宋恩春 王 永军 周 学年 张建 胜摘 要:滑塌构造是林南 仓井田的一种特殊的地质构造,由 于滑塌构造的某些特征与陷落柱极为相似,其对煤矿的影响和危害程度却差异较大,如何正确区分类似构造到底是 滑塌构造还是陷落柱直接影响着生产的正常进行分析它们的形成古环境、成因、形成 时间等,掌握其 构造形迹及特征,可以正确区 分类似构造是滑塌构 造还是陷落 柱, •以便 更好地为煤矿生产服务关键词:滑塌构造 ;陷落柱 ;成因分析1 林南仓井田滑塌构造揭露情况 :1.1 林南 仓井田位 置林南仓井田位于蓟玉煤田东北部, •是蓟玉煤田一个孤立的 向斜构造,蓟玉煤 田位于 华北晚古生代聚煤盆地成煤期区域构造转换部位,煤系地层属石炭〜二叠系,井田东西 长约7.5km,南北宽3.5km,面积约22km 2,构造形态为西高东低向东南倾伏的向斜盆地, 井田内地质构造以断层为主,火成岩及褶曲次之,井田 内还发育一种特殊构 造--- 滑塌构 造1.2 林南 仓井田滑 塌构造揭露情况滑塌构 造作为一种特殊的地 质构造,在林南 仓井田 内井 下巷道及工作面曾多次见到如:1121西小三工作面下运、西二采区煤12东正眼、1128集中皮带巷、1120上工作面(以 上四个为煤12 中所见)、 1110 工作面、 1114 工作面、 1116 工作面 ( 以上三个为煤11 中所 下见),这些构造在平面上呈不规则圆形 或椭圆形 ,构造体内岩性混杂,构造体内岩石多为 煤层上部岩石,无水, 下部 煤岩层完整连续。
下面 以揭露资料比较完整的1110 工作 面内所见滑 塌构造情况分析其特征:下1110工作面原为老1112以掘代采部位,上部无工程,下部为1124 、1124工作面下 板 底采空区 ,采动煤层为煤11 ,工作面在回采中 采面中 上部( 煤层局部 )开始见岩石,长度2〜 3米,随着 采面推采,该岩石段迅速扩大到10米左右,之后岩石长度缓慢增长,最长时达 17米左右, 之后又缓慢变小,最后在采面内完全消失, 沿走向 长50 米左右, 倾向0〜17 米,面 积450 余平方米, 平面形状为一不规则长椭圆形; 岩石中 岩性混杂, 有粉砂岩、 细砂岩, 局部可见煤 块, 泥质及钙质胶结;其 周围地质情况如下: 沿倾 斜方向 北部地 层倾角较大25 °〜30 °,南部较缓8°〜10 ° ;下部煤12已回采,为1124 、1124工作 板底面采空区, 1124 、 1124 工作面在回采 时相应位置煤层完整、 连续( 构造体有底),均 板底未见类 似构造, 从该构造 产出状态、构 造体特征、构造体形态及展布特征及附近地质构 造条件来看, 该构 造为滑塌 构造1. 3滑塌 构造形成过程滑塌构造是指斜坡上未固结的沉积物在重力作用下发生滑动而形成的变形构造。
在沉积过程中,随着沉积物的不断增加及沉积物中水份的变化,沉积物原来的平衡状态 被打破, 在重力作用下, •尚未固结的沉积物沿斜坡向下滑动, 在坡度变缓处停止滑动, •这些滑动的沉积物和原地的沉积物混合在一起, 部分占据原沉积物的沉积空间, •把原 沉积物挤到一边,待平衡以后与原沉积物一起继续接受沉积, 这便是滑塌构造的形成过 程滑塌构造多分布在潮间滩地的水道内、河道中的点砂坝、三角洲前缘及海底峡谷前 缘等从林南仓井田所见揭露资料比较全面的滑塌构造来看, •滑塌构造有以下特征可以 与陷落 柱相区别:1 )滑塌构造发育部位地层倾角明显变化:如上部所述1110下工作面、1116工作面 所见滑塌构造上部地层倾角25 °〜30 °,下部8 °〜10 °、1120上工作面所见上部地层倾 角40°左右, 下部15° 左右;2 )滑塌构造下部岩层完整、连续,如1110下工作面下部1124板、底工作面煤 层完整, 1114下部1126板底工作面煤层完整, 1116工作面所见滑塌构造煤层底板连续选:空滑塌构造与陷落柱剖面形状对比图陷落柱滑塌构造2 滑塌构造与陷落柱成因分析2.1滑塌构造特征及对生产和影响 从滑塌构造的形成机理来看,滑塌构造具有以下特征: 2.1由于上覆地层占据下伏地 层位置,造成局部地层缺失,这种局部地层缺失范围在平面上呈不规则的圆形、椭圆形, 缺失地层被滑下岩石占据;2.2构造体内及与周边接触部位岩石破碎、岩性混杂,呈角砾 岩状;2.3形成在沉积过程中, •其构造体在沉积剖面中仅局限与一定层位中, 构造体上 下岩层均正常, •这一点可以作为滑塌构造与陷落柱的根本区别;2.4滑塌构造是一种同 生构造;2.5滑塌构造的范围可大可小,从几平方米到数平方公里不等,这主要取决与 滑塌构造形成时的古地理环境。
滑塌构造对煤矿生产的影响主要有以下几点:煤层中的滑塌构造影响煤巷及回采 工作面的正常进行及煤质的好坏, •从而影响生产的正常进行; •滑塌构造由于与陷落柱 从构造形迹来看比较相似, •不易区分, 加上滑塌构造在矿井地质中是一种特殊构造, • 发育不太普遍, 人们对它认识不太充分, 如何正确区分滑塌构造与陷落柱对指导矿井安 全生产意义深远, •把滑塌构造当陷落柱对待势必简单问题复杂化,给生产带来更大影响2 . 2陷落柱特征及对生产和影响• 含煤 地 层 下 伏岩 层 如 为 溶性 岩 石( 如 石 灰岩 、 • 白 云 岩 、石 膏 层等 ),在 地 下 水的 溶 蚀作用下可以形成岩溶洞穴, •随着洞穴规模的扩大, 在上覆岩层的重力荷载下, •上覆 地层逐渐夸落,形成环形柱状陷落,称为陷落柱从陷落柱的形成过程不难看出陷落柱具有以下特征: 1)由于陷落过程是自下而上 逐步夸 落, •柱体内岩石比柱体外 正常岩石形成时代晚, •为上覆岩石,也造成局部地层 缺失, 缺失地层范围在平面上呈似圆形或似椭圆形, •缺失地层夸落到了柱体下部; 2) 陷落柱体内岩块破碎、层序混杂、排列紊乱、棱角显著、大小不一; 3)陷落柱体在剖面 上的形态为一穿层柱体,下部到可溶性岩层,上到上覆地层的一定部位; 4)陷落柱为后 生构造,构造线(构造轮廓线)是穿层的; 5)陷落柱体范围一般不大,从几平方米到几 百平方米,上部小,下部大,这主要取决与可溶性岩体内水强度和持续时间。
我国华 北石炭二叠纪含煤地层直接覆盖奥陶系灰岩侵蚀界面之上,陷落柱相当发育陷落柱对煤矿生产的影响主要有以下几点: •煤层中的陷落柱影响煤巷及回采工作面 的正常进行及煤质的好坏, •由于陷落柱下部为可溶性岩石,而可溶性岩石往往为强含水 层,揭露陷落柱时可能造成水害事故, 危胁矿井安全生产3 滑塌构造与陷落柱区别从滑塌构造与陷落柱特征、成因情况分析,滑塌构造与陷落柱区别如下表:滑塌构造陷落柱成 因坡度变化及重力作用可溶性岩石溶解及重力作用平面形状圆形、椭圆形圆形、椭圆形剖面形状一定岩层内穿过一定岩层(穿层)体内岩性上部岩石,岩性混杂上部岩石,岩性混杂形成时期同生构造后生构造底部形态下部岩层完整、连续垮落到可溶性岩层从两者比较情况来看, •区别滑塌构造与陷落柱关键是看构造体下部岩石是否连续、完 整,连续即为滑塌构造,不连续 即为陷落柱滑塌构造与陷落柱,作为一种特殊构造体,其平面形状及构造体内特征有相似之 处, •但滑塌构造只是上部岩层在重力作用下滑动到煤岩层一定部位, •占据煤岩层位置 所致,造成巷道或工作面由沿煤到破岩石, •影响正常生产及煤质;而陷落柱为下部可溶 性岩石被地下水溶蚀形成洞穴以后, •上覆地层在重力作用下向下垮落所致,它与下部可 溶性岩体(强含水层)相连, 可能造成严重的水害事故, •影响矿井安全生产, 1984 年6 月2 日,范矿二水平2171工作面7煤层9号陷落柱突水,最高突水量2053m 3/min,水压 3.04Mpa , 连续淹没范各庄和吕家坨两矿井,经济损失严重。
因此, 只有正确区分滑塌构 造与陷落柱, 才能更好地指导对矿井生产作者简介:王永军:1966年6月出生,男, 汉族, 高级工程师, 1988年毕业于中国矿 业大学, 现在开滦(集团)林南仓矿业分公司地测科从事矿井地质及储量管理工作主 要论著:《林南仓井田断层发育规律及对生产的影响》,《林南仓矿滑塌构造特征及成因初 探 》。