彭軍，吳基文，彭濤，范景坤，李寧

(1.安徽理工大學地球與環(huán)境學院，安徽淮南232001;2.淮北礦業(yè)(集團)有限公司，安徽淮北235006)

斷層、褶曲等是礦井最主要的地質構造，也是影響礦井安全生產的重要因素［1］。礦井地質構造不僅控制了井田的分布、采區(qū)的劃分，也影響了礦井巷道和煤層開采方式的選擇，因此，查明礦井的地質構造規(guī)律，是礦井現(xiàn)代化建設的需要［2］。

許疃礦自建井以來，對礦井進行了多次三維地震勘探及其他地質勘探工作，但對礦井地質構造特征仍缺乏系統(tǒng)而全面的認識，影響了礦井的后期建設和安全生產。筆者在前人研究的基礎上，總結該礦自建井以來的各種構造資料，并結合三維地震勘探資料和現(xiàn)場觀測資料，分析許疃礦的地質構造規(guī)律，為該礦后續(xù)的安全生產和巷道的合理布置提供相應的依據。

1 礦井概況及地質構造特征

1.1 礦井概況

許疃礦位于淮北煤田南部臨渙礦區(qū)，處于宿北斷裂、光武固鎮(zhèn)斷裂、固鎮(zhèn)長豐斷裂和豐縣—口孜集斷裂組成的的一個近長方形斷塊內，童亭背斜的南翼。礦井北至F7斷層，南抵光武—固鎮(zhèn)斷裂，總體上為一走向近南北、向東傾斜的較為寬緩的單斜構造，局部發(fā)育小型褶曲，并且被近EW向和NE向的斷層疊加切割。另外，在礦區(qū)東南發(fā)育有NE向的向斜構造，為南坪向斜的轉折部位［3］。其中，許疃斷層為礦區(qū)的分割斷層，該斷層走向NWW，傾向53°～63°，為逆斷層，延伸長度8 000 m，落差為115～325 m(圖1)，控制了礦井地質構造的發(fā)育情況。

圖1 許疃礦礦井構造綱要Fig.1 Outline of Xutuan mine structure

1.2 地質構造特征

1.2.1 褶曲構造

礦井主體褶皺為一走向近南北、向東傾斜的單斜構造，褶曲構造不甚發(fā)育，僅局部沿走向呈波狀起伏，地層傾角北部8°～18°，南部10°～25°，比較明顯的為張家背斜和李樓向斜。區(qū)內北部大中型褶皺軸向為NWW向，南部褶皺軸向通常為近EW向，從北向南主要的褶皺有童莊向斜、張家背斜、陳張莊向斜、吳家莊背斜和南部的李樓向斜(圖1)。SN向的擠壓作用及許疃斷層的牽引作用使該段地層沿走向發(fā)生強烈扭動，產生褶曲，這些褶曲的存在，對許疃礦井田地質構造的發(fā)育起到一定的限制作用。

1.2.2 礦井斷層發(fā)育

許疃礦統(tǒng)計的344條斷層中，正斷層略多于逆斷層，為191條，占總數(shù)的56%，逆斷層為44%;但落差＞10 m的大中型斷層中，逆斷層數(shù)量為45條，正斷層僅為29條;而落差＞100 m的4條斷層中，逆斷層就有3條。相對于淮北其他礦區(qū)，該礦的逆斷層特別發(fā)育，對生產的影響較大，在開采過程中需加以關注。

礦區(qū)的正斷層沿礦井自南向北廣泛發(fā)育，且中小斷層受大斷層的影響明顯，按走向分組，小斷層的分布與大斷層的分布情況基本一致。如NE向的F5斷層，貫穿礦井南北，而NE向的小斷層較發(fā)育;NWW向許疃逆斷層、F8斷層，小斷層中逆斷層的分布也主要與它們的分布方向一致。根據礦區(qū)斷層性質及其組合關系，可判斷為同一構造時期的產物，且NW向的逆斷層切割NE向的逆斷層，表明前者的形成時代晚于后者［4］。

許疃礦地質構造復雜，斷層特別是小斷層發(fā)育，其斷層走向主要為NE和NNE，NEE、NWW、NW次之;其中逆斷層以NEE和NE為主，其次是NW和NWW;正斷層主要是NE和NEE，NWW和NW正斷層較少發(fā)育(圖2)。

圖2 小斷層產狀玫瑰花圖Fig.2 Rose diagram of small faults occurrence

許疃礦小斷層傾角變化范圍較大，在已統(tǒng)計的全部291條小斷層中，傾角主要集中在40°～80°，最大傾角為80°，最小傾角為25°，平均傾角為50°，斷層傾角總體較陡。其中，正斷層的傾角主要集中在60°～80°，占83.13%，平均傾角66.90°;逆斷層的傾角集中在40°～60°，占65.32%，平均傾角53.48°。

1.2.3 斷層組合類型

礦區(qū)的斷層組合類型主要包括疊瓦狀構造、階梯狀構造、地塹和地壘構造等，其具體特征如下。

(1)疊瓦狀構造72勘探線上所揭露的斷層在同一剖面上形成了一個疊瓦狀構造(圖3)。該疊瓦狀構造主要是由在擠壓應力作用下，形成的一系列走向NE的逆斷層組成的。

圖372 線剖面疊瓦狀構造Fig.3 Imbricate structure of 72 line profile

(2)階梯狀構造在3224機巷剖面上揭露了一系列正斷層，各斷層的走向基本一致，且同一方向依次錯落，形成階梯狀構造。如圖4所示，斷層DF206、J－10、J－11等為階梯狀構造組合。

(3)地塹和地壘構造在7224切眼剖面上所揭露的斷層在同一剖面上構成地塹結構，如圖5所示，這種構造樣式，斷層常常造成順煤層巷道的突然消失。而在76勘探線上所揭露的斷層，如SDF1、SDF2、SDF3等則構成地壘構造，如圖6所示。

圖57 224切眼剖面的地塹組合Fig.5 Graben combination of 7224 cut section

圖676 勘探線剖面的地壘組合Fig.6 Horst combination of prospecting line profile

2 礦井構造演化規(guī)律

分析許疃礦地質構造特征，并結合區(qū)域構造演化史，可以認為許疃礦地質構造是印支期、燕山期、燕山晚期、喜山早期、喜山晚期多期構造運動的產物。

(1)印支期由于受到SN向的擠壓作用，臨宿礦區(qū)不均勻地發(fā)育了規(guī)模不等的EW向褶皺構造。印支后期拉伸斷陷形成了分割各EW向構造的EW向斷裂，如板橋—固鎮(zhèn)斷層、宿北斷層，并構成了礦區(qū)后期構造變動的南北邊界斷層。

(2)燕山期燕山早中期是中國東部形成NE向構造最強烈的構造期，同時是該區(qū)變形最強烈時期，華北板塊在這一時期的構造運動決定本區(qū)軸向近SN的隔檔式褶皺及褶皺陡翼上縱逆斷層的發(fā)育。在這一時期，華北板塊主要受到來自東部庫拉—太平洋板塊的擠壓作用，促進了褶皺上次級構造斜斷層、橫斷層發(fā)育［5－6］。

(3)燕山晚期華北板塊東部處于NW向伸展、NE向擠壓的構造應力環(huán)境，同時郯廬斷裂帶表現(xiàn)為NW—SE向拉伸性質。在該構造背景的影響下，臨宿礦區(qū)形成了NE向的東西邊界斷層，如長豐—固鎮(zhèn)斷層等，這些斷層對燕山早期聚煤盆地的形成和持續(xù)發(fā)展起到了重要作用。該期正斷層切割NEE向及先前形成的斷層。

(4)喜山早期華北板塊受到傾角近水平、SN方向伸展的應力場作用，廣泛發(fā)育走向近EW的張性正斷層，早期的EW向斷裂亦演變?yōu)檎龜鄬印Ｊ苓@一區(qū)域構造影響，臨宿礦區(qū)形成如大辛家斷層等EW向正斷層。南北邊界的宿北斷層、板橋—固鎮(zhèn)斷層再次復活，表現(xiàn)為正斷層性質，這種地塹式的構造有利于礦區(qū)煤盆地的保存，同時也使礦區(qū)北部南北邊界地貌發(fā)生較大差異。

(5)喜山晚期華北板塊發(fā)生近SN向擠壓、近EW向伸展的構造運動，使中生代以來的NNE向斷裂重新裂開并產大規(guī)模的隆坳構造，華北東部繼續(xù)沿NE向斷裂發(fā)生伸展，由斷塊掀斜轉變?yōu)檎w沉降的坳陷［7］。臨宿礦區(qū)在該期構造變動中NNE向斷裂重新活動并切割早先各組斷層。該期的整體伸展沉降使得臨宿礦區(qū)優(yōu)先接受沉積并與濉肖礦區(qū)連成一片成為淮北準平原，且使得臨宿礦區(qū)新生界沉積的松散層厚度大，并較早封閉煤系地層。

3 結論

(1)許疃礦區(qū)褶皺構造和巖溶作用不發(fā)育，但斷裂構造發(fā)育。該礦的逆斷層較臨宿礦區(qū)的其他礦區(qū)發(fā)育，且大中型斷層以逆斷層為主，小斷層走向以NE和NNE為主，且高角度斷層居多，傾角在40°以上的占99.31%。

(2)該區(qū)的斷層經歷多期構造運動作用，其中以印支期的SN向擠壓和燕山期的(早期為NW—SE方向的強烈擠壓作用，晚期為NW向擠壓，NE向伸展作用)構造運動影響最為重要。燕山期郯廬斷裂的大規(guī)模左行運動對該區(qū)的構造發(fā)育也有一定影響，而喜山早期的構造運動對該區(qū)的影響則較小。

(3)由于不同期次的構造運動作用相互疊加、切割和改造，使得該區(qū)的斷層各個方向均有發(fā)育，呈網格交錯狀分布。逆斷層多于褶皺陡翼間發(fā)育，且與軸向相同，而正斷層則受限于褶皺的發(fā)育狀況。

(4)由于背斜核部和逆斷層部位應力常有集中現(xiàn)象，容易造成瓦斯富集，且該礦的逆斷層相對發(fā)育，建議在開采過程中要加以關注。同時由于該區(qū)小斷層和煤層頂?shù)装迳皫r裂隙發(fā)育，砂巖裂隙水較豐富，斷層間相互切割，各斷層破碎帶較寬且相互間的水力聯(lián)系較強，因此，在巷道掘進和工作面煤層回采過程中，要加強地質構造分析，做好防水工作，保證礦井的安全生產。

［1］ 姚能旺，朱炎銘，鐘和清，等.擔水溝井田地質構造特征及其演化［J］.煤炭工程，2012(7):93－96.

［2］ 王懷勐，朱炎銘，羅躍.張雙樓礦區(qū)構造特征及其演化［J］.黑龍江科技學院學報，2006(6):432－434.

［3］ 張旭剛，郭然.任樓煤礦礦井地質構造規(guī)律研究［J］.煤炭科學技術，2009，37(12):103－106.

［4］ 朱志澄，曾佐勛，樊光明.構造地質學［M］.武漢:中國地質大學出版社，2008.

［5］ 吳智平，侯旭波，李偉，等.華北東部地區(qū)中生代盆地格局及演化過程探討［J］.大地構造與成礦學，2007(4):385－399.

［6］ 馬瑩生，崔盛芹，曾慶歷，等.燕山地區(qū)燕山期的擠壓與伸展作用［J］.地質通報，2002，21(4/5):218－223.

［7］ 蔡超，朱炎銘，陳尚斌，等.開灤唐山煤礦地質構造規(guī)律性研究［J］.能源技術與管理，2007(6):8－10.