8、埠村向斜:主要轴向NE20~25°,延长近5km。东翼地层走向NE50o,倾向NW;西翼地层走向NE25°,倾向NE。倾角10~15°,轴部大于40o。
这一组构造显示了NW70°左右压应力场的存在。
㈢近EW向构造组:绝大多数属北升南降的正断层。由北而南有:
1、辛店地堑正断层:两条平行的倾向相对的正断层组成,走向NE 77°,北条倾向SE ,南条倾向NW,间距800m,落差均为400m~450m。向西逐渐消失。
2、漫泗河弧形断层:走向由NW70°转为EW向而后折转为NE70°左右,倾向S,倾角75°,台阶断落,第一台阶落差70m~8Om,第二台阶65m~10Om,总落差13Om~180m。
3、夏禹河(佛村)正断层:走向NE80°渐转为近EW向,倾向S。有左行扭动现象,断距不一,走向延长13km。
4、东笠山正断层:走向近EW,倾向S,北升南降,落差2Om~35m。
5、辛庄正断层:走向NE70°~80°,倾向N,南升北降,倾角75°,落差48m。 6、夏庄东顶山正断层:走向近EW,倾向N,南升北降,落差22m。 7、神头西河正断层:走向NE70°~80°,倾向S,北升南降,落差300m。
8、黑山岳阴正断层:走向EW,后折转为NE70°,倾向S,北升南降,落差6Om~300m。 9、石马正断层:走向近EW,倾向S,北升南降,落差300m。
10、大冶正断层:位于埠村向斜盆地内,走向EW,倾向N,南升北降,落差5Om。
从力学成因上看,这一组断层是淄博地块发生左行或右行扭动时沿老应力场形成的EW向张裂和NW、NE向剪切面牵就而成,因而在某些部位便形成了弧形断层。
㈣NW向构造组:表现为一套雁行排列的岩脉和正断层。由北而南有:
1、雁行岩墙群:主要分布在淄博向斜轴部,间距大体l00m~200m出现一条,有100条以上,延长到向斜东翼而进入奥陶系灰岩露头区的有20余条以上。
2、高留地堑正断层:走向NW40°,倾向相对,西边一条,倾向NE,南升北降,落差15Om;东边一条倾向SW,北升南降,落差150m~310m。
3、炒米庄正断层:走向NW43°,倾向SW,北升南降,落差l00m。 4、凤凰岭白沙庄正断层:走向NW50°,倾向NE,落差34m~4Om。 5、南旺正断层:走向NW38°,倾向NE,落差60m。
6、龙泉石谷边界正断层:走向NW48°,倾向NE,南升北降,落差15m~25m。 7、夏家山正断层:走向NW52°,倾向SW,落差25m。
从力学成因看,这是一组早期南北向,二期近东西向两个应力场的剪切面,后期受左旋
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或右旋而张裂,有的形成正断层,有的伴有岩浆岩侵入形成岩墙。
上述四组构造的特征及力学性质表明,淄博(章丘)地区至少有三个应力场的作用。一是近SN向压应力场,形成了地层产状EW走向,倾向N,并伴有规模不大的逆掩断层。这是较早发生的应力场,它同时形成了EW向的纵张、SN向横张和NE、NW向剪切破裂面。二是NW70°左右的近EW向的压应力场,形成了一系列NNE向的褶皱和逆掩断层或挤压破碎带。第一次应力场的纵张,这时牵就复合为横张,并发展形成了近EW向的张性正断层;第一次的横张这时成为纵张或近SN向的挤压破碎带;剪切面基本复合了第一次应力场所形成的破裂面,在这一应力场的作用下都发生过左行或右行的扭动。随着倾向和扭动方向的不同,有的成为压扭,有的成为张扭。从构造发生的应力场及其序次、规模可以大致判定:NW向构造属张性或张扭性,EW向构造一般先压、次张、后张扭。
2.2 井田地质构造及分布特征
受区域地质构造的控制,本井田地层整体上呈单斜构造,走向NNE~NE,倾向NWW~NW,地层倾角5°~28°,一般10°~14°。
1、大中型断层
由于本矿井范围内的煤层属极簿煤层,落差5m以上的断层对生产影响很大,在开采范围内落差5m以上的大中型断层计29条,总长度41790m,平均2条/km、2922m/km。井田内大中型断层展布大体分为四组:
第一组:北西西斜交正断层以组或带的形式出现,表现为以主干断层为主,同时附近伴生一些同方向、同性质的小断层或剪节理,常作为划分采区的边界线。
第二组:北北西斜交正断层,走向北西20°-30°,属张扭性正断层,多被北西西向断层切割,作为划分采区的边界线,井田内岩墙都沿此方向发育。
第三组:北西倾向正断层,走向北西40°-50°,此方向断层的上盘常出现煤层变簿带。
第四组:北东走向逆断层,两侧岩层受强烈的挤压,为典型的压性构造,且被多方向断层所切割。
以上四组断层,北西向断层出现最少,以北西西向和北北西向断层最发育,大致以一定间距出现一次,彼此交叉组合,使整个矿区呈现为一个菱形棋盘格构造,使采区合理划分受到严重影响,严重影响生产率的提高。
2、小型断层
由于本井田的煤层为极薄煤层,落差5m以下的断层极为发育,根据6个重点采区的
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统计,平均307条/km2、14139m/km2。由于这些小断层纵横交错,没有规律可循,因此,对采掘影响极大,采区回采率受到较大影响,万吨掘进率达到598m。
3、对开采的影响
对开采的影响:由于断层的切割,使煤层失去了完整性,造成煤层断失、压梁、底鼓、破碎等现象,给薄煤层的开采带来了极大的困难,也严重影响了安全生产,主要表现在如下几个方面:
①对顶板管理的影响:受断层切割,顶板的强度降低,给顶板管理和巷道支护带来了不利因素。
②对煤质的影响:中小构造发育,使采煤工作面局部形成破碎带,或在开采中起底放上过断层,使回采煤的含矸率、灰分上升,煤炭质量降低。
③对水文条件的影响:断层的纵横切割,使受水威胁煤层底板的完整性被破坏,为底板突水提供了突破口。
④对采掘的影响:造成采煤工作面撤安频繁,增加了掘进工作量。 钻探资料和本矿多年开采实践均未发现陷落柱。
综上所述,本井田地层整体上呈单斜构造,走向NNE~NE,倾向NW,地层倾角5~28°,一般10~14°。实际开采表明,地层整体单斜的产状中,因大、中型断层相当发育,断层相互切割比较严重。
2.3 构造煤发育及分布特征
五煤层储量分布在矿井中部即F4逆断层以东区域,现已开采3个采区,从开采情况看五煤层构造不发育,采煤工作面局部顶板破碎,煤层渗透性好,煤层瓦斯含量与其它煤层基本相同。
2.4 地质构造对瓦斯赋存的控制
矿井五煤层形成于石炭纪太原统,可采区域煤层较厚为0.6m左右,结构简单,无夹石,煤质为贫煤。五煤层地质构造比较简单,断层不发育,岩浆岩侵入情况不严重,没有向斜、背斜、褶曲等,故使其瓦斯涌出变化不大,岩浆岩的侵入是根据断层的开闭性侵入的岩浆岩做综合分析。在有开闭性断层岩浆岩侵入,其瓦斯量较小,而有关闭性断层岩浆岩侵入时,其瓦斯量较大。
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3 矿井瓦斯地质规律研究
3.1 断层、褶皱构造对瓦斯赋存的影响
地质构造对瓦斯赋存影响较大,一方面造成瓦斯分布不均衡,另一方面形成了瓦斯赋存或排放的有利条件。不同类型的构造形迹,地质构造的不同部位、不同力学性质和封闭情况,形成了不同的瓦斯储存条件。构造受强应力作用产生时,该构造面附近煤层中的瓦斯可以通过煤岩层的开放性裂隙带,向外扩散,该区的瓦斯含量较小;构造受压扭应力作用产生时,在构造面附近的裂隙多属封闭性,该区的瓦斯贮藏量就大,当工作面接近这些地点时,就会出现瓦斯涌出异常现象。
龙泉煤矿现在开采主要煤层为5煤层,该层煤部分可采,煤层厚度一般在0.6-0.65之间,煤层不稳定,受开放性断层影响,对瓦斯富集意义不大。
该可开采块段煤层在两条较大断层之间(其余部分煤层较薄不可采),且受较大断层影响,在附近形成次一级的复生小断层较多,使开采期间无法形成大的正规回采工作面生产,但小断层本身具有开放性有利于瓦斯的逸散,是该块段瓦斯含量较低的重要因素。
该块段由于在我井开采煤层的上部,基本不受水害影响,水文地质简单,次生小断层又较多,水自动渗漏到下层煤层采空区中,地下水在运动过程中使煤层气体自动逸散,该块段瓦斯含量较低的因素之一。
3.2 顶底板岩性对瓦斯赋存的影响
煤系岩性组合和煤层围岩性质对煤层瓦斯含量影响很大。我矿现开采的5煤层顶、底板均为较厚、强度低的砂质页岩,厚度分别为14.2m、2.4m。顶板层理明显,含砂质较多,透气性好;底板含泥质较多,层理不明显,围岩的透气性较差,易于贮存一定的瓦斯,所以煤层含有少量的瓦斯。
煤层的厚度、煤层的稳定性、煤层的结构等,对煤层的瓦斯具有一定的影响,特别是煤层的厚度对瓦斯的赋存有重要影响。我矿现开采的5煤层的厚度仅为0.6米左右,煤层薄扩散阻力小,有利瓦斯扩散,煤层瓦斯赋存较少。对本煤层生产区域瓦斯涌出变化影响不大。
3.3 岩浆岩分布对瓦斯赋存的影响
岩浆活动对瓦斯赋存的影响比较复杂。岩浆侵入含煤岩系或煤层,在岩浆热变质和接触变质的影响下,煤的变质程度升高,增大了瓦斯的生成量和对瓦斯的吸附能力。在没有
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隔气盖层或封闭条件不好的情况下,岩浆的高温作用可以强化煤层瓦斯排放,使煤层瓦斯含量减小。岩浆岩体有时使煤层局部被覆盖或封闭,成为隔气盖层。但在有些情况下,由于岩脉蚀变带裂隙增加,造成风化作用加强,可逐渐形成裂隙通道,而有利于瓦斯的排放。所以说,岩浆活动对瓦斯既有生成和赋存的作用,在某些条件下又有使瓦斯逸散的可能性。因此,在研究岩浆活动对煤层瓦斯的影响时,要结合地质背景作具体分析。
煤层开采过程中,未发现岩浆岩对煤层和煤质产生影响,五煤层多为墙状侵入,侵入情况在可采区域以外,所以对煤层生产区域瓦斯涌出变化无影响。
3.4 煤层埋深及上覆基岩厚度对瓦斯赋存的影响
煤层的埋藏深度越深,煤层中的瓦斯向地表运移的距离就越长,散失就越困难。同时,
深度的增加也使煤层在压力的作用下降低了透气性,因此上覆基岩厚度对瓦斯的保存是有很大影响的。
我矿现开采的五煤层埋藏深度较浅,有利于瓦斯向地表运移,容易散失,所以煤层含有瓦斯较少。
3.5 岩溶陷落柱对瓦斯赋存的影响
我矿现开采的5煤层可采块段及以往地质报告中无岩溶陷落柱情况,因此岩溶陷落柱对本井田煤层瓦斯影响不明确。
3.6 水文地质条件对瓦斯赋存的影响
水文地质是影响瓦斯赋存的一个重要因素,水文地质对瓦斯赋存的影响既有逸散作用,又有水利封堵作用。本井田主要为逸散作用。
我矿现开采5煤层是我井上部煤层,水自动渗漏到下部煤层。该煤层基本不受水害影响,水文地质简单,次生小断层又较多,水自动渗漏到下层煤层采空区中,地下水在运动过程中使煤层气体自动逸散,该块段瓦斯含量较低的因素之一。
综上所述,井田水文地质条件有利于煤层瓦斯的散失。
3.7瓦斯含量分布及预测研究
龙泉煤矿瓦斯含量极低,瓦斯相关数据缺乏,本次工作不对其进行瓦斯含量预测。
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