（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)陽泉有限公司 山西 045000）

1.礦井概況

某煤礦的位置在南邊緊鄰善應(yīng)鎮(zhèn)，東邊25公里處為安陽市。煤礦可開采面積為5.2km2，煤層埋深為+120m到-490m。煤礦批準(zhǔn)開始建設(shè)時(shí)間為1968年，配準(zhǔn)開采煤層為1號(hào)煤層，煤礦于1978年正式投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為50萬噸/年。隨著開采深度增加，礦井的地質(zhì)構(gòu)造越發(fā)復(fù)雜，安全隱患問題日趨嚴(yán)重。因此，為了預(yù)先弄明白斷層等構(gòu)造的分布職位，需要預(yù)先探測(cè)該礦井的地質(zhì)構(gòu)造情況，從而提高礦井的安全性和經(jīng)濟(jì)效率。

2.礦井地質(zhì)構(gòu)造

該煤礦構(gòu)造形態(tài)為向斜，沿著軸部走向?yàn)楸睎|，同時(shí)西部還有三個(gè)向斜和一個(gè)背斜，地層內(nèi)的裂隙發(fā)育較為成熟。

(1)褶曲構(gòu)造

井田內(nèi)部以及周邊巖層主要褶曲（如圖1）有三個(gè)向斜和一個(gè)背斜，向斜位于分別位于龍山、謝家莊以及尖兵崗，背斜位置在馮家洞。

圖1 褶曲示意圖

(2)斷裂構(gòu)造

巖層內(nèi)斷裂構(gòu)造較多，根據(jù)鉆探數(shù)據(jù)等相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計(jì)，區(qū)域內(nèi)共有大小斷層76處，斷層（如圖2）類別為壓扭性或者壓性正斷層。按走向分類，北西向走向有21處，北東向走向斷層55處，主要分為北西-北西和北東-北東向兩組。

根據(jù)落差對(duì)斷層進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出落差小于10m、在10-20m、20-50m、50-100m、100-200m以及在200m以上分別各有51條、12條、11條、0條、1條以及1條。

圖2 斷層示意圖

(3)陷落柱

井田內(nèi)部陷落柱數(shù)量為6個(gè)，編號(hào)分別為A1-A6,其中在采掘過程中遇到的陷落柱為A1-A4，該4個(gè)陷落柱位于井田南部的13和25采區(qū)，陷落柱內(nèi)充填雜質(zhì)類型為砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖等，相對(duì)容易控制，而A5、A6陷落柱位于井田南部20采區(qū)，控制方式為三維地震方法，控制程度較為可靠。

圖3 陷落柱示意圖

(4)巖漿巖

礦區(qū)西面、北面以及中部地區(qū)都有巖漿巖，經(jīng)過研究認(rèn)為巖漿巖主要類型為閃長(zhǎng)斑巖和閃長(zhǎng)巖。巖漿類型為巖盆或巖床，巖層規(guī)模較小，且?guī)r體逐漸沿著東向變小。

3.地質(zhì)構(gòu)造對(duì)生產(chǎn)的影響

(1)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)頂板的影響

該煤礦1號(hào)煤層的頂板較為穩(wěn)定，主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖以及少量砂巖。同時(shí)，該巖層大多數(shù)部位巖石發(fā)育較為完整，但是在斷層等地段，巖石結(jié)構(gòu)會(huì)有一定程度破壞，頂板強(qiáng)度略有下降，因此在掘進(jìn)和煤層開采過程中容易發(fā)生冒頂片幫事故。礦井對(duì)頂板的處理方式為全部垮落法，鑒于斷層的危害，煤礦在巷道掘進(jìn)和煤礦開采時(shí)必須做好探測(cè)和管理，以減少冒頂事故的發(fā)生。

(2)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層瓦斯的影響

①褶曲構(gòu)造

由于該煤礦地處斷層構(gòu)成地塹內(nèi)，因而不僅瓦斯含量較高而且容易發(fā)生涌出。礦區(qū)瓦斯分布較為雜亂，部分煤層瓦斯含量較高，而部分煤層含量又較小，很不均衡。向斜的轉(zhuǎn)折端和東西兩翼瓦斯含量較高，因此煤與瓦斯突出發(fā)生的位置主要在向斜部位的轉(zhuǎn)折位置、西翼以及東翼地區(qū)傾角較大區(qū)域，而向斜軸部則相對(duì)較少。

②斷裂構(gòu)造

構(gòu)造應(yīng)力對(duì)煤礦的安全開采造成了極大的危害，由于地質(zhì)應(yīng)力的存在，使得斷層性質(zhì)為壓扭性或者壓性斷層。這種類型的斷層會(huì)阻礙瓦斯的自由擴(kuò)散，使得瓦斯在斷層末端含量較多，極易發(fā)生突出事故。該煤礦瓦斯突出位置主要在正斷層上部，幾乎各采區(qū)均有不同程度的斷層出現(xiàn)，且在斷層存在地區(qū)，瓦斯相對(duì)較為集中。特別是15采區(qū)，該采區(qū)斷層兩側(cè)的瓦斯集中帶多達(dá)5個(gè)，累計(jì)發(fā)生瓦斯突出三十余次。由此可見，褶曲、斷層等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤層中瓦斯儲(chǔ)存有較大影響，一旦處理不當(dāng)將造成嚴(yán)重事故。

(3)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)水文地質(zhì)的影響

該礦區(qū)屬于山脈隆起地段和沉降地帶的過渡區(qū)域，北東向斜能夠一定程度地對(duì)地下水進(jìn)行控制。同時(shí)，斷層的出現(xiàn)使得含水層不能很好地連續(xù)，比如位于西部位置的石灰?guī)r地下水就因?yàn)閿鄬拥拇嬖诙袛?，使得含水區(qū)域因?yàn)榉指疃舜酥g相互獨(dú)立。該礦區(qū)落差100m以上的大落差斷層有2條，其中落差200m以上斷層為東南面的F185邊界斷層，落差為220m；落差100-200m的斷層為西部方向的F305斷層，落差為150m。

①F185斷層

F185斷層為礦區(qū)東南區(qū)邊界的斷層，走向?yàn)楸睎|，落差區(qū)間為9220m，為壓扭性斷層。該斷層在礦區(qū)南部逐漸消失，因而使得礦區(qū)內(nèi)1號(hào)煤層和井田外的巖石形成給水邊界。因此，在礦井開采過程中，需要留設(shè)防水煤柱。該斷層導(dǎo)水能力較差，根據(jù)對(duì)其進(jìn)行抽水試驗(yàn)，得出單位涌水量為0.000458l/(s·m)，滲水系數(shù)為0.00401m/d。斷裂構(gòu)造不僅能夠?qū)畬舆M(jìn)行控制，使得含水層之間相互獨(dú)立，同時(shí)，也可能會(huì)使得不屬于同一巖層的含水層實(shí)現(xiàn)整合，使得整體含水量增大，改變含水層、隔水層以及煤層之間的關(guān)系。因此對(duì)于斷層的導(dǎo)水特性，應(yīng)當(dāng)根據(jù)地層實(shí)際構(gòu)造進(jìn)行分析。同時(shí)，斷裂還會(huì)強(qiáng)化石灰?guī)r巖溶，從而形成地下水富含帶，容易引起突水現(xiàn)象。最關(guān)鍵的是，這個(gè)問題無法通過勘察探測(cè)進(jìn)行查明，因此必須在生產(chǎn)過程中注意關(guān)注巖層狀況。

②F305斷層

該斷層為礦區(qū)西部邊界的斷層，斷層走向?yàn)闁|北，落差為130-150m。斷層位于地下水來水方向，是壓扭性斷層，導(dǎo)水性能較差。斷層的存在使得礦區(qū)含水層發(fā)生中斷，連續(xù)性得到破壞，同時(shí)，含水層的補(bǔ)給來源也中斷，礦區(qū)內(nèi)含水層直接相互獨(dú)立。然而，該斷層在S-3孔南面逐漸消失，因而在礦區(qū)南部位置，該斷層并不能發(fā)揮阻水效果。

根據(jù)有關(guān)資料顯示，不僅大斷層能夠影響礦井的突水，礦井突水現(xiàn)象更多時(shí)是由于小斷層引起的，而這些小斷層在實(shí)際施工過程中卻往往容易忽略。

(4)陷落柱對(duì)礦井安全生產(chǎn)的影響

礦井構(gòu)造中存在的陷落柱還破壞煤層的連續(xù)性，同時(shí)還會(huì)影響井巷圍巖的穩(wěn)定性。陷落柱具有良好的導(dǎo)水性，因而其存在會(huì)很容易地形成導(dǎo)水通道和瓦斯聚集場(chǎng)所，從而在這些區(qū)域形成大面積的突水、冒頂或者瓦斯突出事故。因此，針對(duì)陷落柱的危害，礦井生產(chǎn)時(shí)必須通過超前探測(cè)技術(shù)，從而減少突水事故的發(fā)生。

煤礦地質(zhì)構(gòu)造嚴(yán)重影響著煤礦的安全生產(chǎn)和管理，因此必須對(duì)煤礦地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行預(yù)先探測(cè)和分析研究，并且在煤礦開采過程中關(guān)注巖層的變化情況，從而預(yù)防瓦斯、突水等事故的發(fā)生。