畢業(yè)論文-青東煤礦層滑構(gòu)造對煤層穩(wěn)定性的影響(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 主，常見粉砂巖、泥巖和煤包裹體，可見沖刷痕跡。 10 煤組附近常發(fā)育泥質(zhì)線理或相變?yōu)槟鄮r及砂泥巖互層。上部以灰色泥巖夾粉砂巖或細砂巖薄層，部分泥巖含鋁質(zhì)及菱鐵鮞粒，發(fā)育交錯層理、水平層理。 下石盒子組（ P1xs） : 與下伏山西組呈整合接觸，上界至 3 煤組下 K3 砂巖之底，厚度為 ～，平均厚 。巖性由砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層組成。含 8 五個煤組，含煤 4～ 10 層，平均總厚 ，含煤系數(shù) %。其中 8 82煤層為 主要可采煤層。分述如下： 下段： 8 煤組以下，厚約 27m。底部為灰色中細粒含礫石英砂巖（駱駝缽砂巖），成份以石英為主，含長石、暗色礦物及泥質(zhì)礫石，鈣質(zhì)膠結(jié)。其上以泥巖為主，夾細砂巖及粉砂巖，發(fā)育平行層理，其中鋁質(zhì)泥巖為標志層，綠灰色，具紫斑，富含鋁質(zhì)及菱鐵鮞粒。 中段： 5～ 8 煤組間，為本區(qū)主要含煤段，厚約 86m，下部的細粒石英砂巖常夾粉砂巖、泥巖薄層或相變?yōu)樯澳鄮r互層，可為 8 煤層直接頂板， 7 煤組向上以泥巖為主，次為細砂巖和粉砂巖，泥巖為灰～深灰色，可見菱鐵鮞粒，細砂巖多為淺灰色～灰白色，下部常含泥質(zhì)包裹體，發(fā) 育平行層理及交錯層理。 上段： 5 煤組至頂界，厚約 。灰～深灰色泥巖夾細粒石英砂巖及粉砂巖。泥巖為厚層狀，局部含鋁質(zhì)及菱鐵鮞粒，頂部偶夾暗紫色花斑， 4 煤組附近產(chǎn)瓣輪葉化石，細砂巖多為灰色～淺灰色，成份以石英為主，含暗色礦物，發(fā)育平行層理及交錯層理。 上石盒子組（ P2ss）： 與下伏下石盒子組整合接觸，下界為 K3 砂巖，上界至平頂山砂巖之底，厚約 512～ 570m，平均厚 。由砂巖、粉砂巖、泥巖、和煤層組成。含 3 三個煤層（組）。含煤 2～ 13 層，平均總厚 ，含煤系數(shù) %。其中 32煤層為大部可采煤層。分述如下： 下段： 1 煤組以下，厚約 230m。以灰～綠灰色的泥巖、粉砂巖為主，含暗紫色花斑， 3 煤附近含菱鐵鮞粒及鋁質(zhì)，次為細、中粒砂巖，區(qū)域性標志層 K3砂巖在區(qū)內(nèi)薄且不穩(wěn)定，常相變?yōu)榉凵皫r或泥巖， 3 煤組附近可見平行層理及交錯層理。 安徽理工大學畢業(yè)論文 10 上段： 1 煤組以上，厚約 318m。以灰～灰綠色泥巖、粉砂巖為主，次為細、中粒及粗粒長石石英砂巖。泥巖中暗紫色花斑含量比下部略多，砂巖分選差，成份成熟度低，厚層狀，偶具平行層理及韻律層理，層面含云母片，可見泥質(zhì)，砂紙包體。 石千峰組（ P3sh）： 與下伏上石盒子 組整合接觸，揭露厚度 320m，未見頂。下段厚度約 68～120m。為淺灰～灰白色、粗中粒石英砂巖夾棕褐色粉砂巖、泥巖薄層，成份以石英為主，含長石及重礦物，分選中等到差，泥質(zhì)膠結(jié)，底部含礫石，厚層狀，層理不發(fā)育。上段以棕褐色局部含灰色斑點的粉砂巖為主，夾細砂巖薄層，常見鈣質(zhì)結(jié)核，平行層理發(fā)育，層面含白云母片。 新近系（ N）： 區(qū)內(nèi)揭露有中新統(tǒng)、上新統(tǒng)地層，揭露厚度為 ～ ，平均厚度。 中新統(tǒng)：與下伏二疊系不整合接觸，厚度在 ～ ，平均厚 。根據(jù)巖性特征 分析，分為上部湖積相、下部殘坡積相沉積物。下段厚度在 0～ 31m之間，平均 ，局部缺失。巖性較復雜，一半由棕黃色、灰黃色及灰綠色的粘土、砂紙粘土、粘土質(zhì)砂及粉砂組成，局部夾砂礫及粘土質(zhì)礫石。上段厚度～ 102m，平均 。巖性主要為灰綠色的粘土和灰白色的鈣質(zhì)粘土、泥灰?guī)r，局部夾 2～ 3 層粉砂、細砂和粘土質(zhì)砂。粘土和鈣質(zhì)粘土質(zhì)較純，可塑性強，少數(shù)泥灰?guī)r層中局部塊段具溶蝕現(xiàn)象，發(fā)育有小溶洞、溶孔等。 上新統(tǒng)：與下伏中新統(tǒng)整合接觸，厚度在 ～ 之間，平均 。為河湖相沉 積物。按巖性特征分為上、中、下三段。下段厚度為 ～ ，平均 。巖性主要為灰綠色、棕紅色的粘土、砂紙巖土，局部加油薄層透鏡狀的細砂、粘土質(zhì)砂等，粘土致密，粘塑性強，具滑面，砂層質(zhì)不純，含泥質(zhì)成分高。中段厚度 ～ ，平均 。巖性上部以淺棕紅、棕褐色及灰綠色細砂、粉砂、粘土質(zhì)砂為主，夾 3～ 4 層粘土、砂紙粘土，砂層層數(shù)較多，質(zhì)較純，松散，并夾有 1～ 2 層細砂巖（盤）透鏡體；中部巖性為灰黃色、淺棕紅色，灰綠色、灰白色的細砂、粘土質(zhì)砂，夾 2～ 3 層薄層粘土；下部以淺褐色、灰 綠色的粘土為主，平均 。巖性由灰黃色、棕紅色、灰綠色的粘土、砂紙粘土為主，粘土可塑性強，分布穩(wěn)定，頂部富含鈣質(zhì)和黑色鐵錳結(jié)合，為沉積間斷的古土壤層，是新近系和第四系的分界。 第四系（ Q）： 區(qū)內(nèi)揭露厚度 ～ ，平均 。 更新統(tǒng)：假整合于下伏新近系之上，厚度在 ～ 之間，平均安徽理工大學畢業(yè)論文 11 。一半分為上、下兩段。下段厚度 ～ ，平均 。巖性以灰黃色、棕黃色及棕紅的細砂、粉砂、粘土質(zhì)砂為主，間夾粘土和砂紙粘土。粘土和砂紙粘土一般均 具鐵錳質(zhì)浸染現(xiàn)象，并含有鐵錳質(zhì)和鈣質(zhì)結(jié)核。上段厚度～ ，平均 。上部 10m 左右主要為灰黃色、褐黃色的粘土、砂紙粘土組成，夾 2～ 3 層粉砂、粘土質(zhì)砂透鏡體，一般含有較多的鈣質(zhì)、鐵錳質(zhì)結(jié)核。 全新統(tǒng)：與下伏更新統(tǒng)假整合接觸，厚度為 ～ ，平均 。巖性主要有灰黃色、黃褐色粉砂、粘土、砂紙粘土。具二元結(jié)構(gòu)，粉砂與粘土、砂紙粘土組成 2～ 3 個韻律層，本統(tǒng)頂部為耕植土，在深度 3～ 5m 段富含砂礓結(jié)核；底部普遍發(fā)育一層厚 1～ 2m 的砂紙粘土，并保存有完好的蚌螺化石及其碎片 ，含有鈣質(zhì)結(jié)核，局部地段相變?yōu)榉凵皩樱菂^(qū)內(nèi)全新統(tǒng)與更新統(tǒng)的分界標志。 煤層特征 區(qū)內(nèi)主要含煤地層為二疊系上石盒子組、下石盒子組和山西組，含煤地層平均總厚 。自上而下含 11 是個煤組，含煤 7～ 18 層，平均總厚 ，含煤系數(shù) %。其中全區(qū)可采和大部可采煤層由 3 8 8 10 煤層五層，可采煤層平均總厚 ，占 可采煤層厚度的 %。可采煤層自上而下分述如下： 32煤層位于上石盒子組下部，煤層厚度 0～ ，平均 ，煤層結(jié)構(gòu)簡單 ～ 較簡單。全區(qū)含煤面積 ，其中可采面積 ，可采系數(shù) %，受巖漿侵入及沉積環(huán)境影響，在東西深部形成 2 個面積較大的不可采區(qū)，為大部可采的不穩(wěn)定煤層。 7 煤層位于下石盒子組下部，厚度 0～ ，平均 。全區(qū)含煤面積，其中可采面積 ，可采系數(shù) %。煤類變化不大，煤層結(jié)構(gòu)簡單 ～ 較簡單，屬全區(qū)大部可采的較穩(wěn)定煤層。 81煤層全區(qū)平均厚 。該煤層 83 個正常見煤點中，與 82煤層的合并點多達 58 個，在 7 到 10 勘探線 中淺部亦有合并區(qū)，合并區(qū)面積占煤層總面積的%，因此 81煤層可視為 82煤層的分叉煤層。合并區(qū)以外， 81煤層集中分布在 10 勘探線以西及 7 勘探線以東地段，其它地段零星分布。煤層結(jié)構(gòu)簡單，屬全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層。 82煤層位于下石盒子組下部，含煤面積 ，其中可采面積 ，可采系數(shù) %，煤層厚度 ～ ，平均 ，在與 81煤層合并區(qū)內(nèi)，其厚度一般較大且厚度變化也較大，個別點突然變薄，可能與小構(gòu)造影響有關(guān)。在 7 到 10 勘探線間中淺部形成厚煤帶，煤厚一般 5～ 8m， 其中厚度在 10m 以上的特厚點多達 5 個，但向深部煤層厚度逐漸變薄 。在非合并區(qū)煤層相對較薄，一安徽理工大學畢業(yè)論文 12 般為 3～ 5m，厚度變化相對也較小。受巖漿巖侵蝕影響， 10 東 9～ 101孔所揭露的 82 煤層被吞蝕或變質(zhì)為天然焦，形成小范圍的侵蝕區(qū)。煤層結(jié)構(gòu)簡單 ～ 較簡單，為全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層。 10 煤層位于山西組中部，煤層厚度 0～ ，平均 ，含煤面積，其中可采面積 ，可采系數(shù) %，煤層厚度變化較大。在 84個見煤點中，不可采 9 個、尖滅點 10 個，巖漿巖侵蝕點 4 個。井田內(nèi)有 6 個面積不等的 不可采區(qū)。煤層結(jié)構(gòu)簡單，為大部可采的不穩(wěn)定煤層。 區(qū)內(nèi)地層中有多個含水層（組、段），也有多個對應的隔水層（組、段）所阻隔，不同（組、段）的地下水對礦坑充水影響明顯不同。由于有隔水良好的松散層第三隔水層（組）的存在，大氣降水、地表水和尊重界松散層一、二、三含水層地下水對礦井充水沒有影響。礦井主要充水因素如下： 新生界第四含水層（組）地下水，在淺部沿風化裂隙帶和采空區(qū)塌陷裂隙帶、或順煤層進入礦井，在留有防水煤柱情況下，是煤層開采的主要補給水源。 各主采煤層板巖裂隙水是礦井開拓和煤層開采的 直接充水水源，是礦井涌水量的主要組成部分。由于砂巖裂隙發(fā)育的不均一性，一般富水性弱，以存儲量為主，補給量不足。 石灰?guī)r巖溶裂隙水：太原組和奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙水在正常情況下，對開采 10 煤層無直接充水影響，但當遇到斷層或陷落柱時，使煤層與灰?guī)r “ 對口 ”接觸或間距縮短時，可能對礦坑產(chǎn)生直接充水。 據(jù)淮北生產(chǎn)礦井所揭露的斷層水文地質(zhì)特征分析，由于采掘比鉆孔揭露的面積大，破壞程度高，破壞了原來的地質(zhì)、水文地質(zhì)天然平衡條件，使斷層的導水性有所增強（采掘中大部分落差大于 2m 的斷層有淋水、滴水及滲水現(xiàn)象，具導水現(xiàn)象），若溝 能了富水巖層，而隔水層厚度小且較破碎時，就可能產(chǎn)生突水。預防斷層的突水重點應放在與富水層 “ 對口 ” 部位。 在自然狀態(tài)下，區(qū)內(nèi)斷層一般富水性弱，導水性差，但在井巷開拓和煤層開采時，會破壞地下水的天然平衡狀態(tài)，使斷層的導水性有所改變，若斷層溝通了富水含水含水層時，有可能產(chǎn)生突水。 地質(zhì)構(gòu)造分布特征 青東礦礦井地質(zhì)構(gòu)造分布特征簡略總結(jié)如下： （ 1） 青東井田位于淮北煤田的中部，臨渙礦區(qū)的西部。東以大劉家斷層與海孜煤礦相鄰，西至 F9 斷層，北有宿北斷層，南有孟集斷層，處在近東西向與近南北向斷層形成的夾塊內(nèi)，屬箕 狀斷塊式控煤構(gòu)造。 （ 2） 區(qū)內(nèi)構(gòu)造主題表現(xiàn)為走向北西 ～ 近東西，局部略有轉(zhuǎn)折，向北、北東安徽理工大學畢業(yè)論文 13 傾斜的單斜。地層傾角多在 10～ 20176。 ，沿地層走向方向出現(xiàn)小規(guī)模的地層起伏或次級褶曲；共發(fā)育斷層 218 條，其中正斷層 214 條，逆斷層 4 條；以北東向斷層為主，其次為北西向、近東西向和北北東向斷層。 （ 3） 井田范圍內(nèi)構(gòu)造形態(tài)主體表現(xiàn)為一走向北西 ～ 近北西，局部略有轉(zhuǎn)折，向北、北東傾斜的單斜。地層傾角 10～ 20176。 ，沿走向出現(xiàn)較小規(guī)模的地層起伏或次級褶曲；斷層發(fā)育，組合規(guī)律性強。 （ 4） 次生褶皺多屬于斷層的派生構(gòu)造，主要受北東向斷層的 局部應力場作用形成的寬緩褶皺，背斜多向 NE 向傾伏，而向斜則向 NW 向揚起，沿地層延伸方向形成波狀起伏的構(gòu)造。 （ 5） 斷層間平行排列，斷層走向基本一致。北東向斷裂發(fā)育程度最高，其次為北西向、近東西向斷裂，北北東向斷裂發(fā)育程度最低。 （ 6） 近東西向斷層主要分布于井田中東部，各斷層大致平行延伸，橫剖面上構(gòu)成地塹組合形式；北東向斷層為主要斷層組，平面上多呈弧形，延伸較遠。在井田東部往往構(gòu)成地塹 地壘及階梯狀斷層組合，井田西部構(gòu)成帚狀構(gòu)造組合；北北東向斷層主要分布于井田中西部，平面上延伸較遠，多呈 “ S” 形或反 “ S”形； 北西向斷層構(gòu)成 “ 入 ” 字形構(gòu)造，在井田西部呈放射狀排列，可能與局部地殼隆伸有關(guān)。 （ 7） 斷層間的交叉組合主要表現(xiàn)為兩組或兩組以上的斷層以一定的角度交切。在井田中部及東部，主要表現(xiàn)為近東西向斷層與北東向斷層之間的疊加，形成風格狀；井田西部主要表現(xiàn)為北東向與北西向斷層之間的疊加，形成放射狀，或次級斷裂與主干斷裂斜交，構(gòu)成帚狀構(gòu)造組合。 （ 8） 根據(jù)斷層之間的相互切割關(guān)系，認為斷層的形成時間序列為：最早為近東西向斷裂，依次為北東向、北北東向和北西向斷裂。 安徽理工大學畢業(yè)論文 14 4層間滑動構(gòu)造及其對煤層穩(wěn)定性的影響 在地質(zhì)構(gòu)造變動中，由于軟弱層與其圍巖在應變上的差異而產(chǎn)生滑動 變形 ，以適應構(gòu)造形態(tài)的變化，軟弱巖層則易成為層滑構(gòu)造的發(fā)育面。青東礦煤系地層中砂巖、泥巖、粘土巖及煤等軟硬相間，這種巖性組合在巖層褶皺時，易發(fā)生順層剪切形成層滑構(gòu)造。 青東礦 82煤層偽頂板一般為炭質(zhì)泥巖，厚度 ～ ，巖層薄弱容易冒落；直接頂板以泥巖為主，其次為粉砂巖和砂巖。老頂有兩種煤類型：一為砂巖直覆于煤層之上，另一為老頂砂巖位于直接頂之上，巖性有細砂巖和中砂巖。 82煤直接底以泥巖為主，其次為粉砂巖。泥巖厚度 ～ 。巖性為底板層滑提供了條件，特別是產(chǎn)生底板揉皺現(xiàn)象及煤層的穿刺構(gòu)造。 82煤層頂?shù)?板 巖性主要為泥巖、粉砂巖和砂巖。從層測定發(fā)生的巖性組合條件看，礦區(qū)巖性組合力學差異較大，為層滑發(fā)育提供了有得的條件；同時由于煤層頂?shù)装鍘r性屬于硬巖類，故井田范圍內(nèi)層滑構(gòu)造總體屬斷裂型層滑，少量為揉皺型，揉皺型層滑主要發(fā)生于煤層頂?shù)装鍨閭雾敃r。 由于區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，在斷層形成的過程中，由于煤層相對巖石來說為軟弱體，特別是厚煤層，更易形成層間滑動。 82煤層層滑構(gòu)造表現(xiàn)形式 82煤層層滑構(gòu)造主要變現(xiàn)為層間滑動、伴生斷 裂構(gòu)造、伴生小褶皺、穿刺構(gòu) 造等。 （ 1）層間滑動 層間滑動 是 層滑構(gòu)造中最基本的構(gòu)造形跡。它使煤層結(jié)構(gòu)遭到破壞，煤厚發(fā)生變化。有煤層頂、底板單滑，層組滑動，巖層層滑，煤層層滑。巖層層滑，往往呈現(xiàn)滑面擦痕，硬巖破碎，軟巖揉皺或呈滑片矸，滑面上有糜棱泥，原巖層理、結(jié)構(gòu)破壞。煤層層滑在 82 煤層中層間滑動現(xiàn)象十分發(fā)育，造成煤層結(jié)構(gòu)常呈鱗片狀、粉末狀、碎粒狀，揉皺，軟分層，條帶軟煤等現(xiàn)象 （如圖 41） 。 （ 2）煤層受強烈擠壓揉皺破碎 當煤層頂板或底板較