济宁煤田岱庄井田断层构造特征及其对生产的影响

刘军

(山东省煤田地质局第三勘探队，山东 泰安 271000)



地质与矿产

济宁煤田岱庄井田断层构造特征及其对生产的影响

刘军

(山东省煤田地质局第三勘探队，山东 泰安 271000)

济宁煤田为鲁西地区的主要煤田之一，岱庄井田位于济宁煤田的中北部，总体呈向SE倾斜的单斜断块构造。岱庄井田内构造以断裂为主，NE向、近SN向和NW向3组断层互相交叉、切割，致使煤层错动，影响工作面和巷道的布置,造成煤炭资源的损失。该文通过对已有地质资料的分析研究，提出在今后生产过程中应采取探、采结合的方式查明断层的构造特征，以达到充分合理开发煤炭资源的目的。

断层构造特征；煤矿生产；岱庄井田；济宁煤田

济宁煤田处于华北板块的东缘、鲁西南断块坳陷中[1]。岱庄井田位于鲁西南断陷区的北部，济宁煤田的中北部，孙氏店-嘉祥断层，郓城-凫山断层所围断块内(图1)[2]。

图1 岱庄井田区域地质构造示意图

大地构造单元位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)鲁西南潜隆起区(Ⅲ)菏泽-兖州潜断隆(Ⅳ)济宁潜凹陷(Ⅴ)的中北部[3-4]。总体上为一走向NE，倾向SE的单斜断块构造，倾角一般在2°～14°之间，仅个别地段受构造影响达26°。区内主要有NE向、近SN向及NW向3组正断层，次一级褶曲主要有赵庙向斜、李林背斜、庄头向斜、庄头背斜、祁庄背斜、八里屯向斜、五里屯背斜、李堂向斜、肖王庄向斜、岱庄向斜、岱庄背斜、白汪庄向斜、杜庙背斜、济宁向斜等。井田构造以断裂为主，褶皱较发育，中生代断裂十分发育，大小不同的几组断裂纵横交错，组成了网格式的构造格架(图2)[5]。

1 断层构造

井田内断层较发育，以正断层为主。井田主要发育3组断层，即NE向、近SN向及NW向。井田内小型断层较为发育，不同构造块段小构造发育不同，复杂程度不同，差异较大，类似性差。经钻探、地震及多年生产实际揭露，井田内共发育落差5m以上的断层197条(正断层193条，逆断层4条)。其中：落差大于100m的4条，50～100m的8条，30～50m的10条，20～30m的10条，10～20m的32条，5～10m的133条(表1)。

表1 岱庄井田内断距30m以上的断层

图2 岱庄井田构造纲要图

2 断层发育特征

(1)井田内的大、中型断层多以NE向为主，近SN，NW向次之，多以正断层形式出现，且具有多期活动性。同一断层在不同位置的展布方向、力学性质、断层带宽度和断距都有不同程度的变化[6]。

(2)断层的分级控制性明显[7]，一般情况下大型断层控制中型断层，中型断层控制小型断层[7]。控制性断层(主构造:断距较大的断层)与被控制的次级断层(小构造:断距较小的小断层)间存在伴生或派生关系。主构造附近小构造较发育，而远离主构造后则不太发育，小构造的发育呈递变特征；主构造的分叉区小断层密集发育。3下煤层DDF5，DDF6断层分叉区附近小断层十分发育，小断层走向多为NE，与DDF5，DFF6断层基本一致(图3)。

(3)井田内中、小型断层的平面组合主要有平行排列式、收敛-发散式等。在剖面上，常表现为阶梯状及地堑、地垒式断层组合。

图3 3下煤层DFF5，DFF6断层周边小断层示意图

①平行排列式：具体表现为一组小断层的走向基本一致、间距不大(大致等距出现)，呈有规律的排列。3上煤层北部1307轨道顺槽、3301轨道及皮带顺槽等揭露的小断层组，走向NW，间距分别约20m，50m左右(图4)。

②收敛-发散式：具体表现为一组断层向一个方向收敛、向另一方向散开的排列型式，断层倾向依次变化，收敛方向断层间距逐渐变小甚至相交，散开方向断层间距遂渐增大。16煤层揭露的庄头断层、庄头支断层-1、庄头支断层-3、庄头支断层-4、庄头支断层2。其中：庄头断层与庄头支断层-4、庄头支断层2均向NE方向发散，散开方向断层最大间距约为320m左右；庄头支断层-1向NE方向收敛与庄头断层相交，庄头支断层-2断层向西南方向收敛与庄头断层相交(图5)。

图4 3上煤层1307轨道顺槽、3301轨道及皮带顺槽揭露断层示意图

图5 16煤层庄头断层及分支断层置示意图

3 断层对煤矿生产的影响

断层是影响煤矿安全生产的最重要的地质因素，不仅本身严重影响煤矿生产，也对其他开采技术条件起着明显的控制作用[9-10]。

(1)井田内中、小型断层的发育，使煤层错动，破坏了煤层的连续性。影响了工作面的正常布置，使采掘工作难度增大，增加了掘进工作量，同时造成巷道不规则，给回采、运输带来不便，也影响着巷道维护和经济效益。如：A18-18号孔断层(倾角54°～75°，落差0～20m)与庄头支断层(倾角70°，落差0～35m)，将4317工作面与4313工作面分隔成2个独立的且很不规则的块段(图6)。

图6 3上煤层4313工作面布置示意图

(2)小断层和裂隙造成煤层顶板较为破碎，不易管理，易发生冒顶等事故，从而增大顶板管理难度、降低了生产效率。如：3上煤层4311，4312，4318工作面内发育NE及NW向的小断层近40条，断距均在0.5～5.0m，小断层造成回采过程中采岩石或丢煤现象，造成煤炭资源的损失和经济效益的减少(图7)。

图7 3上煤层4311，4312，4318工作面揭露小断层示意图

(3)井田内的大、中型断层互相切割，会致使三灰、十下灰、十三灰、奥灰等主要含水层与煤层之间的间距变小或者发生对口接触；另外，导水断层的存在，还会使含水层的水通过导水断层涌入煤层，增加了矿井充水的危险性[8]。生产中尤其是下组煤(16，17煤层)开采过程中，必须引起高度重视，防止十三灰水通过对口处或者导水断层涌入矿井。

4 结语

岱庄井田内断层较发育，以NE向断层为主、近SN和NW向断层次之。这3组断层相互交叉、互相切割，在剖面上表现为阶梯状及地堑、地垒状断层组合，这使煤层的连续完整性受到破坏，影响了采区划分、采煤工作面的布置，造成煤炭资源浪费，增加了开采成本；也会造成煤层顶板破碎，易发冒顶事故，加大煤层顶板的管理难度；同时，还会增加矿井充水的危险性，影响矿井安全。因此，在生产过程中应采取探采相结合的方式，进一步查明断层的构造特征，以达到安全、充分、合理开发煤炭资源的目的，更好的为煤矿建设服务。

[1] 马文璞.区域构造分析[M].北京：地质出版社,1992:76-80.

[2] 孟祥化，葛铭.中朝板块层序·事件·演化[M].北京：科学出版社,2004：122-135.

[3] 孔庆友，张天祯，于学峰，等.山东矿床[M].济南：山东科学技术出版社，2006：274-279.

[4] 李峰，孔庆友，张天祯，等.山东地勘读本[M].济南：山东科学技术出版社，2002：174-182.

[5] 王淑霞，张凡斌，滕祥雷，等.鲁西煤田构造类型及形成机制[J].华北地震科学，2008，(3)：36-38.

[6] 李娜.山东兖州煤田杨庄井田断层构造特征及其对生产的影响[J].山东国土资源，2008，24(7-8)：44-46.

[7] 徐浩，吕大炜，郭爱军，等.济宁煤田济北矿区构造展布规律分析[J].山东国土资源，2013，29(10-11)：6-8.

[8] 祝二亮.山东省济宁矿区水文地质条件及主要水害类型与防治思路[J].山东煤炭科技，2014,168(8)149-151.

[9] 刘军，李娜.保安井田断层构造特征及其对生产的影响[J].山东煤炭科技，2015，179(5)：126-128.

[10] 李娜，刘军.宁阳煤田地质构造特征分析[J].山东煤炭科技，2016，188(4)：137-138.

Characteristics of Faults and Its Influences on the Production of Daizhuang Well in Jining Coalfield in Shandong Province

LIU Jun

(No.3 Explorationg Brigade of Shandong Coal Mine Bureau, Shandong Tai'an 271000, China)

Jining coalfield is the main coalfield in the southwest region of Shandong province. Daizhuang coal mine locates in the middle and north part of Jining coalfield. It is a monoclinic structure with the trend of SE. The structures of Daizhuang coal mine are faults and folds with the trend of NE, nearly SN and NW. Three groups of faults cross and cut each other. It has caused dislocation of coal strata and influenced the layout of working face and roadway. Through study on the former geological information, it is regarded that exploring and mining should be combined in production process in the future to identify the distribution of faults. Thus, adequate and reasonable exploration of coal resources can be gained.

Faults;characteristics;production of coalfield;influence

2016-06-21；

2016-08-31；编辑：曹丽丽

刘军(1978—)，男，山东临清人，高级工程师，主要从事从事煤田地质工作；E-mail：sdmtsdlj@163.com

P618.11

A

刘军.济宁煤田岱庄井田断层构造特征及其对生产的影响[J].山东国土资源，2016,32(11)：31-35.LIU Jun.Characteristics of Faults and Its Influences on the Production of Daizhuang Well in Jining Coalfield in Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(11)：31-35.