铜川金华山煤矿构造发育规律及对煤层影响研究毕业论文.doc 31页

'铜川金华山煤矿构造发育规律及对煤层影响研究毕业论文目录1绪论11.1本文的研究背景、研究目的及意义11.1.1选题背景11.1.2研究目的和意义11.2矿井构造的国内外发展现状11.3研究内容、研究方法与技术路线31.3.1研究内容31.3.2本文的研究方法与技术路线32区域地质概况52.1自然地理概况52.1.1地理位置及交通52.1.2井田范围52.1.3自然地理72.2地质概况82.2.1地层82.2.2水文地质92.2.3煤层、煤质93构造发育规律123.1矿井区域构造背景123.2矿井构造发育规律123.2.1矿井断层构造123.2.2矿井褶皱构造163.2.3矿井层滑构造174构造对煤层的影响194.1对煤层分布的影响19II 4.1.1薄煤带的形成194.1.2薄煤带对煤层分布的影响214.2对煤层厚度的影响215结论和建议26致谢27参考文献28II 1绪论1.1本文的研究背景、研究目的及意义1.1.1选题背景能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，保证稳定的能源供应是经济建设的重要条件。煤炭是现代世界五大能源（煤炭、石油、天然气、水电、核电）之一。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。煤炭在我国国民经济和能源结构中，都占据着非常重要的地位。长期以来，煤炭在我国一次能源消耗中占70%左右，而且在今后相当长的时期内，以煤炭为主的能源状况不会改变。我国目前正处于工业化进程中，随着国民经济的快速发展，对能源的需求也呈快速发展的态势。煤炭不仅是重要的能源，而且也是重要的工业原料。所以，加快我国煤炭生产建设，实现小康生活，增强国家的经济实力，不断满足人民生活的需要，是21世纪煤炭工业发展的紧迫任务。1.1.2研究目的和意义铜川金华山煤矿地质条件复杂，矿井主采5#煤，属结构复杂的缓倾斜煤层。在开采过程中可以发现煤层中层滑构造比较发育，层滑构造的发育将对煤层产生较大的影响。不仅使煤层厚度发生变化,而且对煤质也产生影响,同时对煤层顶板稳定性及煤与瓦斯突出起着一定的控制作用。煤层厚度变化是影响煤矿开采的主要因素之一，严重制约采掘工作的正常进行，造成采掘比例失调，生产成本提高，工作效率降低及井田煤炭储量减少等。这就要求在生产过程中尽可能正确地鉴别煤层厚度变化的地质特征，以便较好地预测煤层厚度变化的规律，确保煤炭资源合理开采和充分利用。因此，研究地质构造对煤层厚度变化的影响具有至关重要的作用。1.2矿井构造的国内外发展现状分析地质构造要从宏观与微观，定性与定量两方面进行，要从几何学、运动学、动力学角度进行全面分析，深人研究构造的展布与组合规律，对构造的表达力求可视化。围绕这几方面我国矿井构造研究取得了一些成果：(一)矿井构造规律研究。29 数理统计研究是矿井构造规律研究的最基本、最常用的方法。主要分析展布方向、组合规律、分析断层力学性质、形成机制等，在此基础上总结出断层、褶皱的规模、等级、总体分布以及各种构造间的切割、配套关系，并与区域构造格局和演化规律联系起来，提出矿井的构造发育规律。但是并非规律类推出来的构造完全符合事实，有的恰好相反，因为影响这个井田构造特征的除了区域应力场外，还有岩石的力学性能，地层的厚度等。矿井的构造特征不一定与区域构造特征相似，有时候甚至是相反的。在现实的矿井生产过程中，就是因为矿井构造有时无规律这个原因，给生产带来的很大的困难，所以在巷道掘进之前需要进行各种各样的物探，并且重视采掘对比。(二)煤岩学研究在构造上的应用。在进行构造煤和高温高压变形煤的EPR实验得出结论：镜质组反射率同样也是变形煤微观结构演化的外在反映，并且揭示了应变环境和应力作用的特征，是煤田构造应力和应变分析的良好标志物之一。琚宜文、姜波(2005)在进行构造煤结构成分应力效应的傅里叶变换红外光谱研究时，结果表明，在各类构造煤中。芳香结构、脂肪结构以及含氧官能团的结构成分吸收频率几乎一致，但吸收峰的强度却不相同，这正是在构造应力作用下构造煤变形程度及变形机制不同所引起的。在低、中和高煤级变质变形环境形成的不同类型构造煤中，随着构造变形的增强，富氢程度降低，富氧程度也越来越低，而缩合程度增高，但不同类型构造煤结构成分的含量变化又有区别。该法应用于构造煤结构成分应力效应的研究，取得了较满意的效果。29 (三)矿井构造复杂程度评价研究。在构造复杂程度评价方面地质工作者一直最求从定性向定量的发展，从80年代开始，随着新理论新方法在矿井构造研究中的应用以及计算机技术的高速发展，矿井构造研究打破了传统的规律分析的工作方法，进入了定性研究与定量评价预测相结合的新时期。国内夏玉成等(1991)将灰色关联分析方法引入模糊综合评判，用经过归一化处理的关联度代替模糊综合评判中的因素权重，从而实现了权重集的自动赋值及模糊综合评判过程的计算机化。汪吉林、姜波(2005)等提出矿井构造系统的混沌时间序列分析。该方法基于基于实测的煤层底板的倾角、断层强度、断裂信息维等描述矿井地质构造的指标数据，依据地质构造具有自相似的特性，模拟了矿井地质构造演化的时间序列，并通过重建相空间的方法，计算了时间序列的关联维。朱宝龙(2001)等使用人工神经网络(ANN)对矿井构造进行定量评价，它是一种非线性动力学系统。它具有良好的自适应性、自组织性及很强的学习、联想、容错及抗干扰能力。因此，用于定量评价渴望建立接近于人类思维模式的定性与定量相结合的综合评价模型。人工神经网络首先要用已知样本对网络进行训练，整个评价过程基本由计算机自动完成，从而可大大降低人为因素的干扰。另外也有不少学者利用判别法，灰色理论对矿井构造进行预测。(四)矿井构造的可视化研究。随着虚拟现实技术的发展，对构造的表达上力求可视化，对于地下的三维地质体，通过计算机虚拟制造技术在屏幕上生动的展现，而且还可以建立各种地质模型，进行数值模拟。谢晓佳，邓月华(2008)曾经利用MultiGenCreator虚拟现实技术的矿井三维建模对矿井可视化及井下人员的动态显示系统的研究。汪吉林，丁陈建，吴圣林(2008)在复杂地貌和地质构造条件下基于FLAC3D的复杂地貌三维地质建模。1.3研究内容、研究方法与技术路线1.3.1研究内容本文主要的研究内容如下：1.了解研究矿井的区域构造背景。2.分析研究矿井含煤地层，含煤建造，水文地质，沉积环境等方面的条件。3.对研究矿井主要煤层中的断层，褶皱，层滑构造等进行分析综合，总结矿井的构造发育规律。4.根据总结的矿井的构造发育规律，分析构造发育对煤层的影响。1.3.2本文的研究方法与技术路线（1）本文的研究方法搜集金华山煤矿的构造，地层，岩性，水文地质等方面的资料。先对研究矿井有一个全面的认识和了解。着重分析研究矿井构造（包括断层，褶皱等）发育情况，结合实习的调查，总结矿井的构造发育规律。再根据矿井构造发育规律与煤层（主要是指5#煤层）的关系分析构造因素对煤层的影响，用以指导煤矿生产实践。（2）本文的技术路线如图1.1。29 图1.1技术路线29 2区域地质概况2.1自然地理概况2.1.1地理位置及交通金华山煤矿位于陕西省铜川市东部，距铜川市约20km，东西分别与徐家沟煤矿、王石凹煤矿毗邻，地理方位为东经109°14′～109°18′，北纬35°06′～35°09′。行政区划属铜川市印台区红土镇管辖。矿井西距铜川市约20km，矿区有咸铜铁路运煤专线、305省道、铜（川）东（坡）公路通过，距305省道约4km，距铜川至东坡铁路运煤专线的红土镇车站约0.5km。交通较为方便。金华山煤矿位于渭北石炭二叠纪煤田铜川矿区东部，是铜川矿区东部的一个中型生产矿井。煤矿于2001年3月办理了采矿权接续登记，有效期2001年3月—2019年3月。发证机关为陕西省国土资源厅。矿区的交通位置如下图2.1。2.1.2井田范围矿山标示坐标：Y=36611003～Y=36617140，X=3885747～X=3891717，矿区长约5.1km，宽约4.1km，面积21.8007km2。采矿范围由以下27个拐点圈定（表2.1、图2.2）。表2.1金华山煤矿矿井范围拐点坐标点号X坐标Y坐标点号X坐标Y坐标13890590366163551538896963661170223887940366171401638909303661100333887705366168801738907943661149843887040366168501838907343661189853886693366165451938907143661225863886462366161102038907243661271873886307366161702138908293661302383886132366157052238910293661349893886259366155232338912243661399810388626036615015243891374366144981138860733661473525389147936614998123885950366144552638915753661549829 133885747366139362738917173661603614388691736613270开采标高由1084m~400m。图2.1交通位置图29 图2.2金华山煤矿采矿权范围及拐点分布示意图2.1.3自然地理本区自然地理属陕北黄土高原南缘台塬区的铜川长梁亚区，地表为广厚的黄土所覆盖，由于流水切割，形成台塬、梁峁、沟谷相互交织的地貌景观，地势总体北高南低，以南部的金华山为最高，绝对标高在1100m以上，北部庞河河谷为最低，标高927m～950m。29 2.2地质概况2.2.1地层金华山井田广为黄土覆盖，仅在庞河河谷见有石千峰组地层的零星露头。依据钻孔揭露和钻孔观测资料，采矿范围内地层自下而上依次为：（1）奥陶系中下统（O1+2）奥陶系中下统为煤系地层的基地，岩性为深灰、灰、灰白色中厚层状石灰岩夹泥灰岩。（2）石炭系上统太原组（C３t）属于海陆交互相的含煤建造，为井田内主要含煤地层，岩性以铝土泥岩、砂质泥岩、煤、细砂岩、炭质泥岩等组成，厚度11.08～46.38m，平均厚度为22m左右。（3）二叠系下统山西组（P1s）属于陆相的含煤建造，为井田内次要含煤地层，岩性以中、粗砂岩、泥岩、砂质泥岩、煤等组成，厚度6.61～76.20m，平均厚度为40m左右。（4）二叠系下统石盒子组（P1x）属陆相碎屑岩建造，岩性主要为河床相砂岩、河漫相、湖相砂质泥岩和泥岩等组成，厚度13.84～108.46m，平均厚度为57m左右。（5）二叠系上统石盒子组（P2sh）岩性以砂质泥岩、泥岩、砂岩等组成，厚度0～217.59m，平均厚度为113m左右。（6）二叠系上统石千峰组（P2s）岩性以中、粗砂岩、粉砂岩等组成，厚度0～218.9m，平均厚度为200m左右。（7）新近系上新统（N3）岩性以棕红色泥岩、砂质泥岩等组成，一般厚度为5～30m。（8）第四系更新统至全新统（Q1-3，Q4）岩性以黄土为主、次为粘土、亚粘土等组成，厚度0～143.22m，平均厚度10m左右。29 2.2.2水文地质金华山矿水文地质条件较简单。主要含水层自上而下划分为：第一含水层：第四系全新统冲积层孔隙潜水；第二含水层：第四系更新统至第三系上新统亚砂土、粉细砂、钙质结核、砂砾石层孔隙潜水；第三含水层：二叠系上统石千峰组第一段砂岩裂隙承压水；第四含水层：二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙承压水；第五含水层：二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙承压水，矿井主要充水源；第六含水层：二叠系下统山西组砂岩裂隙承压水，矿井直接充水源；第七含水层：中下奥陶系灰岩裂隙溶洞水。各含水层基本无水力联系。据矿井多年实测，最大涌水量为150m3/h，正常涌水量为43.8m3/h，矿井涌水主要来自煤层上部的砂岩，矿井水文地质类型属以顶板充水为主，水文地质条件简单，即水文地质条件简单的裂隙间接进水型矿井。采用排水泵排水方法基本解决了矿山涌水问题。老窑有一定的积水，开采应予以注意。2.2.3煤层、煤质（1）煤层金华山煤矿开采石炭二叠系太原组5#煤层,煤系地层主要由页岩、石灰岩、铝土泥岩和煤组成,其中含少许砂岩,厚度变化较大,由西向东,由南向北逐渐增厚。煤层走向北东-南东向，倾向北西-北东向，倾角2～4度，煤层厚度3～6m，煤炭容重1.46t/m3，其坚固系数f<1.5。煤层含矸2层,上层为0.4m炭质泥岩,较稳定,在全区普遍发育,下层为0.1～0.3m的炭质泥岩,一般不稳定,仅局部地段发育。煤层的伪顶为0.3m的炭质泥岩,局部地段较厚,可达0.5m左右；直接顶为砂质泥岩,局部地段为细砂岩,厚度4.5m,较稳定；老顶多为K4砂岩,厚度6.5m左右,较稳定；煤层伪底多为0.4m的炭质泥岩,直接底为5.6m的粉砂岩,稳定，属低瓦斯矿。区内的含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，共含煤8层，自上而下编号为2、3、4、5－1、5－2、6、10、11煤层，其中以5－2煤为主要可采层，5－1煤和10煤层是次要开采层，其它各层仅局部或个别点可采。矿区范围确定开采的为5-2煤层，煤层埋深100m～29 637m，煤层平均埋深400m，煤层底板标高400m～1084m。矿区范围内所含煤层如下：①2、3煤层位于山西组中上部，只在部分或个别钻孔见有层位，厚度多在可采厚度0.6m以下；3煤仅于查1、16、503、扩20孔四个零星点达可采，为不可采煤层。②4煤层位于山西组底部云母砂岩（K4）之下，太原组顶部最后一个旋回之中，勘探区内仅个别点见有煤层，多为煤线或受冲刷而殆尽，为不可采煤层。③5煤层位于太原组中上部，层位稳定，厚度变化不大，一般含夹矸1～4层，最上一层夹矸较稳定，自西向东厚度逐步增大，其变化为0～5.26m，由于在部分地段最上一层夹矸厚度大于煤层的最低可采厚度，所以将5煤分为5-1和5-2煤层。5-1煤层仅局部可采，煤层厚度0～2.75m，平均1.3m，主要分布于井田的东南角和北部，向西、南部与5-2煤层合并，其厚度变化很突然，煤巷的两帮，一帮可采，另一帮则不可采。薄煤带与薄煤带相连，平行排列，钻孔难以控制这种变化，属极不稳定煤层。5-2煤层在5-1煤层下部约0～0.5m处，分布普遍，层位稳定，厚度0.00m～8.05m，平均3.42m，含夹矸0～3层，多为两层，夹矸以泥岩石和炭质泥岩为主。煤层厚度与煤层结构自西向东，由浅至深有厚度增大，结构趋向较复杂的现象，属于较稳定煤层。④6煤层位于石灰岩（K2）之上，仅于扩2、扩18及14、扩20见有层位，仅扩20号孔厚度达0.6m，其它均不可采，区内无经济价值。⑤10煤层位于太原组底部铝土泥岩（K1）之上，第一个旋回之中，有27个钻孔见及，13个钻孔可采，厚度0～2.1m，平均厚度为0.74m，煤层厚度受基底构造影响，变化较大，属不稳定煤层。含夹矸0～2层，其岩性为炭质泥岩或泥岩，厚为0～0.3m，属结构简单煤层。煤层层位的稳定程度受沉积基底起伏控制，随其高低而厚度不同，分布于井田西北部。可采范围成片分布，为局部可采煤层。（2）煤质29 ①5－1煤：灰分（Ad）19.82～39.64％，一般为25.71％；挥发分（Vdaf）18.77～24.68％，一般为20.8％；发热量（Qnet.ar）26.96MJ/Kg，全硫（Std）1.31～7.27％，一般为3.04％；磷（Pd）0.07～0.109％，一般为0.087％。属富灰、富硫、中磷、高发热量煤，主要用于动力用煤。②5－2煤：灰分（Ad）9.06~57.62％，一般为26.06％；挥发分（Vdaf）13.44～82.96％，一般为21.06％；发热量（Qnet.ar）25.51MJ/Kg，全硫（Std）0.35～12.38％，一般为3.22％；磷（Pd）0.0033～0.062％，一般为0.028％。属富灰、富硫、低磷、高发热量煤，主要用于动力用煤。③6煤：灰分（Ad）16.89～49.2％，一般为29.07％；挥发分（Vdaf）12.77～25.91％，一般为20.23％；发热量（Qnet.ar）23.56MJ/Kg，全硫（Std）1.81～13.04％，一般为6.67％；磷（Pd）一般为0.019％。属富灰、高硫、低磷、中发热量煤，主要用于动力用煤。④10煤：灰分（Ad）14.89～38.37％，一般为22.31％；挥发分（Vdaf）14.56～20.84％，一般为18.86％；发热量（Qnet.ar）29.50MJ/Kg，全硫（Std）4.54～6.7％，一般为5.75％；磷（Pd）0.004～0.016，一般为0.012％。属中灰、高硫、低磷、高发热量煤，主要用于动力用煤。29 3构造发育规律3.1矿井区域构造背景金华山煤矿在区域构造中的位置位于鄂尔多斯地块南端、渭河地堑北缘。基本构造形态为：走向北东-北东东，倾向北西-北北西的单斜构造，平均角度5°～9°,在单斜构造的基础上发育了次级不同方向的褶皱、断裂、层间滑动构造。井田内的构造主要有三类：第一类为断裂构造，以北东走向平行斜列展出，倾角45°～79°,落差小者1～2m,大者可达十余米；第二类为向斜褶皱构造，轴向以南北向、北西向展出，倾伏向180°～320°，倾伏角2°～3°，延展长度420～800m；第三类为层间滑动构造，也称“滑矸”，此类呈带状展布，方向以北西向为主。此两类构造对煤矿生产影响极大，断裂构造常造成工作面无法正常布置和回采，层滑构造常造成煤层变薄和无煤带。它不仅直接破坏了煤层厚度的稳定性，致使不可采薄煤带频繁出现，而且使煤层及其围岩完整性遭到破坏，经常呈鳞片状（俗称滑矸），造成采掘巷道支护困难，压力增大，维护费用和耗材也因之加大，成本也因此提高。另外，煤层伪顶及底板混入煤中又难以选出，灰分较高，煤质因此变坏，直接影响经济效益。金华山煤矿整体构造如图3.1。3.2矿井构造发育规律3.2.1矿井断层构造本井田断裂构造发育，对煤矿生产影响较大，构造类型为二类构造，比较复杂。矿井断层分布情况如表3.1。29 图3.1金华山煤矿5-2煤层构造图29 表3.1金华山煤矿大中型断层数据断层性质位置断层产状落差长度(M)断层特征及含水性备注走向倾向倾角正830水平西部325°225°75°25　断层面两侧倾角增大，次一级小断层发育，呈“入”相交望西断层正830水平东部70°340°45°20　断层面没有直接揭露，系根据两巷容性确定陈家山断层正1208工作面230°320°60°3.5　断层面具擦痕，且光滑，平直，不含水一号断层正1208工作面220°310°60°3　断层面具擦痕，且光滑，平直，不含水二号断层正2310工作面320°50°42°3.2　　　正1412工作面330°60°73°3.2　　　正680水平中部2101105°15°70°240断面不清，较破碎，不含水　正830西2采区145°55°70°230断面平直，不含水　正830西2采区135°45°25°280断面揉皱严重　正680西4采区45°135°40°2.530断面平直，不含水2413工作面正680西4采区90°0°40°225断面平直，不含水2413工作面正680西4采区330°60°50°3100断面成弯曲，不含水2413工作面正680西4采区320°50°39°1.860断面成弧形2413工作面正680西4采区200°290°31°240断面平直，不含水2413工作面正680西大巷0°90°50°15500石灰岩与煤层接触　正680东大巷90°0°70°10400灰岩与煤接触，不含水　正830东－轨上152°62°70°2.650断面平直，不含水　正830东二采区50°320°45°280断面平直，不含水1205工作面正830东二采区360°270°70°2100断面立陡，不含水1206工作面正830西三下135°45°70°3400断面立陡，不含水　正680西部采区73°343°60°3180断面平直，不含水2413工作面正680西部采区265°175°31°2.7190断面平直，不含水2413工作面29 正680西部采区290°200°55°2.3100断面立陡，不含水2413工作面正680西部采区320°50°39°1.885断面成弧形，不含水2413工作面正680东翼上采区305°35°50°2.580断面平直，不含水2314工作面正中央采区80°350°35°240断面平直，不含水2201工作面正中央采区335°65°70°235断面平直，不含水2201工作面正东翼上采区230°140°78°2.150断面平直，不含水2501工作面正东翼上采区210°120°75°3200断面成弧形，不含水2508工作面正东翼下采区340°250°15°265断面平直，不含水2608工作面正680东部下山采区210°300°25°3100断层面较陡，不含水2611上顺槽正680西部采区237°327°60°325断面成弧形，不含水2408工作面正680西部采区220°130°40°2.560断面成弧形，不含水2406工作面正680西部采区230°320°60°2.480断面成弧形，不含水2409工作面正680西部采区200°110°35°2.585断面平直，不含水2406初切眼正680东翼下采区221°311°65°10.5　断面成弧形，不含水2605下顺槽正680西四采区27°297°40°390断面成弧形，不含水2404上顺槽正680西四采区33°303°50°5.5350断面平直，不含水2401施工巷正680西四采区65°335°65°3.5150断面平直，不含水2402上顺槽正680西四采区154°244°72°3.140断面平直，不含水24011绕道正680东翼下采区164°344°58°350断面平直，不含水2605探巷正570西－下采区250°340°65°3.4350断面成弧形，不含水3102上顺槽正570水平西－下山采区180°270°42°1.760断面成弧形，不含水3102切眼及上顺29 正570水平西－下山采区100°290°38°1.560断面平直，不含水3103切眼正3501下顺140°230°53°5170断面平直，不含水3501下顺正3102上顺150°240°48°5　断面平直，不含水3102上顺正3102下顺180°270°35°0.9　断面平直，不含水3102下顺正3104下顺240°330°80°2.5　断面平直，不含水3104下顺正3104切眼110°20°50°3.5　断面平直，不含水3104切眼正3202切眼275°315°60°1.5　断面平直，不含水3202切眼正西－轨下210°300°55°10　断面平直，不含水西－轮下正3303上顺320°230°50°4　断面平直，不含水3503上顺正3105下顺260°310°48°1.5　断面平直，不含水3105下顺正3100上顺35°305°65°2.5　　　3.2.2矿井褶皱构造金华山矿区的褶皱构造不是很发育，只分布着3个向斜构造，一个直立向斜，两个斜歪向斜，其产状和两翼的数据如表3.2。表3.2金华山矿大中型褶曲序号褶曲名称褶曲类型位置产状要素左翼右翼长度(M)控制情况轴相倾伏向倾伏角翼长翼角翼长翼角1东部向斜直立680东翼上采区SN180°2.8°4052.1°4002.3°800不可靠22413工作面向斜斜歪680西四采区NW240°～320°2°4003°3002.5°420可靠32409向斜斜歪681西四采区NWW280°3°4002°3007°500可靠29 3.2.3矿井层滑构造层滑构造是指岩层间相对滑动形成的构造。层间是个相对概念,可以理解为相邻的两个岩层与岩层之间,或层内两个分层之间,也可以理解为相邻的两套层组之间。它由滑动上盘、下盘、滑动面及滑动构造带组成。滑动盘多为坚硬岩层,滑动面一般是软弱夹层或滑动盘之间的岩性分界面,滑动带则由一系列滑动面、滑动断裂带、不协调褶皱组成。矿区层间滑动构造发育对煤矿生产影响较大，构造类型为二类构造，偏复杂（1）层滑构造的特点从层滑构造常见的形迹表现来看,层滑构造的特征主要有以下几个方面:①方向性。它是层滑构造最显著的特征。由于受滑行力方向、方位的制约,层滑构造的形迹展布、变化具有方向性。一般情况下,煤层(包括软岩)增厚、薄化条带的延展与滑行力方向垂直；波状折曲及小折曲轴向与滑行力方向垂直；断裂、拉伸、挤压断层的走向与滑行力方向垂直,扭动断层的走向与滑行力方向呈斜交。②间隔性。矿井生产的地质资料证实,层滑构造形迹的展布呈现出间隔性。由于受到层组的弹性、塑性变形及构造应力的作用,层滑构造的形迹表现为煤层的增厚变薄条带、波状折曲、断裂的展布排列等,常表现出相对规律的间隔性和等距性。③伴生性。由于层滑构造在形成过程中,受构造应力、格架变形程度、受力场边界条件,以及剖面介质条件的制约,层滑构造与格架构造体系有明显的依附伴生关系。在主干断裂或大断层、大褶曲等较大的构造附近,受构造应力的作用,往往强化了层滑构造形迹的发育,表现出不同复杂程度的层滑构造形迹与应力场的配套关系。④对应性。层滑构造一般是由侧向水平构造应力作用的产物。煤层增厚薄化、岩层倾角、折曲紧密度、断层分布多呈现出对应关系,以及在一个区段内,层滑构造导致的煤层增厚薄化、断裂强度、波状折曲、煤岩层遭到破坏的程度、层滑构造形迹的复杂程度、密集度等,都具有强弱区段分布的对应性。（2）层滑构造的表现29 层滑构造产生的形迹,发生及发展通常在层、层组范围内,以滑动擦痕为显著的标志。煤矿生产中较为常见的形迹表现为：①层滑。层滑是层滑构造最基本的构造形迹,它使煤层结构遭到破坏,煤厚发生变化。有煤层顶、底板单滑,层组滑动,岩层层滑,煤层层滑。岩层层滑,往往呈现滑面擦痕,硬岩破碎,软岩揉皱或成滑片矸,滑面上有糜棱泥,原岩层理、结构破坏。煤层层滑,煤层结构常呈鳞片状、粉末状、碎粒状,揉皱,软分层,条带软煤等现象。②断裂。层滑构造断层是层滑面与岩层裂面组合滑动的产物,限于层、层组之内,为水平构造作用力所致。断面发生、归并于滑面。煤矿生产建设中多为顶底板单断。③顶、底板“穿刺”或“岩锲”。煤层顶或底板,尤其是伪层,在滑行中沿破裂面插入煤层,其根部未离开原岩层的一种层滑现象,其规模大小不一。“刺、锲”体岩层能见滑痕、岩石破碎,与煤层接触关系能见较明显的挤压痕迹。④煤层剥蚀。煤层顶板或底板的缓倾角弧形断层在滑动中常造成煤层被剥蚀,以及伪顶底层泥岩被剥蚀,剥蚀多成条带状出现。弧形破裂面岩石呈破碎状,接触面上见靡棱状或泥状滑面,岩层与煤层多呈不整合接触关系。这种现象在矿井地质工作中常被误判为古河床冲刷带。⑤波状折曲、卷曲。波状折曲多出现在复式褶皱中的次级褶皱顶部及大逆断层附近,系层组滑动构造形迹的表现。折曲轴向与次级褶皱多呈平行状,具有定向倾斜频率递变性和间隔性,对煤层增厚变薄的改造及破坏性较大此外,还有煤层增厚薄化、裂缝聚煤、滑脱夹矸、藕节并层、岩层位移、岩珠滚动等现象。29 4构造对煤层的影响4.1对煤层分布的影响4.1.1薄煤带的形成矿井由于受到层滑构造的影响，出现了大量的薄煤带或者无煤区。全区厚、薄煤带多言东西向带展布。煤系内层间滑动也十分强烈,由层间滑动派生的层内揉皱、层内小断层和定向构造薄煤带处处皆是,造成煤层厚度变化剧烈,顶板破碎,滑矸发育。根据矿井的构造图，从中把薄煤带分布的区域分离出来造区，画出每个薄煤带的长轴和短轴，计算长短轴的长度和薄煤带的面积，并测出长轴的方位等数据。矿井内的薄煤带展布如图4.1。图4.1矿区薄煤带展布图薄煤带展布图中各个薄煤带的长轴、短轴的长度，长轴走向等数据如表4-1。29 表4-1金华山煤矿5-2煤层的薄煤带数据编号长轴方向(。)长轴长度(m)短轴长度(m)薄煤带面积（m2）1124282.380582109.27892225690.681453219352.40213433.1518511256.8899463106212.96554341.5392545905.786667413154.55943024.355134991.245433520955.39104628.4636821224.697629615985.4653114202216952996.201442718751.14009026.8927471074.621218821270.47829534.2334071869.007161915658.14942932.0491091469.0349961017661.07913822.9396331152.20701711263280.57187656.96539811429.02956612119136.70337735.2965353503.00741813267517.25621824.81594713684.95712514157207.10590455.6709118983.0595701515529.55547022.448366439.77539116266191.70398945.9676926564.2441411726251.32519423.9531191004.27458618135191.44366374.28228010876.4525932013481.10030444.9378092791.49727921140126.29961350.3366405157.1806112213382.17803245.68254627914972792316289.98171735.0430382549.25831924241729.97779940.72444932830.88101925110443.645162150.87929546508.5223682612388.69518034.3014282495.8946952793164.65975461.8064888396.96304428101138.18771453.4755896168.9425242911465.12647522.1052651190.8651643013761.70171419.3931811115.1483913112787.57711636.8064422938.0278313210532.74877524.804136547.5677163326428.79619313.078269315.9786493412144.05006723.904509776.4294073521733.48516213.969037323.1575663619523.58876913.083546228.94043037242124.16689221.4622982386.96680838249157.97935421.6591713379.58351939240173.53189125.6838523897.30895740247130.47768425.8791423157.50833429 41238125.79080828.5081212949.20876942171149.64862534.2755433718.44277043250276.15112428.3276917048.96998744258257.48141825.9133436178.25816745236628.388956107.85224263192.27549646254562.613561106.71458141808.3422754.1.2薄煤带对煤层分布的影响　金华山矿区共有45个煤层薄化带，大致呈北西向展布，西部比东部分布得多。薄煤带的产生主要是由于煤层与顶底板之间的层间滑动造成的。层滑构造的主要特点是软弱带发生层间滑动,煤层为煤系地层中主要的软弱带,层滑带也集中在煤层中,故层滑构造对煤层的影响是巨大的,这主要体现在对煤层厚度的影响,产生薄煤带,甚至导致煤层尖灭不可采,影响矿井生产。层滑构造位置出现在薄煤带展布的区域，层间滑动的方向与薄煤带展布方向具有相互垂直的特点,中西部层滑构造相比于东部发育,主要是由于中西部构造较复杂,显示薄煤带与层滑构造具有相伴生的特性；层滑构造在许多矿区都较为发育,其成因复杂,成因各异,在矿井地质工作中,要重视层滑构造对矿井生产的严重危害,加强层滑构造特征和规律的研究,指导采区的合理开拓、布置。4.2对煤层厚度的影响矿区内的各种复杂的构造控制着煤层的厚度变化。矿区内的钻孔数据（见煤点等）和煤层厚度数据如表4.2。表4.2金华山煤矿5-2煤层的钻孔数据序号钻孔编号孔口坐标X孔口坐标Y孔口标高Z终孔深度煤厚1浅23886581.536614732993.0694.723.342浅33886113.6366160031097.661821.523浅43886363.7366157341024.73156.352.564浅73885900.536614304940.9731.47　5浅93885999.4366138141123.39185.723.126浅103886254.9366140531054.7127.432.747浅113886099.4366143761023.5682.732.298浅123886307.5366165481040.73721.159浅153886299.7366163641062.81119.652.110浅183886448366151641012.4107.735.6229 1113886629.3366136121152.66282.942.931223887601.3366128831082.69392.992.81333887083.8366132771181.31386.112.321443888572366121981094.99465.442.391573886779.9366142541030.94161.782.251683887921.8366139311145.13497.611.651793887310.4366140381112.55391.435.2118103886963366149741089.47294.082.6619113887704.5366155661147.22399.174.420123887436.6366165421079.8321.151.4821133886605.6366155981024.01179.46.1522143887191.5366157671131.92324.644.5523153887560.9366148861127.2410.332.2524163888548.2366142011092.53477.41.7325183889511.536613484994.1510.92.9226193888004.8366163321191.11464.621.827313887538.6366168761056.62270.531.5128333888516.9366161911154.48457.722.9829343889496.8366154841027.21466.932.0830363890453.536614787956.67486.074.6331检13886337.5366144891037.01118.384.1432检23886771.4366160841122.25252.961.5733检33886819.9366147781047.07257.552.5834检43886650.4366147341021.3166.313.1135检53887087.1366155801083.89276.323.5536检63886991.2366166221031.85175.911.5637补23888085.2366147121049.29388.743.2838补33888312.1366154351072.15379.221.35395033886899.1366142011080.54254.22.91405063887623366160511152.31385.873.12415083887364.7366153081142.52376.794.56425123887513.1366157121165.53396.321.1543补153887532.9366148851130.58412.472.244扩13888077366166791174.13455.41.6545扩2389073036616322930.04485.052.4546扩33889082.1366159961075.66439.085.2747扩43889900.1366157411022.24485.232.8648扩63888122366159411162.02442.451.4749扩73888839.5366153261022.47390.423.2550扩83889225.236615188985.71413.34.5351扩93889630.836615005957.69445.54.7529 52扩10389011536614916947.82506.845.0853扩113887790.4366152231141.44438.455.254扩123888516.1366146111004.41392.942.6255扩133889566366143251004.25480.421.5256扩143887202.6366144861087.61361.234.1257扩153887604.7366143871112.73441.932.3558扩163888615.1366137781096.89514.682.8459扩173889115.736613516984.09442.932.9560扩183890796366131171040.75660.283.4961扩193887898.7366132831034.61358.262.2562扩203888988.8366128741092.44591.981.7263扩223890335.336614821944.35507.546.5664补93889263.736612520983.9478.054.7265查13890872.936614652955.99536.763.9866查23890835.136614636953.33527.852.45677023887339.1366134641084.28364.822.6688013887253.4366149111070.7318.092.61698023887030.6366146621024.94269.043.17708033887806.4366147901057.92373.915.95718213887168366141231094.47361.014.21728223887294366137711150.41413　738233887591.8366136681050.85378.684.1748243887617366140271161.54500.172.84758253887924.2366135351032.06382.262.13768263887608.2366133911053.78367.212.95778273887763.3366163991156.05423.853.76788283887872366160171145.13421.125.6798293888037.1366154911078.5380.145.538082103887788.5366143171098.72435.773.148182113887421.9366144261120.85421.271.3828813888066.3366151521100.8410.961.34838823888564.2366149971072.5449.79　848833888437.3366158091093.8408.442.75858843889033.6366156191016.4390.964.61868853888272.1366131061068.5470.854.27878863888400.9366134841030.8447.762.14888873888073.9366126861113.3457.824.09898883888473.9366127181126.1545.853.57908893888640.7366129651075528.844.159188103888225.9366137511108.1502.015.39288113888225.5366142841091.3480.283.8429 9388123888917.3366139991099.7535.242.459488133889228.3366148131079.2513.62.49588143888896.8366149111048.6464.951.079688153889481.6366158541036.3470.544.019788163888761.7366160351122.7466.874.99888173888334.4366165891158.2457.821.559988183888890366164551107.6456.794.0910088193889390.4366163301065.5467.71.8510188203889862.1366161961054.4502.344.4910288213888932.236614536994.8413.321.0210388223888773.2366157211043.7390.741.8710488233888724.136613365986.7436.56.0410588243887850.6366130451042.7364.623.5610688253888688.8366149081074.8471.681.731079313887660.2366130940385.863.91089323888078.5366138441132.77496.021.951099333888321366146591012.1411.014.671109343888294.8366149551076.6422.581.851119513889312.9366161061006.7406.665.531129523888959.3366162161056.4407.643.091139533889164.9366165671071.75436.591.221149613888403.9366139421105.845093.351159623888131.5366133591004.28405.011.151169833888809.5366142651086.227502.982.211179843888818.9366136761077.43507.144.891189853889210.2366139521088.623555.32.93119213888827.9366125601030.071504.53.45120223889192.6366132041011.716532.42.35121233889240.7366144171003.716453.954.02122243889593.9366138731044.125532.435.6123253889889.136615324995.948494.53.15124263890219.536616013955.592469.276.9125273889609.336613071969.558495.953.48126283889984.936614223999.878525.073.75127293890252.1366156901011.651514.43.4128643890248.7366152831031.089531.592.55129653889688.9366164861002.787443.762.1130663890160.836616365990.373501.762.76由以上钻孔的地理坐标和煤层厚度值绘制金华山煤矿5#煤层厚度等值线图如下图4.2。29 图4.2煤层厚度等值线图通过绘制的煤层厚度等值线图可以看出矿区由东至西方向分别出现了10处煤层厚度变化较大的区域。中西部煤层厚度稳定性较差，起伏较大，煤层成藕状展布。由于断层两盘的相对运动引起煤层在断层带附近尖灭或者是变薄形成薄煤带或无煤带；煤层在构造应力的作用下,受到南北方向水平挤压,出现煤层局部加厚或者是变薄的现象。滑动构造面的主滑面是沿煤底板滑动,在滑动的过程中,煤层易受到剪切破坏,煤层中滑面发育,裂隙多,导致岩性松软破碎,开采过程中容易混入煤中,增加灰分的含量,降低了煤的发热量。29 5结论和建议通过对铜川金华山煤矿的构造发育规律的分析，在国内外已有的研究结果的基础上，利用各种量化指标，对金华山煤矿的构造发育规律，主要对矿区内的构造应力所引起的各种层滑构造进行了研究，对矿区内的构造（特别是层滑构造）的特点有了更深入的了解。在此基础上对层滑构造所形成的薄煤带进行分析，研究其构造对煤层厚度产生的影响，得出的结论如下：（1）矿井分布了大量的断层，其中断层以正断层为主。断层以北东走向平行斜列展出，倾角在45°和79°之间高低落差不一。（2）矿井范围内没有背斜，只分布了三个向斜褶皱带，东部向斜直立褶皱，轴向呈南北向展布，延展较长；2413、2409两个斜歪向斜，轴向呈北西向展布延展长度420至500米。（3）矿井内层滑构造比较发育，主要分布于井田西南东部和西南方向。长轴走向呈东南向展布。层滑构造形成的薄煤带面积较广。（4）矿井范围内大量的断裂构造和层滑构造造成薄煤带的广泛分布，使得矿井内煤层厚度发生变化，矿井周围煤层较厚到中间变薄，影响了煤矿的开采和支护。29 致谢借此机会，衷心感谢导师陈练武教授在毕业论文期间的关心和指导！四年来，在地环系各位老师的谆谆教诲下，我既学到了专业知识和技能，又学会了处事和做人，受益匪浅，感谢全系各位老师的教导。由于本人水平有限，论文中不足之处在所难免，恳请各位专家、教授斧正，学生表示最衷心的谢意！作者：王星星2010年6月29 参考文献[1]杨起，韩德馨.中国煤田地质学（上册）[M].北京：煤炭工业出版社，1979.12：156-157．[2]韩德馨，杨起.中国煤田地质学（下册）[M].北京：煤炭工业出版社，1980．[3]黄克兴，夏玉成.构造控煤概论[M].北京：煤炭工业出版社,1991．[4]曹代勇，张守仁，穆宣社，等.中国含煤岩系构造变形控制因素探讨[J].中国矿业大学学报，1999，28（1）：25－28．[5]孔令义.铜川矿区的小构造特征。铜川矿务局地测处[6]徐龙，徐风银，马志存，等.矿井构造预测与评价的研究现状及发展方向[J].淮南矿业学院学报，1995，15（2）.[7]李军胜.金华山煤矿放顶煤研究.铜川矿务局金华山煤矿.2009[8]董广宇，赵国旺，赵耀光等.整体顶梁组合悬移液压支架在金华山矿的应用.铜川矿务局金华山煤矿.2009[9]李军胜.金华山煤矿π放回采工艺的应用效果.铜川矿务局金华山煤矿.2006,09[10]童玉明．中国成煤大地构造[M]，北京：科学出版社，1994．[11]毛节华，许惠龙．中国煤炭资源预测与评价[M]．北京：科学出版社．1999．[12]中国煤炭学会，中国地质学会煤田地质专业委员会．发展中的中国煤田地质学[J]．煤田地质与勘探，2003，31(6)：1-5．[13]曹代勇．煤田构造研究-思路与方法[J]．中国煤田地质，2006，18(6)：1-4．[14]程绍平，杨桂枝.中国地震局地质研究所.2008.0129 29'