生
结构遭到破坏，容易出现冒顶、片帮（壁）、突（涌）水和遇水底板膨胀变形等不良水 文地质、工程地质现象，对矿井开采造成了较严重的影响。

通过详细研究矿区大中 型断层、小型断层的发育规律，分析其对煤层赋存状况、煤层顶底板岩层破碎程度 和水文地质条件等方面的影响，从而指导朝川矿采面布置和安全生产。

[关键词]矿区构造;断层发育规律;煤层开采;顶底板破碎程度
[中图分类号]TD 163+.1 [文献标识码]B [文章编号]1672-9943(2018)01蛳0084-03
0引言
在煤矿建设和生产中都需要对矿井地质构造
条件进行分析研究，因为这不仅影响着煤矿的生 产效率，而且还关系着煤矿的安全生产[1-2]。

朝川 矿地质构造较发育，尤其是小构造极为发育，严重 影响矿井的正常生产，甚至是威胁着矿井的安全 生产。

因此，需要对朝川矿地质构造进行综合分析 和研究，明确矿区内地质构造的发育状况，为矿井 长久安全发展和合理化开采提供科学依据。

1
矿井概况
朝川矿位于河南省汝州煤田中部，隶属于平顶 山天安煤业股份有限公司，现共有3对矿井，即一 井、二井、三井，均具有独立的生产系统;2014年核 定生产能力为120万t /a ；
其中一井45万t /a ，二井 60万t /a ，三井15万t /a 。

矿区面积16.340 7 km 2,
批准开采煤层为一组、二组、四组、五组煤层，开采 方式为地下开采。

朝川矿可采煤层为一 8、二1、 四2、四3、五2及五3煤层；其中主要可采煤层为 二1、四3煤层，全区可采，其他煤层局部可采。

2
矿区构造
朝川矿位于朝川弧形构造的东翼，三井位于 弧顶附近。

地层走向受弧形构造的严格控制。

地层 走向大致呈北东向，倾向北西，倾角在15°左右。

深部西部局部地层走向呈北西西向，倾向北北东， 倾角15°〜25°。

矿区内，由于受南北向挤压作用， 在弧顶附近形成李湾背斜和李湾向斜。

受背斜影 响，四煤和五煤露头线发生明显弯曲；受向斜影 响，二i 煤层露头明显弯曲。

断层较发育，有高角 度的正断层与推复构造的大型低角度逆掩断层， 小断层也较发育，但是有延展长度不大的特点。

朝 川矿矿区构造纲要如图1所示。

图1
朝川矿构造纲要
2018年2月
Feb., 2018
杨予生，等河南汝州朝川矿地质构造发育特征分析和研究 85
2.1大中型断层
矿区内断层一般是正、逆断层成套出现，有落 差变化大、延展长度不远的特点。

矿区共有大中型
断层80余条，主要分布于矿区的浅部和深部。

断 层方向有近东西向、北东向、北西向，多为走向断 层和斜交断层，与矿区总体构造线基本一致。

现将 区内主要大断层叙述如下：
(1)
小屯断层(Fi )。

正断层，位于矿区东北部， 为矿区东北边界断层，由小屯街进入本矿区，向北 西交于F5断层。

断层走向北西，倾向南西，倾角 55◦〜65◦，落差60〜130 m ，区内延伸长度4 300 m 。

北东盘上升，南西盘下降。

该断层的断层带附近岩 层、煤层均较破碎，对采区和巷道的布置有较大的 影响。

由于断层的作用，二i 煤层与寒武系灰岩直 接接触，使各含水层之间形成了水力联系，对矿井 开采造成较大威胁。

该断层由2-60、3-15、6-2等 钻孔控制，控制程度较可靠。

(2)
杨山断层(F3)。

逆断层，位于矿区西部边
界附近及矿区南部，由东部9-22孔北侧，呈近东 西方向进入区内，矿区内延伸长度5 500 m 。

断层 走向近东西向，倾向北，倾角34◦〜65°，落差100〜 330 m ，一般130 m 左右。

北盘上升，南盘下降。

该断层由 12-18、23-2、22-10、13-6、水 7 等 钻孔控制，尤其是13-6和水7孔在此断层带内均 穿见二i 煤2层。

该断层控制程度可靠，剖面如图 2所示。

杨山逆断层作为朝川矿与张村矿的边界 断层，具有落差大、延伸长的特点，其附近的岩石 较为破碎，力学强度差，且通过大型地下水连通试 验证明其为1条导水断层。

杨山逆断层对巷道的 布置及开采具有较大的影响，尤其是其较好的导 水性能给矿井防治水工作带来较大困难。

(3)牛庄断层(SF 28)。

正断层，断层走向近东西
向，倾向南，倾角67。

〜74。

;落差60〜120 m ，延伸长 度3 400 m 。

北盘上升，南盘下降。

该断层位于矿区
的中部，几乎将朝川矿分成2部分，对采区布置、 巷道掘进和矿井开采影响较大，本次一井产业升 级改造布置已一采区时，就是因为考虑到该断层 的位置和落差等因素，决定将该采区布置为南起 牛庄断层，西、北2个方向至F 5大断层，东至矿区 边界处小屯断层。

13-93、12-4孔均穿见此断层， 并且在井底巷道已经揭露该断层，控制程度可靠。

(4)
范湾断层(F ‘逆断层，位于矿区西南部
由10-29孔附近自东向西至21线西侧，交汇于F 3 断层，走向近东西，倾向北，倾角46。

〜50。

，落差 50 m 左右，延伸长度4 300 m 左右。

北盘上升，南 盘下降。

11-5、12-96、12-41和11-10等钻孔穿见 该断层，控制程度可靠。

(5) F 4断层。

正断层，倾向300。

〜360。

，走向 30。

〜90。

，倾角一般50。

〜70。

，局部变缓约25。

；平 面形态呈舒缓波状，西段走向近东西，东段走向
以北东为主，落差28~100 m ，矿区内延伸长度 4 500 m 。

沿断层走向两侧派生低序次6条分支正 断层F 4支1、F 4支2、F 4支3、F 4支4、F 4支5、F 4支6,并切割了先期形成的SF 60逆断层、SF 46正断层，在西部 22勘查线与F 5正断层相交合并。

该断层经钻孔穿 见和三维地震可靠控制，证据充分，已详细查明。

(6) F 5断层。

正断层，倾向302。

〜25。

，走向 35。

〜115。

，倾角50。

〜70。

，局部35。

；平面形态呈弧 形展布，西段走向北西，东段走向北东，断层落差 26〜118 m ，矿区内延伸长度3 700 m 。

该断层在11 勘查线、7〜9勘查线之间派生2条南盘上升、北盘 下降分支正断层F 5支1、F 5支2,落差分别为15 m 、 18〜30 m，F 5支1延伸长度230 m，F 5支2延伸长度 800 m 。

该断层经钻孔穿见和三维地震可靠控制， 证据充分，已详细查明。

2.2井下揭露小断层
该矿在井筒施工、巷道掘进、工作面回采等生 产过程中还掘露了大量的小断层，其中2011— 2016年二1煤层各采面共揭露断层22条，均为正 断层，落差1.0-20.0 m ，一般2.0-5.0 m ，具有落差 不大、倾角较缓的特点；四3煤层共揭露断层96 条，均为正断层，断层落差0.8-16.0 m ，一般 2.0-5.0 m ，同样具有落差不大，倾角较缓的特点。

据现有资料统计，自开采以来朝川矿各煤层 工作面或巷道共揭露的小型断层191条，走向以
NE 向为主（86条），占总数的45.0%；SW 向次之 (44条），占总数的23.0%；而后E S 向次之(39 条），占总数的20.4%，W N 向最少(22条），
仅占
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总数的11.5%。

小型断层倾向以N E向为主(64条），占总数 的33.5%，E S向（51条)和SW向（51条)次之，分 别占总数的26.7%，最少的是W N向（25条），占总数的13.1%。

通过与大中型断层走向、倾向对比，发现小型 断层走向与大、中型断层的走向均是以N E向为 主、ES和SW向次之、W N向最少，并且小型断层 和大、中型断层走向在各个方向所占比例相当。

但 小型断层倾向与大、中型断层在各方向上分布较 不一致。

小型断层倾向以N E向为主、E S和SW向次 之、W N向最少;而大、中型断层倾向以W N向为 主、N E向次之、E S向和SW向最少。

揭露的小型 断层和大、中型断层走向、倾向分布情况对比如图
大、中型断层走向分布比例小型断层走向分布比例图3朝川矿大、中型断层与小型断层走向分布对比
大、中型断层倾向分布比例小型断层倾向分布比例图4朝川矿大、中型断层与小型断层倾向分布对比
揭露的小型断层基本上为正断层，倾角一般 为45◦〜60◦，少数断层倾角大于60◦或小于45°，比大、中型正断层倾角要缓。

通过统计发现，本矿区内断层最为发育的是 二井的戊8-11210工作面和戊8-11180工作面，这2个工作面均位于F5断层的南部，与F5断层 紧邻，其它与F5较近的采面小型断层也较发育。

戊8-11210工作面面积为27.4万m2,揭露断层多 达20条，落差大于5.0 m的有5条，并且大多数 断层为导水断层，甚至断层带本身就为含水层。

该工作面地质构造复杂，在掘进施工中在J15前 30 m时，曾因顶板淋水较大造成掘进工作面停
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工。

另外一^个断层较发育米面的是戊8-11180工 作面，该工作面面积10.4万m2,共发育断层18 条，落差1.1〜3.5 m，倾角一般都小于60〇。

该工作 面构造复杂，断层多，影响该面安全回采，工作面 在回采至断层前需要提前制定过断层措施，以确 保工作面安全生产。

通过统计还发现，在远离F5断层的工作面，揭露的小型断层较少，离F5断层越近的采面，揭 露的小型断层越多。

经分析认为这些小型断层是 在F5断层等大型构造的形成过程中受区域构造 作用挤压或张拉岩层而形成的，也就是说大型构 造附近经常会发育众多小型断层，这已被实际采 掘所证实。

总之，大、中型断层派生的小型断层，多位于 主干断层的旁侧，并与主干断层近似平行，部分为 主干断层的分支，受主干断层的影响，愈靠近主干 断层，小断层愈密集，部分地段甚至密集成带[3^。

3结语
该矿区构造较发育，尤其是小构造极为发育，生产揭露的构造主要是落差小于5 m的小型断 层。

这些断层具有落差小、倾角较缓的特点，并且 断层带附近煤层明显变薄，倾角明显变陡，甚至出 现煤层倒转的情况；同时小断层使得煤层附近岩 石原生结构遭到破坏，裂隙较发育，力学强度降 低，容易出现冒顶、片帮(壁）、突(涌)水和遇水底 板彭胀变形及支柱滑沉等不良水文地质、工程地 质现象，顶、底板涌水量也明显增加。

这些都给采 面的布置和采掘生产带来影响，给矿井水的防治 增加难度。

因此，对朝川矿这些构造进行分析研究 是有实际意义的。

[参考文献]
[1] 彭苏萍.煤矿安全高效开采地质保障技术[M].北京:
中国矿业大学出版社，2007.
[2] 李元建，宋志坚，苏现波，等.河南省晚古生代聚煤规
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[3] 陈良立，李惠杰.梁北一号井田构造特征及成因分
析[]•中国煤田地质，2007，19(4).
[4] 中国煤田地质总局.中国煤田水文地质学[M].北京：
煤炭工业出版社，2000.
[作者简介]
杨予生(1965-)，男，水文地质高级工程师，现任河南省 煤田地质局四队总工程师，长期从事煤田地质及水文地质 工作。

[收稿日期:2017-07-26]
能源技术与管理
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