蔚县矿区北阳庄井田地质构造分析

摘要：中小型断裂构造是影响北阳庄井田北翼首采区煤层开采最主要的地质因素。它们使煤层发生中断后上下错位，倾角增大，煤层加厚或减薄，并伴有牵引褶曲、构造节理等地质现象。文章介绍了北阳庄井田的地质构造特征，对实际揭露地质构造与原地质资料进行了对比分析，为矿井合理开拓生产提供了参考资料。

关键词：北阳庄井田；地质构造；地质资料；采煤工作面；断裂构造；煤层开采 文献标识码：A

中图分类号：P618 文章编号：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

1 井田概况

北阳庄井田位于河北省蔚县矿区东南部，行政区划隶属于张家口市蔚县涌泉庄乡和杨庄窠乡管辖，其地理坐标为北纬39°51′37″～39°57′30″，东经114°31′10″～114°39′12″。井田南北长约10km，东西宽5～8km，面积49.2864km2。

截止到2012年12月31日，北阳庄井田范围内保有资源储量314755千吨，矿井设计可采储量为13263万t，矿井设计生产能力为180万t/年，矿井设计服务年限为52.6年。

2 井田地质构造特征

蔚县煤田外围被四条不同时代的大断层所切割，形成一个相对独立的北东方向长的矩形断块。断块总体构造形态为一轴向北东的开阔复向斜。

北阳庄井田主体构造形态为一走向近南北或北东，倾向东或南东，倾角5°～15°的单斜构造。在这一规模较大的单斜构造背景上，发育了诸多次级褶曲和断裂构造，并与之复合或联合。向斜东翼构造相对较简单，仅发育稀少的小型断裂和褶曲。

《北阳庄井田勘查地质报告》中指出全井田共发现大小断层53条（地震确定的4个单断点未利用），划分出规模较大或形态较明显的褶曲构造10个。不同规模、不同性质、不同走向的断裂构造，把井田煤系切割成大小不等、形态各异的断块。每个断块的地层走向、倾向都不尽相同，即使同一断块内部，地层沿走向或倾向也有不同程度的变化。因此，井田构造以断裂为主，褶曲构造相对不发育。

3 矿井开拓实际揭露情况

北阳庄井田位于蔚县矩形断块的中部。井田内地层产状的单斜地层，走向近南北或北东，倾向东或南东，倾角5°～15°，单斜地层上发育了诸多的次级褶皱和断裂。通过地质勘查和井下采矿工程的揭露，迄今为止（截止到2013年3月31日），全井田共发现大小断层208条，划分出形态较明显的褶皱构造10条（褶皱构造全为勘探报告提供）。井田内褶皱构造不发育，断裂构造构成井田的主要构造骨架。

北阳庄矿在井下施工地质揭露的情况来看，三条大巷共出现断层48条次，其中正断层8条次，其余全为逆断层；首采区出现断层14条，正断层5条，其他为逆断层。根据地层层序组合判断，三条大巷中可能有褶皱构造。根据逆断层相互关系判断，逆断层组合为叠瓦状构造。首采区出现的断层f9落差40m以上，该区域的煤层90%受过断层影响，煤层已经被破坏成孤立的小块，在对首采区等高线进行修改，对很难连成大片的可采

地段。

通过对地质剖面的修改，发现原来标示F201、F202等断层，不是由一个断层带组成，而是由一组叠瓦状逆断层相互组合而成。逆断层以沿煤层作为破裂面的顺层断层居多。

首采区实际揭露断层107条。说明采区内的中小型断裂构造十分发育。首采区107条断层中（不包括三条大巷所见断层），其中正断层58条，逆断层39条。落差大于30m的大型断裂1条；30～15m中小型断层3条，15～5m的小型断层27条，<5m的断层76条，可见，本区中小型断裂构造以落差在15m以下的小型断裂最为发育。大型断裂逆断层占优势，中小型断裂正断层占优势。

4 地质构造对比分析

4.1 褶皱

根据目前矿井揭露情况来看，北阳庄井田逆断层发育普遍，褶皱构造不发育。

据北阳庄井田勘探地质报告：本区逆断层多形成于下花园组煤系沉积之后、后城组沉积之前的髫髻山期。煤系地层刚刚形成不久，就发生了挤压的构造运动，这种压应力作用在基地—已经固结很好的奥陶系灰岩上，同时也作用在刚刚沉积不久的花园组煤系地层上。煤系地层尚未完全固结，在压应力的作用下，固结好的基底奥陶系灰岩表现为断裂，较软的煤系地层表现虽然为弯曲变形—形成褶皱，由于基底地层是已经固结的石灰岩的变形作用主要是以断裂为主，上覆的煤系地层随着基底地层的断裂而发生断裂，不可能形成紧闭褶皱和倒转褶皱。

4.2 逆断层

在压应力持续作用下，地层发生共轭剪破裂，根据应力摩尔剪破裂理论，共轭剪破裂面的锐夹角，指向最大压应力方向。同时形成的两组断层，一组剪破裂面发育，另一组不发育。

如果同时发育两条向平行的断层，可产生同一层煤层分叉的煤层组合。

4.3 顺层断层

北阳庄井田区域地层倾角10°左右，在主压应力水平的情况下逆断层倾角在小于30°，或者更小的情况下，逆断层和地层的倾角非常接近，逆断层就沿着地层层面滑动，形成顺层断层。由于煤层硬度小，剪破裂面极易在煤层中发生。煤层除了具有软的特征外，还具有滑润剂的作用，井下掘进中，常见煤层伴随着断层出现，断层面就在煤层中间。顺层断层使煤层结构遭到破坏，使煤层在局部地段变厚和变薄。由于煤层的滑润作用，断层面不产生断层角砾岩和擦痕，断层两盘岩石不发生变化，使断层具有极大的隐蔽性。

5 采取的措施及效果

5.1 采取的措施

（1）施工井下地质钻孔，探查煤层的连续性及稳定性；（2）根据巷探和钻探揭露的见煤点，对煤层底板等高线进行修改完善；（3）根据揭露的地质情况、井下钻探资料和原精查勘探资料，对该区域地质资料进行综合分析。选择构造相对简单区域和大断层的下盘作为勘探的重点。

5.2 取得的效果

（1）在首采区北翼的大巷东侧掘交了11502工作面，该工作面走向长470m，倾斜长180m，煤层较稳定，煤厚3.5m，煤层倾角5°～15°，可布置成长壁综采工作面，作为首采面；（2）在首采区北翼的大巷西侧掘交了11503、11505两个走向较短的采面，11503走向长180m，倾斜长100m，煤厚3.7m，煤层倾角9°～18°；11505走向长380m，倾斜长90m，煤厚4.8m，煤层倾角4°～17°。

6 结语

北阳庄井田地质条件极其复杂，比精查复杂。中小型断裂构造，是影响北翼首采区煤层开采的最主要的地质因素。它们严重破坏了煤层的连续完整性，使煤层发生中断后上下错位，倾角增大，煤层加厚或减薄，并伴有牵引褶曲、构造节理等地质现象，使采煤工作面不能顺利进行。特别是那些规模较大的断裂，直接影响到采区的划分。应对北阳庄井田的地质条件详细分析，重新进行采区划分并研究适合北阳庄井田的采煤方式。

参考文献

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作者简介：王桂臣（1966-），男，河北献县人，开滦（集团）蔚州公司工程师，研究方向：矿井地质、矿井水文地质技术管理。

（责任编辑：王 波）