1、本科毕业论文青东煤矿层滑构造对煤层稳定性的影响THE EFFECT FORM INTERLAYER GLIDING STRUCTURE TO THE STABILITY OF COAL SEAMIN QINGDONG COAL MINE学院（部）： 地球与环境学院 专业班级： 地质 学生姓名： 指导教师： 教授 年 月 日I摘要层间滑动构造是指由层间滑动派生出来的层内揉皱和层内断层，它是发育在煤系地层中的一种特殊的地质构造。层滑构造在煤层及其顶底板中滑动现象极为普遍，是导致煤层不稳定的主要因素。青东煤矿 82 煤层的层间滑动构造普遍发育，严重影响矿井的生产安全建设。本文通过分析青东煤矿 82
2、煤的层滑构造表现形式，来分析该构造对煤层稳定性的影响。关键词： 青东煤矿， 层滑构造， 煤层稳定性IIABSTRACTThe interlayer gliding structure, which was scrunch and faults in seams derived from interlayer gliding, was a special tectonic in coal measure strata. It is very common for sliding phenomenon in coal seam and its roof and floor. However, it
3、s became the main factor for unstable coal seam, for it wildly developing in the 82 coal seam in Qingdong coal mine, and, it seriously affected the construction of coal mine production safety. By means of the pattern of manifestation of interlayer gliding structure in 82 coal seam of Qingdong coal m
4、ine, this paper analysis the effect from this structure to the stability of coal seam. KEY WORDS： Qingdong Coal Mine; Interlayer Gliding Structure； The stability of coal seam目录摘要 .IABSTRACT.II1 前言 .11.1 层滑构造简述 .11.2 层滑构造的研究内容 .11.3 层滑构造的研究目的及其意义 .11.4 层滑构造研究现状 .22 区域地质概况 .32.1 区域地层 .32.2 区域地质构造特征 .3
5、3 井田地质概况 .73.1 井田自然地理 .73.2 矿井概况 .73.3 井田地层特征 .83.4 井田煤层特征 .113.5 矿井水文地质特征 .123.6 矿井地质构造分布特征 .124 层间滑动构造及其对煤层稳定性的影响 .144.1 概述 .144.2 82 煤层层滑构造表现形式 .144.3 煤层稳定性的内容 .214.4 层滑构造对煤层稳定性的影响 .225 结论 .24参考文献谢辞安徽理工大学毕业论文11 前言1.1 层滑构造简述层间滑动构造（简称层滑构造）是指由层间滑动派生出来的层内揉皱和层内断层，它是发育在煤系地层中的一种特殊的地质构造。层滑构造在许多矿区都较为发育，主要
6、发育在地质构造复杂地区和层间软弱带，在煤层顶底板间也极为发育。其成因复杂，形态各异，对矿井生产危害性极大。层滑构造在煤系地层中常形成“三软”地段，即顶软、煤软、底软。1.2 层滑构造的研究内容青东煤矿为新建矿井，地质研究程度低，尤其作为首采煤层的 82 煤层，分叉、合并现象普遍，甚至发生煤层尖灭，煤层分布不稳定，煤层厚变化大，层滑构造是导致其不稳定的主要因素。由于这种构造基本上水泥层滑动、地层缺乏明显的“重复”和“缺失” ，在生产过程中很容易被忽视，从而给生产带来很大困难。有必要对该区主采煤层的层间滑动构造发育规律进行研究哎，探讨其对煤层稳定性的影响。论文以青东煤矿 8 煤层为探讨对象，对煤层
7、中发育的层滑构造特征、展布规律及其影响因素进行研究，采用模糊综合评判的方法对 82 煤层层滑构造进行宣评价，探讨层滑构造分布发育规律及其对煤层稳定性的影响。主要研究内容如下：（1）结合区域地质背景资料，分析矿区地层、岩性、地质构造、水文地质条件等。分析井田地质背景条件，了解该区构造应力场特征，划分力学性质薄弱带；（2）结合勘探及巷道掘进资料，研究 82 煤层中层滑构造的特征、类型层滑构造的形成机制及与其它构造的关系；（3）建立矿井层滑构造宣评价体系，通过模糊综合评判法对 82 煤层层滑构造进行定量评价，进一步划分出层滑构造分布范围；（4）在上述研究基础上，探讨层滑构造分布发育特征与煤变化和赋存
8、深度之间的相关关系，深入揭示 82 煤层的赋存规律。1.3 层滑构造的研究目的及其意义研究 82 煤层层滑构造的发育规律，探讨其对煤层稳定性的影响，进一步提示煤层的同在规律，为断层开采提供技术依据。煤层及其顶底板中滑动现象极为普遍，层滑构造是导致煤层不稳定的主要因素。按传统的沉积学以及地质构造观点，很难对井下所见异常地质现象作出正确判识，给生产带来很大困难，不仅增加了掘进中的无效进尺，而且常造成工作面改造不当，带来大量煤炭损失。层间滑动构造对井巷设计、工作面布置、安徽理工大学毕业论文2构造预测及安全生产都有重要意义。但是因为这种构造基本上顺层滑动、地层缺乏明显的“重复”和“缺失” ，勘探过程很
9、难发现，因此往往被忽视。特别是如何利用研究层滑构造的成果进行宣预测预报，是当今矿井地质研究的热点和难点，开展项目研究具有重要的科学理论意义和生产实际意义。1.4 层滑构造研究现状曹运兴等（1993）研究探讨了矿井层滑构造的基本特征，而且还认识了层滑构造的形成机制，构造对瓦斯突出的控制作用及与煤层流变的关系，层滑构造类型对煤层厚度的变化影响。王桂梁等（1988）探讨了断层与层滑构造形成的主导因素，断层与层滑构造对瓦斯突出的控制作用，层滑构造与煤层流变，断层与层间滑动构造组合形式及其形成机制。通过顺磁共振波谱研究构造煤取得了重要进展，前苏联学者在研究顿巴期矿区突出煤层的 EPR 信号明显强于非突出
10、煤层，袁崇孚等（1990）通过测定南柚煤层不同破坏结构和突出煤层各分层的顺磁中心深度，研究认为煤体的受到破坏的程度与顺磁中心深度呈正相关的关系。在利用测井曲线判识构造煤方面，美国的 SW Rambert、 MA Telivits 利用密度测井曲线将煤体结构分为脆煤和硬煤， MJ Samuel Lun 在研究胡安盆地东南部煤层时，利用高精度的能谱密度测井曲线，认为煤样解析实测的甲烷含量与测井煤样体积密之间的单因素呈现线性相关的关系，并以此得到三个能预测未知区域的煤层甲烷含量的经验公式；前苏联 BM Ivanov 在地质钻孔中做了有关测试地球物理参数的试验，并以此对煤与瓦斯突出的危险性做出定性评价
11、。基于地质构造的三维可视化技术和 GIS 技术，澳大利亚的 Leblanc Smith G和 Caris C (1997)根据 Trap Gully 矿区和 Appin Colliery 地下煤矿的资料，利用多煤体虚拟现实技术建成“虚拟采矿”系统，将其与采矿和地质勘查专业软件相结合，能校为快速的生成各种参考信息和实时显示真三维（四维）空间关系的各种图件。加拿大阿波罗公司开发出的矿山开采的信息可以做到即时处理。GIS 用于矿井地质工作已取得许多重要成果，例如煤科院西安分院开发的CGIS、日本 Osaka City 大学开发的基于 GIS 和 RDBMS 的资源勘查分析系统等。然而目前基于 GIS
12、r 矿井地质信息系统，虽然具有很强的自动成图功能，但其矿井构造量化预测能力并不能满足实际生产要求。安徽理工大学毕业论文32 区域地质概况2.1 区域地层淮北煤田的地层类型属华北型地层，为其中淮河地层分区之淮北地层小区（安徽省地层志，1985） 。在地层层序中，除部分缺失外，一般均发育比较齐全，各地岩性和厚度虽存在一些差异，但均可对比。区域内主要地层层序、厚度及岩性特征见表 2-1。2.2 区域地质构造特征淮北煤田位于华北板块南缘，中生代及其之前属于华北型的地壳结构。大地构造上属于华北板块南部东侧，构造演化既受华北板块构造演化控制，又受大别郯庐苏鲁造山带演化的控制，经历了古生代相对稳定发展阶段和
13、中、新生代活动阶段两个发展阶段。石炭、二叠纪含煤岩系的形成是在这一相对稳定发展阶段后期形成的。三叠纪陆块内活动加剧，构造分宜和沉积分异增强，导致华北地区缺失三叠纪沉积，在中、新生代活动阶段，印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动，对华北聚煤期试探、二叠系煤系的保存和分布具有重要的影响。淮北煤田是华北晚古生代两淮煤田聚煤盆地的重要组成，构造演化受郯庐断裂带、徐淮弧形构造和蚌埠隆起的影响（见图 2-1） 。图 2-1 淮北煤田区域构造位置淮北煤田位于华北板块东南缘之淮北坳陷内，东以郯庐断裂与扬子板块相接，南依蚌埠隆起和淮南煤田相望，煤田构造的形成和发展与华北板块总体构安徽理工大学毕业论文4造的形成及板缘
14、构造的演化有密切联系。表 2-1 区域地层简表界 系 统 组 厚度（ m）主要岩性大礅组 515 粉砂质粘土与粘土质粉砂互层全新统怀远组 2050 粉砂质粘土，粘土质砂，砂砾石茆塘组 1535 砂质粘土，细粉砂，含钙质结核（砂礓）及铁锰质小球潘集组 4060 砂质粘土与含砾粗砂，中细砂互层第四系 更新统蒙城组 67197 细粉砂，砂质粘土，时呈互层上新统 明化镇组 598745 粉砂岩，粉砂泥岩，中砂岩，泥质粉砂岩，含铁锰质结核新近系 中新统 馆陶组 243305 泥岩与泥质粉砂岩互层，细砂岩，含砾粗砂岩始新统 界首组 513 粉砂质泥岩与细砂岩，泥质粉砂岩互层新生界古近系 古新统 双浮组 6
15、92714 细砂岩与泥岩、粉砂质泥岩互层上统 张桥组 692741 中细粒砂岩，含砾砂岩，砂质泥岩和粉砂岩等白垩系 下统 新庄组 99562 中细粒砂岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，夹粉砂岩和灰岩黑石渡组 78190 砂质页岩、页岩夹砂岩；中细粒长石石英砂岩，含砾砂岩侏罗系上统毛坦厂组 450 为一套陆相基性火山岩和火山碎屑沉积岩和尚沟组 123 泥岩、砂质泥岩为主，夹粉砂岩或含砾细砂岩中生界三叠系下统刘家沟组 193313 石英砂岩、粉砂岩夹薄层砂质泥岩和层间砾石岩上统 石千峰组 310 中粗粒长石石英砂岩或砂岩，粉砂岩，泥岩，含钙质结核中统 上石盒 子组 150660 粉砂岩，泥岩，砂岩和煤层组
16、成下石盒子组 139305泥岩，粉砂岩，中、细砂岩和煤层组成；下部含铝质泥岩二叠系下统山西组 21140 泥岩，粉砂岩，砂岩及煤层上统 太原组 110150 灰岩，砂岩，泥岩，炭质泥岩及薄层煤层石炭系 下统 本溪组 340 泥岩，铝质泥岩，局部夹薄层灰岩中统 老虎山组 3441 灰质白云岩，白云岩，夹薄层中厚层灰岩古生界 奥陶 下统 马家沟组 150200 豹皮状白云质灰岩，灰岩安徽理工大学毕业论文5萧县组 250 灰岩，白云质灰岩，灰质白云岩贾汪组 218 页岩，泥质白云岩，白云质灰岩系韩家组 20 白云岩，硅质条带白云岩续表 2-1 区域地层简表界 系 统 组 厚度（ m）主要岩性凤山组
17、108196 含泥质白云岩，白云质灰岩，含灰质白云岩夹薄层灰岩长山组 2166 鲕状白云质灰岩，豹皮状、竹叶状灰岩上统崮山组 2887 薄中厚层鲕状含白云质灰岩，灰岩张夏组 177265 中厚层鲕状白云质灰岩，具豹皮状构造，局部含叠层石中统徐庄组 84146 鲕状含白云质灰岩，灰岩，石英砂岩毛庄组 1337 页岩，灰岩，粉砂岩，含白云质灰岩馒头组 249325 灰岩，泥质灰岩，豹皮状、鲕状、竹叶状灰岩，杂色页岩古生界寒武系下统猴家山组 3650 含砾砂质灰岩，泥灰岩，白云岩，砾岩，豹皮状灰岩沟后组 116 重力石英砂岩，泥灰岩，白云岩，含燧石结核金山寨组 23 页岩，细砂岩，灰岩，含叠层石望山
18、组 473 泥质条带白云质灰岩，页岩，含燧石结核灰岩上统史家组 401 中厚层条带状白云质灰岩，泥灰岩，页岩，含铁钙质结核魏集组 319 灰岩，钙质页岩，泥灰岩，含叠层石灰岩张渠组 135378 灰岩，含白云质灰岩，钙质页岩，结晶白云岩，含叠层石九顶山组 61113 灰岩，白云岩，底部夹竹叶状灰岩倪园组 370 泥质条带灰岩，灰质白云岩及泥、砂质白云岩四顶山组 22343 薄厚层灰岩，白云岩，钙质页岩九里桥组 150 钙质粉砂岩，泥岩，白云质灰岩，灰岩，含叠层石上元古界震旦系下统四十里长山组 24巨厚层细粒含铁、钙质石英砂岩，钙质页岩淮北煤田分为四个矿区，本区所在的临涣矿区位于煤田的中部、宿县
19、涡阳凹褶带内。安徽理工大学毕业论文6淮北煤田的总体构造保持了华北板块初始的东西向基本格局，早起形成并在聚煤期后继续活动发展的近东西向断裂严格控制着煤田展布。燕山早起的挤压机制及其后至喜山期拉张机制下形成的近南北向断裂、褶皱及推覆构造交叉、复合、叠置在近东西向构造线上，形成近似网格状的断块构造格局。具体表现为近南北向构造切割、改造早起的近东西向构造。属配套成份或低序次的北西和北东向断裂分布在各断块内，使已存在的构造变形进一步复杂化。聚煤期后发生的多次构造运动，使得淮北煤田内二叠纪煤系的赋存由原始的统一连续状态解体为许多种、小型构造断块，煤田内主导控煤构造除在东部、南部部分块段存在滑脱式，褶皱式控
20、煤构造外，大部分二叠纪煤系的赋存以断块式控煤构造形式存在。主要表现为近东西向和近南北向两组断裂的联合控制，煤系被切割成若干网格状块体，相对抬升的遭受剥蚀，下降的得以保留，且两组断裂有过不会一次的活动历史。已有资料证实，现存控煤构造从其生成到“定格” ，经历过两期以上的地质构造运动，形成两套以上叠加、复合的构造应力场，使本区一直处在一种多变的应力状态之中，构造形迹因此而得到不断的改造和加强，存在追踪、交接、叠加等多种复合形式。总之，印支期以来淮北煤田经历了复杂的构造演化历程，多期不同方向、不同性质和不同强度构造应力场的转换与叠加，对煤体结构产生了巨大破坏。其原因在于，自印支期以来强烈的挤压和伸张
21、作用的交替，无论是压应力还是张应力，都是的质软的煤层比威严更容易成为应力释放层而发生顺层滑动，这种滑动可能发生在整个煤层或是统一煤层的某个阶段，煤体结构被破坏，易形成构造煤。淮北煤田中生代有四次岩浆侵入活动。第一次主要为中性岩浆岩侵入，分布于宿北断裂带附近,岩性主要为闪长岩、闪长玢岩、石英闪长岩等，地表零星出露，大部为隐伏岩体，呈岩墙、岩瘤、岩床等形式产出。第二次主要为中酸性岩浆岩侵入，分布于张大屯一带。如侵入丰涡断裂与张大屯断层交汇处的杨套楼岩体，其岩性为二长花岗岩。第三次主要为酸性岩浆岩侵入，主要分布于苏州夹沟、萧县丁里、泗县大涂庄等地，岩性为花岗岩、花岗斑岩，呈岩株、岩床产出。如丁里岩体，为此期出露原岩体，面积约为 18km2。岩体呈岩株状侵入萧县东翼，岩性为花岗斑岩。第四次为基性、超基性岩浆侵入，主要为辉绿岩和辉长岩，分布于淮北煤田东部闸河向斜及宿南向斜等地，如淮北烈山南马丁岩体、濉溪三铺岩体。
