【采礦課件】煤礦4d

1、第三節(jié)第三節(jié) 斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造 地殼中的巖石在地應(yīng)力作用下，失去其連續(xù)性地殼中的巖石在地應(yīng)力作用下，失去其連續(xù)性和完整性，這種構(gòu)造稱為斷裂構(gòu)造。和完整性，這種構(gòu)造稱為斷裂構(gòu)造。節(jié)理節(jié)理：斷裂面兩側(cè)巖塊沒有明顯的位移。斷層斷層：斷裂面兩側(cè)巖塊有明顯的位移。一、節(jié)理一、節(jié)理（一）節(jié)理特點（一）節(jié)理特點：1、屬于小型構(gòu)造；2、與褶曲斷層有密切聯(lián)系。（二）節(jié)理成因分類（二）節(jié)理成因分類 1、構(gòu)造節(jié)理：、構(gòu)造節(jié)理： 2、非構(gòu)造節(jié)理：、非構(gòu)造節(jié)理：（三）節(jié)理的幾何分類（三）節(jié)理的幾何分類1、按力學(xué)性質(zhì)分類、按力學(xué)性質(zhì)分類： 1）張節(jié)理：）張節(jié)理：張應(yīng)力作用的產(chǎn)物，垂直于張力方向裂開。 2）剪節(jié)理：）剪節(jié)理

2、：力偶作用的產(chǎn)物。2、按節(jié)理面走向與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系分類、按節(jié)理面走向與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系分類： 1）走向節(jié)理：）走向節(jié)理：節(jié)理面的走向與巖層的走向一致。 2）傾向節(jié)理：）傾向節(jié)理：節(jié)理面的走向與巖層的傾向一致。 3）斜交節(jié)理：）斜交節(jié)理：節(jié)理面的走向與巖層的走向斜交。3、按節(jié)理面走向與褶曲樞紐的關(guān)系分類、按節(jié)理面走向與褶曲樞紐的關(guān)系分類： 1）縱節(jié)理：）縱節(jié)理：節(jié)理走向平行于褶曲樞紐方向。 2）橫節(jié)理：）橫節(jié)理：節(jié)理走向垂直于褶曲樞紐方向。 3）斜節(jié)理：）斜節(jié)理：節(jié)理走向斜交于褶曲樞紐方向。4、節(jié)理的組合方式、節(jié)理的組合方式： 1）平行節(jié)理：）平行節(jié)理：各條節(jié)理的走向平行、傾向一致。 2）X節(jié)理：

3、節(jié)理：兩組節(jié)理直交或斜交成X形排列。 3）放射狀節(jié)理：）放射狀節(jié)理：節(jié)理成放射狀排列。此節(jié)理常發(fā)育于因巖漿上拱而形成的穹隆地區(qū)。 4）環(huán)狀節(jié)理：）環(huán)狀節(jié)理：節(jié)理面為弧形面，并呈同心圓狀排列，多發(fā)育于局部下陷的構(gòu)造盆地周圍。（四）節(jié)理的觀測研究（四）節(jié)理的觀測研究1、節(jié)理的野外觀測、節(jié)理的野外觀測：1）觀測點的選定：）觀測點的選定：根據(jù)所要解決的問題進行選定。2）觀測內(nèi)容）觀測內(nèi)容：（1）了解觀測點的地質(zhì)背景。（2）區(qū)分構(gòu)造節(jié)理和非構(gòu)造節(jié)理。（3）分析節(jié)理發(fā)育程度與巖層的巖性、厚度、構(gòu)造應(yīng)力的關(guān)系。（4）區(qū)分節(jié)理期、節(jié)理組和節(jié)理系： （5）描述節(jié)理的特征：3）節(jié)理的測量記錄：）節(jié)理的測量記錄：2

4、、節(jié)理資料的整理：、節(jié)理資料的整理： 對野外觀測獲得的節(jié)理原始資料，應(yīng)及時在室內(nèi)加以整理，進行統(tǒng)計，編制成有關(guān)圖件，以供分析節(jié)理發(fā)育的特點、規(guī)律以及與有關(guān)構(gòu)造的關(guān)系。整理和統(tǒng)計節(jié)理的方法一般是按觀測點分別編制節(jié)理玫瑰花圖、節(jié)理極點圖、節(jié)理等密度圖。 在這里僅介紹節(jié)理玫瑰花圖的編制方法：1）將節(jié)理走向方位角的大小依次排列,按每10為間隔，進行分組。2）統(tǒng)計每組節(jié)理數(shù)和該組平均走向。3）按選定比例作一半圓，一般為270 - 90，上方為北。4）以每組平均走向為方位，以節(jié)理數(shù)為長度，從圓心一端點連線，然后把各點端點連接，若端點不連續(xù)，則折線聯(lián)回原點，既得該圖。二、斷層二、斷層（一）斷層要素：（一）斷

5、層要素： 為了描述、研究斷層，把斷層的形態(tài)組成部分分別給以命名，統(tǒng)稱為斷層要素。1、斷層面、斷層面：礦區(qū)常見的斷層面：1)規(guī)整的斷層面；2)破碎的斷層帶；3)密集的小錯動。斷層面的產(chǎn)狀用走向、傾向及傾角表示。2、斷層線：、斷層線：既斷層面與地面的交線。既斷層面與地面的交線。 地形平坦時，斷層線接近斷層的走向線，斷層線的變化規(guī)律與地層界線一樣，遵循“V”字形法則。3、斷盤、斷盤：被斷層面所分割的由巖體或巖層所組成的 地塊。 1）上盤：）上盤：斷層面傾斜時，位于斷層面以上的地塊。 2）下盤：）下盤：斷層面傾斜時，位于斷層面以下的地塊。4、交面線、交面線：巖層層面與斷層面的交線。 1）上盤交面線：）

6、上盤交面線：上盤巖層層面與斷層面的交線。 2）下盤交面線：）下盤交面線：下盤巖層層面與斷層面的交線。（二）、斷距（二）、斷距 斷層兩盤相對錯開的距離斷層兩盤相對錯開的距離斷距斷距 。 斷距與斷層的延伸長度、切割深度共同表示斷層規(guī)模的大小。在煤礦生產(chǎn)中斷距表明了煤層被錯開后相隔的距離，因此，斷距是開采礦產(chǎn)不可缺少的資料。1、真斷距、真斷距斷層面上的某個點，隨上、下盤斷層面上的某個點，隨上、下盤相對位移的距離。相對位移的距離。 真斷距代表了斷層兩盤相對位移的總距離，故又稱總斷距。真斷距真斷距ab：是一個向量，可沿不同方向分解成各個分量：ab的鉛垂分量ad鉛垂斷距；水平分量bd水平斷距。以上兩個分量

7、位于包含ab線的鉛垂面內(nèi)。 在斷層面上：ab沿斷層走向線的分量ac走向斷距；ab沿斷層傾向線的分量ac傾向斷距。 平移斷距平移斷距：總斷距=走向斷距；鉛垂斷距=傾向斷距=0。 正、逆斷層：總斷距=傾向斷距；走向斷距=0； 鉛垂斷距=總斷距sin 水平斷距=總斷距cos （斷層面傾角）2、地層斷距、地層斷距 上、下盤中同一地層面的距離地層斷距。 若沿地層傾向切制剖面，在該剖面內(nèi)，上、下盤同一巖層面的垂直距離地層斷距；其它剖面內(nèi)得到的為視地層斷距。 與地層斷距相關(guān)聯(lián)的有：鉛垂地層斷距hg和水平地層斷距hf，三者之間的幾何關(guān)系：h0=hfcos；h0=hgsin 在煤礦生產(chǎn)過程中的應(yīng)用： 地層斷距與

8、真斷距是兩個不同的概念。兩點之間的距離必須在兩點的連線（即相對位移方向）上量取，而兩個面的距離與兩個面相對錯移時的方向無關(guān)。因此，地層斷距相同的斷層，真斷距未必相等；真斷距相等的斷層，地層斷距未必相等。 地層斷距不同于真斷距，它們的各個分量也不存在對應(yīng)關(guān)系。只有在某些特定條件下，二者的某些分量才相等。如地層水平時，地層斷距=鉛垂斷距=鉛垂地層斷距。 3、落差：、落差： 橫切或斜切斷層的剖面內(nèi)，上、下盤同一巖層界線與斷層各有一個交點，兩個交點的高程差，叫落差叫落差（H），兩個交點的水平水平距離平錯平錯（L），兩點沿斷層面的距離傾斜間隔傾斜間隔。一般把斷層傾向剖面內(nèi)的落差值叫落差，其它剖面內(nèi)的落差

9、值叫視落差。（三）斷層的分類（三）斷層的分類1、以兩盤相對位移方向為基礎(chǔ)的分類、以兩盤相對位移方向為基礎(chǔ)的分類： 該分類方案首先將斷層分成三大類：1）正斷層）正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升。2）逆斷層）逆斷層：上盤相對上升，下盤相對下降。3）平移斷層）平移斷層：兩盤沿斷層面走向相對水平位移。 若上盤相對逆傾向斜沖逆平移斷層。 若上盤相對順傾向斜滑正平移斷層。2、根據(jù)斷層走向與兩盤巖層走向的關(guān)系分類、根據(jù)斷層走向與兩盤巖層走向的關(guān)系分類：1）走向斷層）走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致。2）傾向斷層）傾向斷層：斷層走向與巖層走向近于直交,與傾向平行。3）斜交斷層）斜交斷層：斷層走向與巖層走

10、向斜交。3、根據(jù)斷層走向與褶曲軸向的關(guān)系分類、根據(jù)斷層走向與褶曲軸向的關(guān)系分類： 1）縱斷層）縱斷層：斷層走向與褶曲軸向近于平行。 2）橫斷層）橫斷層：斷層走向與褶曲軸向近于直交。 3）斜斷層）斜斷層：斷層走向與褶曲軸向斜交。4、根據(jù)斷層的組合形式分類：、根據(jù)斷層的組合形式分類：1）地塹和地壘（塹壘構(gòu)造）：）地塹和地壘（塹壘構(gòu)造）：2）迭瓦狀構(gòu)造：）迭瓦狀構(gòu)造：3）階梯狀構(gòu)造：）階梯狀構(gòu)造： 階梯狀斷層 地塹和地壘 （四）識別斷層的標志（四）識別斷層的標志1、巖層的不連續(xù)、巖層的不連續(xù) 1）平面上表現(xiàn)為錯開，剖面上表現(xiàn)為升降。證明有斷層的存 在，斷層存在于平面上煤（巖）層錯開的部位。 2）巖層

11、走向發(fā)生急劇變化：由于兩盤巖層在相對錯動時，產(chǎn)狀發(fā)生變化而形成，是指一些大、中型斷層而言。2、煤（巖）層的重復(fù)與缺失、煤（巖）層的重復(fù)與缺失 1）走向斷層與巖層傾向相反時，正斷層造成重復(fù)，逆斷層造成缺失。 2）傾向相同，且斷層面傾角巖層傾角，正斷層造成缺失，逆斷層造成重復(fù)。 3）傾向相同，且斷層面傾角巖層傾角, 正斷層造成重復(fù)，逆斷層造成缺失。 走向斷層造成巖層重復(fù)與缺失 a.c.e-走向斷層造成巖層重復(fù)；b.d.f-走向斷層造成巖層缺失3、褶曲的突然變寬變窄、褶曲的突然變寬變窄 褶曲被橫向或斜向斷層切割時，不僅表現(xiàn)為巖層分布不連續(xù)及軸線不連續(xù)，還表現(xiàn)為褶曲核部寬度在斷層兩盤突然變化： P P

12、 C C C C 背斜 P P 向斜 P P C C 下降 上升 上升 下降 切割背斜時，上升盤變寬，下降盤變窄；切割向斜時，上升盤變窄，下降盤變寬。平移斷層切割褶曲，兩盤寬度不變，但各地層界線平行錯開。斜移斷層，既有平面錯開，也有寬度變化。4、牽引褶曲、牽引褶曲 斷層兩盤沿斷層面相對錯移時產(chǎn)生的摩擦力，拖動斷層附近的巖層，使之彎曲而形成的褶曲。 巖層因牽引而變薄的尖端指示了對盤運動方向。5、斷層角礫巖、斷層角礫巖6、地形上的陡壁、懸崖、地形上的陡壁、懸崖7、水文特征、水文特征 有些斷層導(dǎo)水性較強，往往成為地下水的出露地表通道，有些斷層切割含水層，形成泉水。沼澤、湖泊成排成帶分布時，沿線可能是

13、一條或平行排列的數(shù)條斷層。（五）斷層類型的確定（五）斷層類型的確定 主要指正斷層、逆斷層和平移斷層的確定，常用的方法有：1、經(jīng)驗類推法、經(jīng)驗類推法： 根據(jù)以往研究成果，若某礦以正斷層為主，那么所遇新斷層，就可以根據(jù)這種規(guī)律判斷其類型為正斷層。2、小斷層類比法：、小斷層類比法： 大斷層附近常伴生一系列小斷層。在巷道掘進中若遇到一系列小斷層，可判斷前方有大地層存在，且性質(zhì)與小斷層相同。 小斷層類比 3、巖層層位對比法、巖層層位對比法 采用本方法時，必須掌握下列地質(zhì)情況：1）煤層頂、底板的巖性特征，植物化石分帶。 . 150 2）煤層厚度及層間距。3）煤層結(jié)構(gòu)、夾矸厚度、巖性。 100 . . A B 1# 1# 2# 2# .4、對比分析法對比分析法 1）利用相鄰井巷查明的 1# 1# 斷層的性質(zhì)，判斷新巷 2#道所遇斷層性質(zhì)。 利用相鄰煤層判斷 利用相鄰井巷判斷2）利用相鄰煤層資料判斷5、斷層標志法、斷層標志法1）煤線方向指示另一盤錯動方向2）斷層角礫巖：看角礫巖巖性，若全是頂板巖石，對盤下降。若有底板巖石存在，對盤上