無煤帶特征及成因

1、小康井田無煤帶特征及成因郭大飛（遼寧省鐵煤集團(tuán)小康煤礦112700）摘要：本文詳細(xì)闡述了鐵法煤業(yè)集團(tuán)小康煤礦的無煤帶特征、形態(tài)、分布特點及成因，對小康煤礦無煤 帶有比較詳細(xì)的認(rèn)識，既對工作面的合理布置有很大幫助，也保證了煤礦正常生產(chǎn)，對推動工程地質(zhì)專業(yè) 的發(fā)展，將會起到推動作用。關(guān)鍵詞：無煤帶特征分布成因1井田地質(zhì)概況康平煤田小康井田位于陰山緯向構(gòu)造帶的東部北緣，新華夏系的八虎山背斜和調(diào)兵山背 斜間的法庫向斜。井田內(nèi)以寬緩褶曲為主，伴生一些規(guī)模較小的正斷層。褶曲以背斜為主， 北翼較緩，南翼較陡。經(jīng)地震勘探表明，北北西向斷層多分布在背、向斜轉(zhuǎn)折部位。采區(qū)內(nèi) 還發(fā)育著大量近南北向落差15 m的小斷

2、層，且常與無煤帶相伴生?？灯矫禾锘诪檎鸬┫底冑|(zhì)巖，含煤地層為晚侏羅系上統(tǒng)沙海組，地表為第四系所覆蓋。 小康井田主采煤層為一復(fù)合煤層，西部煤厚5 m左右，南側(cè)略厚，向西北急劇變薄為12 m， 東部煤厚為7 m，南側(cè)89 m，向東側(cè)增厚為17 m，北側(cè)810 m，向邊緣劇增為20 m。 煤層傾角一般7。2無煤帶特征本文所討論的無煤帶指煤層變薄無法回采的地帶或條帶。2.1產(chǎn)出形態(tài)無煤帶的平面分布范圍一般呈扁豆?fàn)詈屯哥R狀，在三臺子煤礦高家窩棚背斜西部最為復(fù) 雜，呈分枝狀；小康礦北一采區(qū)為透鏡狀，南一采區(qū)為新月狀，形狀比較簡單。無煤帶長度 一般為50700 m，平均190 m，寬度1075 m，平均3

3、0 m，總體方向為近南北，僅個別 為北西西向。從煤層巷道剖面所見，幾乎所有的無煤帶的兩側(cè)都有一個或幾個傾角40左右與無煤 帶方向相同的斷裂面。斷裂面切入煤層后傾角逐漸變緩，直至平行于夾石層或底板粉砂巖時 消失。斷裂面上部的油頁巖產(chǎn)狀多數(shù)與煤層或底板粉砂巖不一致。斷裂面下部煤層部分或全 部消失。當(dāng)煤層上部缺失時，斷裂面常呈鏟狀、勺狀和盤狀；當(dāng)煤層上、中部缺失時，斷裂面常呈切層一順層一切層式的犁狀；當(dāng)煤層全部缺失時，斷裂面為復(fù)雜的波狀。2.2巖性無煤帶的斷裂面夾較薄的斷層泥，有時含煤塊。三臺子煤礦的斷層泥較厚，最大4 m, 一般2m左右。斷裂面以下的煤、巖層性質(zhì)幾乎無變化，但其上的油頁巖大約在0.

4、30.4 m 范圍內(nèi)片理發(fā)育，往上逐漸變?yōu)閴K狀構(gòu)造。當(dāng)斷裂面為多個，組成一個復(fù)合面時，其間的煤 層的結(jié)構(gòu)變得十分紊亂，煤層破碎，光澤變暗，夾石互相穿插。從無煤帶采集的油頁巖具有頁理、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，礦物成分主要是粘土質(zhì)、碳質(zhì)，其次為粉 砂質(zhì)石英巖、長石碎屑，粘土質(zhì)呈粉砂狀，粒徑一般為0.00250.005 mm；碳質(zhì)呈細(xì)分散 狀，分布在粘土礦物中，粒徑0.010.05 mm；粉砂級石英、長石碎屑粒度為0.010.05 mm； 粘土類礦物占65%，碳質(zhì)占30%左右，粉砂級石英、長石碎屑占5%左右。2.3分布特點小康礦目前已揭露的無煤帶有6條，從現(xiàn)已揭露的情況看，無煤帶主要分布于背斜兩翼， 其中南翼的規(guī)

5、模比較大。所有無煤帶的邊界均有一條或一組小斷層組成，斷層走向與無煤帶 方向一致，傾向無煤帶，傾角40左右，落差15 m，一般為3 m。斷層面上陡下緩直到 順層，順層部位多在煤層中間，少數(shù)沿煤層底板，為光滑的鏡面，擦痕方向與斷層面的傾向 基本一致。無煤帶在煤層傾角大的部位發(fā)育。小康井田北部和背、向斜的軸部比較平緩，無煤帶較 少，而背、向斜的過渡地帶較陡，無煤帶也較多。如三臺子煤礦高家窩棚背斜南翼區(qū)，煤層 傾角8 45，無煤帶的數(shù)量較多；而小康礦拉馬屯背斜南翼區(qū)，煤層傾角僅2。15，無 煤帶的數(shù)量就比較小。無煤帶對煤層有切削作用，但對煤層產(chǎn)狀無影響。小康井田煤層變化規(guī)律是：煤層薄結(jié)構(gòu)簡單，夾石厚；

6、煤層厚結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾石薄。無煤帶的 分布規(guī)律是：薄煤區(qū)數(shù)量多、規(guī)模?。缓衩簠^(qū)數(shù)量少。3無煤帶的成因按傳統(tǒng)理論，煤層厚度變化原因可分為原生變化和后生變化兩類。原生變化包括地殼不均衡沉降、沉積環(huán)境和古地形、河流同生沖蝕、海水同生沖蝕；后生變化包括河流后生沖蝕、 地質(zhì)構(gòu)造變動、巖漿侵入活動，巖溶陷落破壞等。根據(jù)小康井田的地質(zhì)背景，小康井田無煤帶的原因基本屬于構(gòu)造變化。小康井田經(jīng)受兩 期構(gòu)造變動，一是泥巖段沉積當(dāng)中或之后，有一個較大的運(yùn)動屬古構(gòu)造運(yùn)動，或者叫做同沉 積、準(zhǔn)同沉積構(gòu)造運(yùn)動；二是白堊系沉積期間或之后的構(gòu)造回返。據(jù)小康井田與無煤帶相伴生的斷裂均具有斷裂面呈上陡下緩直到順層以至再切層再順 層的波

7、狀，斷裂面夾薄層斷層泥，光滑如鏡面，擦痕方向與斷裂面傾向一致，上盤破壞嚴(yán)重， 油頁巖片理發(fā)育，下盤影響不大，僅表現(xiàn)為層位缺失而且多發(fā)生在煤層傾角比較大的部位等 現(xiàn)象分析，小康井田無煤帶的成因應(yīng)屬重力滑動構(gòu)造。產(chǎn)生重力滑動構(gòu)造的內(nèi)因是地層存在 位勢差或者叫做動力失衡，它是決定因素；外因主要是地層中存在軟弱巖層或者軟弱界面， 其次是切層斷裂和地殼的振蕩運(yùn)動。3.1重力失衡小康井田構(gòu)造以背斜為主，相鄰的大平井田構(gòu)造以向斜為主，其間有三條大斷層（F1、 F2、F3），背斜部位煤層薄，向斜部位煤層厚，這說明康平煤田的構(gòu)造具有同生性和繼承性， 同時也說明，兩個井田間從成煤到現(xiàn)在一直存在著位勢差，而且是越來

8、越大。小康井田煤層 頂部的泥巖段沉積期間或之后，主應(yīng)力方向變?yōu)闁|西向的水平擠壓和鉛垂方向的重力擠壓， 出現(xiàn)了近南北向的軸部平緩兩翼較陡的一個背斜兩個向斜。其中中部背斜東翼的坡度最大為 6%，其次為西部向斜西翼為5%，東部向斜和中部背斜軸部最緩為1%。煤層底板等高線圖為現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)。高家窩棚背斜南翼（相當(dāng)泥巖段沉積后的西部向斜 西翼部位）坡度較大為16%。小康礦境內(nèi)最大18%，最小5%，一般為12%。據(jù)1995年的地應(yīng) 力測定東西向最大為12.05 MPa，南北向最小為4.68 MPa，鉛垂向為中間主應(yīng)力。重力失衡 是小康井田發(fā)育滑動構(gòu)造的動力因素和先決條件。3.2軟弱巖層小康井田的含煤層抗壓強(qiáng)

9、度在6.5 MPa左右，容重1.2 g/cm3左右，煤化作用低，接近 褶皺，結(jié)構(gòu)疏松，富含油質(zhì)，平均含油率8.27%，是最軟弱的巖層。井田內(nèi)煤層底板以上均為軟弱巖層，其中煤層最軟，是滑動構(gòu)造的最有力層位。值得注意的是，該區(qū)泥巖段沉積期 間地層發(fā)生了 0.1%0.6%的坡度，當(dāng)時泥炭和腐泥是在多水環(huán)境中，尚未進(jìn)入脫水硬結(jié)階 段，應(yīng)是極軟弱的松散層。小康井田煤系油頁巖厚度等值線圖1.井田邊界;2.油頁巖厚度等值線;3油頁巖頂部砂礫沖刷帶;4.煤層變薄、缺失帶3.3切層斷裂小康井田經(jīng)生產(chǎn)實踐和地震勘探證實，斷層走向以北北西向為主，其次為北北東。如北 一采區(qū)，僅5 km2的面積就有斷層39條。這些斷層

10、為滑動構(gòu)造的產(chǎn)生創(chuàng)造了良好的邊界條 件和引導(dǎo)條件。3.4振蕩運(yùn)動小康井田地殼振蕩運(yùn)動頻繁，從勘探巖性柱狀上看，大完整旋回有3個，小不完整旋回 有30多個。振蕩運(yùn)動不但頻繁，而且很激烈，尤其泥巖沉積階段，地勢低洼湖泊相泥巖與 地勢較高的河床相礫巖頻繁直接交替，往往缺少中間性的砂巖。頻繁而激烈的振蕩運(yùn)動，給 滑動構(gòu)造提供了誘發(fā)因素。4幾點認(rèn)識無煤帶主要呈近南北向，是受基底近南北向張裂和泥巖段沉積期演變?yōu)橛倚訑?裂控制。這組斷裂在后期改造運(yùn)動中得到了繼承和發(fā)展，為巖層的東西向滑動創(chuàng)造了條件。 少數(shù)無煤帶呈近東西向，是受后期改造運(yùn)動的近南北向的引張作用控制的結(jié)果。另外，次級 褶皺所造成的南北向位勢差也有一定作用。三臺子煤礦高家窩棚背斜南翼的無煤帶形態(tài)復(fù)雜，有的分叉，有的合并，還有的近 南北向的與近東西向的交織在地一起，也有無煤帶發(fā)生水平錯動等現(xiàn)象，是前述兩期構(gòu)造運(yùn) 動復(fù)合的結(jié)果。新月狀的無煤帶凸起方向明顯指向滑動方向，其它形態(tài)的無煤帶向滑動方向也有一 定彎曲。與無煤帶相伴生的所謂地塹、半地塹式斷層面，實際是重力滑動構(gòu)造的滑面。由于 滑動構(gòu)造的主滑面位于油頁巖與煤層之間，煤層之間夾石較硬，對下部煤層有一定保護(hù)作用， 故煤層上部經(jīng)常缺失。滑動面剖面呈鏟狀、犁狀和波狀時，其傾角變換方向為滑動方向。同時，由于作用 力較大，往往由多個滑面組成滑動帶，其間滑裂巖和斷層泥比較發(fā)育