西固井田断层发育规律探讨

陈旭辉

蒲白西固煤业公司陕西渭南715608摘要：通过对西固井田内的地质资料的收集与研究，分析了西固井田地质构造的成因及牲征，找到了中小型断层预测的方法及途径，为采掘工作面设计、施工提供依据。

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关键词 ：西固井田；断层发育；规律；探讨；预测

1 西固井田构造概况

1.1 区域构造概况西固井田位于蒲白矿区东南部，该区构造主要呈东西向和北东向两组：较大规模东西向褶皱有南张庄背斜、蔡家河向斜和三眼桥背斜；较大规模北东向褶皱有西固背斜、阿文村向斜和窑头村背斜。这些褶皱构造大多为宽缓的背向斜，延伸长度多为5-10km，较大规模的断层有毛家河正断层、张家河正断层、仁村正断层和董家河正断层。

1.2 井田构造概况西固井田位于西固背斜和阿文村向斜的翼部,北以张家河断层为界,南以仁村断层为界,处于多次断裂的断盘上,区内断裂较发育,也是该井田的主要构造形式,在勘探期间,发现的主要断层有以下三条：①张家河正断层：西南起于白堤镇以西,东北延至洛河高家卯一带消失,长达13km 以上。走向NE,倾向NW，倾角65°-70°，南升北降，落差210-340m，其北侧有小断层伴生。②仁村正断层：洛河西岸仁村附近地面可见5 条断层,形成断层束，走向NE。其中两条较小者，落差在10m 以内，但破坏带较宽，似有平移性质；三条较大者倾向NW。倾角70°-75°，南升北降，最北一条横穿现井田南部,构成井田南部边界,落差120m 以上。③东文化村正断层：西起张家河正断层，向东延至第五勘探线以西尖灭，延展2km，走向近似EW，倾向S，北升南降，落差25km 以上。

2 西固井田断层构造发育规律及成因

2.1 平面展布特征

2.1.1 断层性质及走向。中小型断层多为正断层，走向多为NE向，具有一定的方向性。

2.1.2 断层组合形式。井田内大中型断层在平面上多呈平行排列，如14 采区上部边界断层、14 中部断层、张家河断层和仁村断层等，走向均为NE，近平行排列。中小型断层除近平行组合排列外，还有雁状排列，形成小型地垒、地堑构造，如14502 回风巷、14502 进风巷、14506 施工巷等揭露断层都有这种特点，该组合中断层落差有大有小，落差较大的分布较稀疏，但常伴有多条落差较小的断层，落差较小的断层常呈平行排列。

2.2 断层与水、风氧化带的关系西固井田由于煤层埋藏较浅，平均190m，因此在断层发育地段常伴有煤层潮湿，顶板淋水或煤层渗水现象，以及煤质风氧化现象。并且随着断层的接近，水量越大，煤层风氧化由暗淡光泽逐渐过渡成呈褐红色零点状、褐红色条带状、褐红色片状，风氧化严重区域，煤层风氧化呈灰白色泥土状。这种现象12、14 采区均有表现，在14510 西巷，14500（东）皮带巷中，还出现煤层严重风化为白色泥土状，长达20 多米。

2.3 底断与顶断相间分期发育特点底板断裂与顶板断裂成组分期发育，在掘进中较常见，如在施工14510 西巷，14506 回风巷、进风巷时,相隔3—10m 区段内出现顶断层和底断层各一条，落差0.5—2m，走向基本一致，空间上呈平行排列。

2.4 断层发育规律成因探讨渭北煤矿区的大地构造位置在不同地质历史时期,随区域大地构造背景的演化而改变。古生代位于华北板块西南缘；中生代位于鄂尔多斯盆地东南缘；新生代以来位于渭河裂陷系北缘。因此，石炭—二叠纪煤系沉积以后，区内煤田构造的形成、发展、演化，主要受秦岭挤压带和渭河伸展裂陷系构造作用的控制。在祁吕贺山字型构造及后期华夏构造复合应力作用下，形成了井田北部西固背斜和南部阿文村向斜，而在背向斜翼部分期形成了张家河正断层、仁村正断层和东文化正断层等断裂构造。在这些断裂构造形成的影响下，区内小断层呈NE 向平行展布，分期次发育。

3 结论

3.1 中小型断层的预测方法及途径采掘前方中小型断层的预测，从技术手段上讲，尽管有不少物探仪器，如地质雷达、坑透仪、瑞利波等，但由于西固井田地质变化快且较复杂，煤层底板起伏大，在图像解释上不够理想，而利用断层影响带地质标志进行预测，则经济简便。

根据西固井田断层发育规律，预测中小型断层主要有以下几个地质标志：淤煤质风氧化及煤层变潮是断层出现的重要地质标志，并且随着煤层风氧化和潮湿程度的加剧，断层出现的可能性越大。于顶板断裂的出现，预示前方3-10m 底板断裂可能出现。盂在断层过后近水平掘进巷道中，地板开始逐渐抬升预示前方断层的再次出现。

3.2 断层对煤层、煤质的影响中小型断层的发育，首先，引起煤层厚度的变化，表现为煤层的断失或拉薄，特别是在断层密集区，煤层厚度变化非常明显，如14502 进风巷；顶断与底断相间发育段煤层拉薄现象非常明显，如14506 回风巷中部，受断层的拉薄，煤厚仅1.6-2.0m,长达25m,14506 进风巷中部，受断层的拉薄，煤厚仅0.6-0.8m,长达20 多米；落差较大断层带煤层断失现象也非常明显。其次，断层增加了煤的空隙及其与水、氧的接触面积，增强了煤层与含水层、空气的沟通，导致了煤层的风化或严重风氧化；在过断层穿半煤岩过程中，不可避免地有岩石的混入，都影响到煤质。

3.3 断层对采掘生产的影响淤影响工作面的布置方式及采掘的机械化程度。由于断层走向的限制，只能走向长壁回采，加之断层的切割和采掘设备条件的限制，断层影响较大的只能用小面回采，影响较小的只能穿采或留煤柱。在断层密集区，更不能上综采或综掘设备，严重制约着矿井生产的现代化进程。于增加了采掘成本，降低了资源回收率。由于小断层的影响，在回采过程中另开切眼，在掘进过程中变更原设计方案时有发生，以至掘进率高，原煤成本高，甚至造成采掘接续紧张等局面。过断层时补巷、重开切眼留设保护煤柱，掘进过程中变更设计方案施工，均导致煤炭资源回收率降低。

3.4 断层对安全生产的影响中小型断层的密集发育，增加了安全隐患，在生产过程中必须采取安全技术措施，加大了支护成本，降低了采掘工效，从而也降低了矿井的经济效益。

作者简介：

陈旭辉，1984 年6 月5 日出生, 甘肃白银人，2011 年12 月毕业于西安科技大学,采矿工程专业,采煤助理工程师,研究方向：采矿。