煤矿断层与层间滑动构造组合型式及其形成机制
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煤矿断层与层间滑动构造组合型式及其形成机制探索煤矿断层与层间滑动现象在我国各个矿区多有发生,特别是在煤层间和顶、底板之间发育较多。
对于煤矿断层与层间滑动现象进行研究,找出它们的组合型式及形成机制,对于预防煤与瓦斯突出、探查煤矿情况具有非常重要的作用。
本文将以陕北地区神木北部煤田为例,经过现场考察,对煤矿断层及层间滑动的组合、形成机制进行探讨。
标签:煤矿断层层间滑动组合型式形成机制煤矿断层与层滑运动会造成煤层的流变,这种现象是多种因素相互作用的结果。
在我国各大煤矿的生产过程中,都出现了不同类型的层滑结构,层滑的运动情况,将影响该煤矿的产量及质量。
笔者结合工作经验,下面将以以陕北地区煤矿为例进行分析。
1该地区煤矿地质构造分析陕北地区煤矿在地层区划分上,属于鄂尔多斯盆地分区。
鄂尔多斯盆地地形是由不同时代的地质运动叠加形成。
该地区的煤矿地层,含煤有20多层,可供开采的煤层主要有5层,在本矿区内没有岩浆岩活动现象。
该矿区属于东高西低地势,南北较高相对抬升,等高线向东突出,整体向西倾斜。
经过探查,发现该矿区内大-中型的断层有11条,各个断层之间的落差在20米左右。
该区断层的走向以西北方向为主,其次是东南方向。
该区中-小型的断层及层间滑动构造发育十分,且组合型式呈现多样化。
2煤矿断层与层间滑动构造的组合型式分析对该区煤矿断层及层间滑动构造进行分析,我们发现了3种不同类型的组合型式。
2.1同期扩展型式同期扩展型式是该区常见的断层与层间滑动构造组合型式,该型式又可分为正、逆断层同期扩展成层间滑动断层;层间滑动断层扩展为正、逆断层。
这四种扩展型式是在同期构造应力的作用下产生的。
2.2断层与层间滑动构造相互切割与限制型式断层与层间滑动构造相互切割与限制是在多期构造应力作用下的结果。
断层切割与限制层间滑动表现为:后期形成的煤矿断层切割限制早期的层间滑动现象。
层间滑动切割与限制断层表现为:后期形成的层间滑动限制切割早期形成的煤矿断层。
•断层很少单独出现,常由多条断层成带状组合在一起,延长可达数百至上千公里,形成断裂带,一般与褶皱带伴生。
逆断层可组合形成迭瓦式构造;正断层可组合形成阶梯状断层、地堑和地垒等。
•迭瓦式构造:许多条大致平行的断层,倾向一致,老岩层依次逆冲覆盖在新岩层之上,状似迭瓦。
它常同强烈褶皱伴生,断层走向与枢纽平行。
标志该区经历过强烈挤压。
•阶梯状断层:许多条大致平行的正断层,倾向一致,断块呈阶梯状排列。
•地堑和地垒:由两条和多条正断层(或逆断层)组成。
相邻正断层倾向相向,中间断块下降,形成地堑;相邻正断层倾向相背,中间断块相对上升,形成地垒。
如汾渭河谷就是新生带形成的大型地堑。
断层活动的特征会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方向反映出来,这些特征即所谓的断层标志,它是识别断层的主要依据。
①地貌标志--断层崖及断层三角面等;山脊及水系的错开或突然转折;泉、溶洞或湖泊的串珠状分布等。
②构造标志--线状或面状地质体被错移、中断等。
③地层标志--地层的重复和缺失。
•④断层擦面和构造岩• a 磨擦镜面(断盘沿断层面发生滑动,在坚硬的岩石表面上形成局部性的光滑面)、擦痕(由坚硬而细小的岩屑刻划而出的较为均匀细密的凹凸线条)、阶步(与擦痕近于垂直的台阶状起伏)。
•擦痕一端深,一端浅,由深至浅的方向指示对盘移动的方向。
•阶步:由缓坡到陡坡,指示对盘移动方向。
• b 断层构造岩•碾碎、变形、重结晶,是断层存在的标志。
•断层角砾岩:若角砾大小不一、棱角分明,无定向排列,胶结物多来自外源物质示正断层;若角砾有一定程度的圆化,或呈凸镜状,具定向排列,示逆断层或平移断层。
•碎裂岩和糜棱岩仅见于大型逆掩断层和平移断层中。
•⑤断层带中的构造强化现象:产状的急剧变化、片理化、节理化、揉皱等。
•⑥牵引构造。
•⑦岩脉、矿脉、蚀变带的线状分布。
• 5.断层形成时代的确定◆①.断层切断地层或岩体,则断层形成时代在被切断的最新地层或岩体之后。
1.二叠系翠屏山组;2.二叠系童子岩第三段上亚段;3.二叠系童子岩 组第三段中亚段;4.二叠系童子岩组第三段下亚段;5.二叠系童子岩组第二段;6.二叠系童子岩组第一段;7.二叠系文笔山组;8.二叠 系栖霞组;9.辉绿玢岩;10.推覆、滑覆断层;11.性质不明断层图1矿区构造纲要图1.1缓倾角断层特征(1 )F3滑覆断层:发育于童子岩组、文笔山组和栖霞组地 层之间,区内延伸长度约0.5km ,两端均受限于F4。
总体倾向 东南,倾角20。
耀50。
,落差大于300m 。
上盘为童子岩组第三段 地层,下盘为文笔山组地层。
断层形态与F4推覆断层基本一 致,呈波状起伏,总趋势为低角度,底部交于F4。
该断层主要1.二叠系翠屏山组;2.二叠系童子岩第三段上亚段;3.二叠系童子岩 组第三段中亚段;4.二叠系童子岩组第三段下亚段;5.二叠系童子岩组第二段;6.二叠系童子岩组第一段;7.二叠系文笔山组;8.二叠系 栖霞组;9.推覆断层及其编号;10.煤层及其编号;11.钻孔及其编号图2大竹科煤矿区8线地质剖面图(3 )F5滑覆断层:出露于矿区西部,发育于童子岩组地层 中,延伸长度约700m ,北东端受限于F4,南西端延出矿界外。
总体倾向南东,倾角25。
左右。
上下盘均为童子岩组第三段 地层。
该断层局部破坏了童子岩组第三段地层的完整性,主 要破坏3、4、9、10煤层的连续性。
1.2正断层特征(1)F2正断层:沿北东东向出露于矿区北东部,发育于童子岩组地层中,延伸长度大于1.1km ,南西端受限于F3。
总体 倾向南东,倾角40。
左右,落差60耀150m ,上下盘均为童子岩 组第三段地层。
主要破坏童子岩组第三段地层的完整性并缺 失了三段部分煤层。
(2)F7正断层院出露于矿区南西部,发育于童子岩组和翠屏山组地层之间,延伸长度大于800m ,北西端受限于F5,南 东端延出矿界外。
倾向北东,倾角60。
,落差100m 。
上下盘均 为童子岩组第三段和翠屏山组地层。
1 煤矿断层煤矿断层的构造多种多样,其中断层又分为顺层断层、缓倾角断层和层滑断层,这些断层形成的原因主要是煤矿中煤层的顶板岩层与底板岩层发育异常。
以其中的一个为例进行深度分析,层滑运动会造成固态物质的流动变化,这些在一定程度上可以解释大自然中许多因数之间的制衡因素。
矿产的形成是由层滑来控制的,层滑同时又制约着煤和瓦斯,最近几年来,煤矿的发展得到了稳定运行,同时相关学者在煤矿断层方面的研究也越来越深入。
随着对煤矿研究的深入,人们逐渐将目光放到了断层与层滑构造的研究上,并得出最新结论,煤矿断层与层滑的构造制约着瓦斯和煤层流变。
但是,由于受到技术和仪器的制约,对于煤矿断层与层滑之间形成机制的研究还有待深入。
2 煤层断层与层滑构造的组合型式2.1 断层与层滑构造的同期扩展型式煤层断层与层滑构造的组合方式多种多样,其中一种就是断层与层滑构造的同期扩展型式,煤矿断层还分为正断层,其在煤层中变化时会在极大程度上接近煤矿的高角度断层。
层滑断层在煤矿中的出现率较高,将煤矿的整体进行仔细分类,可以分为断层上部和断层下部。
当煤矿下部在进行顺时针发育时,会在煤矿薄壁上出现些许的擦痕和滑泥,并且在施工的煤矿壁上会出现层滑带。
在不断的发育和变化中,正煤矿断层会随时间的变化逐渐演变成层滑断层,煤矿在这个时期断层和煤层之间的角度会越来越小,最终会彼此互相连接。
层滑断层也会得到不断的扩展和变形,这些煤矿层面变化并不会沿着固定的单一层面发育,而是随着开采的强度和面积进行变化。
2.2 断层与层滑构造组成块体滑动型式煤层断层与层滑构造的组合方式多种多样,其中还有一种就是断层与层滑构造组成块体滑动型式,在早期形成的中小断层会和煤矿结构中层滑结构形成组合块体,进而对煤矿的稳定性造成一定程度的影响。
这种情况一般会造成煤矿整体的滑动,断层在某种程度上来讲对于层滑结构起到了限制的作用,也就是起到了边界作用。
另一种情况就是走滑断层可以和同一时期的层滑结构在一起组合成新型的滑动结构,这个在学术上称之为滑动体,这一种情况也会造成煤矿整体的滑动。
滑动构造在煤炭勘查工作中运用实例摘要: 新密煤田是全国15个重点商业煤基地之一。
滑动构造发育是本区一大构造特点。
滑动构造是正断层演化的结果,属于正断层的一种类型,在煤矿勘查过程中,利用滑动构造观点,可在较新地层下寻找、预测埋藏较浅的煤层。
关键词: 新密煤田;白石沟井田;滑动构造1区域地质概况新密煤田位于河南省中部新密市及新郑市境内,是河南省主要产煤基地,亦是全国15个重点商业煤基地之一。
新密煤田位于秦岭纬向构造带东延部分与新华夏系沉降带西缘之复合部位, 区内构造位置属华北地台南缘嵩箕台隆五指岭-白寨背斜的南翼斜,新密--新郑复向斜之北翼。
地质历史发展过程中本区经历了多次构造运动,以燕山运动最为强烈,奠定了本区基本构造格局。
荥密背斜与龙坡寨背斜之间向斜构造,整体展布方向东西向,西段仰起,向东倾伏, 地层产状总体南倾,部分区段由于受褶皱及断裂构造影响产状有起伏。
区内褶皱、断裂和滑动构造均发育。
褶皱主要为轴向近东西的开阔对称背向斜,断裂以与褶曲轴大致平行的近东西向高角度正断层为主,构成新密煤田煤矿区的主体(图1)。
滑动构造发育是本区一大构造特点。
滑动构造主要有芦店滑动构造、大隗滑动构造、任岗滑动构造及本文提及的牛奎寨滑动构造。
滑动构造对井田内煤层、煤质、岩石力学性质及地下水、瓦斯富存等均有不同程度影响。
区内地层属华北地层区豫西分区之嵩箕小区。
整个煤田属半掩盖类型,西部地层露头较好,东部仅有零星露头,分布特征为自西向东时代渐新。
出露地层有下古生界寒武系、奥陶系、上古生界石炭系、二叠系、三叠系及新生界古近系和第四系。
其中缺失奥陶系上统、石炭系下统、三叠系中统及白垩系等地层。
石炭-二叠系为含煤地层,其中二1煤层位稳定,厚度一般3-8米全区可采,是新密煤田的主要可采煤层。
其它煤层不稳定或局部可采。
图12滑动构造定义所谓滑动构造,是指在古造山运动中伴随山体均衡升降,由重力差异作用兼有构造应力作用引起的岩层之间、岩层煤层之间沿某特定低角度构造面滑动并产生位移的构造行迹。
煤矿断层与层间滑动构造组合型式及其形成机制
摘要:煤矿中的层滑结构比较常见,是一种煤矿断层与层间滑动的结构组合形式,且其组合方式多样化。
由于煤矿断层与层间滑动的组合型式发生较为普遍,应当引起相关工作人员的重视与关注,必要进行深入的探究分析。
本文主要着眼于煤矿断层与层间滑动构造的组合型式,进一步探索研究煤矿断层的形成机制,从而分析影响和决定煤矿断层形成的原因。
关键词:中小型断层层间滑动构造构造组合型式形成机制
煤矿断层与层间滑动的组合型式多样化,且处于不稳定状态,容易在应力作用等情况下发生变形,从而形成新的组合型式。
因此,相关工作人员在对煤矿断层与层间滑动的组合型式进行探索研究时,应当对所研究煤矿的构造变形历史有较深入的了解,清楚掌握相关变形事例,并且对所研究煤矿的构造变形规律进行有效的预测。
同时,还应准确把握煤矿中的煤气耗散规律。
对煤矿断层与层间滑动构造组合型式进行深入的探究,准确把握其形成机制,进而得出影响和决定煤矿断层形成的原因及因素,可以在一定程度上促进我国煤矿行业的健康稳定发展。
1 煤矿断层
煤矿断层的构造多种多样,其中断层又分为顺层断层、缓倾角断层和层滑断层,这些断层形成的原因主要是煤矿中煤层的顶板岩层与底板岩层发育异常。
以其中的一个为例进行深度分析,层滑运动会造成固态物质的流动变化,这些在一定程度上可以解释大自然中许多因数之间的制衡因素。
矿产的形成是由层滑来控制的,层滑同时又制约着煤和瓦斯,最近几年来,煤矿的发展得到了稳定运行,同时相关学者在煤矿断层方面的研究也越来越深入。
随着对煤矿研究的深入,人们逐渐将目光放到了断层与层滑构造的研究上,并得出最新结论,煤矿断层与层滑的构造制约着瓦斯和煤层流变。
但是,由于受到技术和仪器的制约,对于煤矿断层与层滑之间形成机制的研究还有待深入。
2 煤层断层与层滑构造的组合型式
2.1 断层与层滑构造的同期扩展型式
煤层断层与层滑构造的组合方式多种多样,其中一种就是断层与层滑构造的同期扩展型式,煤矿断层还分为正断层,其在煤层中变化时会在极大程度上接近煤矿的高角度断层。
层滑断层可以分为断层上部和断层下部。
当煤矿下部在进行顺时针发育时,会在煤矿薄壁上出现些许的擦痕和滑泥,并且在施工的煤矿壁上会出现层滑带。
在不断的发育和变化中,正煤矿断层会随时间的变化逐渐演变成层滑断层,煤矿在这个时期断层和煤层之间的角度会越来越小,最终会彼此互相连接。
层滑断层也会得到不断的扩展和变形,这些煤矿层面变化并不会沿着固定的单一层面发育,而是随着开采的强度和面积进行变化。
2.2 断层与层滑构造组成块体滑动型式
煤层断层与层滑构造的组合方式多种多样,其中还有一种就是断层与层滑构造组成块体滑动型式,在早期形成的中小断层会和煤矿结构中层滑结构形成组合块体,进而对煤矿的稳定性造成一定程度的影响。
这种情况一般会造成煤矿整体的滑动,断层在某种程度上来讲对于层滑结构起到了限制的作用,即起到了边界作用。
另一种情况就是走滑断层可以和同一时期的层滑结构在一起组合成新型的滑动结构,这个在学术上称之为滑动体,这一种情况也会造成煤矿整体的滑动。
2.3 断层与层滑构造的相互切割和限制型式
断层与层滑结构的组合方式多种多样,彼此之间相互切割和限制的类型也多种多样,大体上可以将其分为两种类型:第一种就是断层之间的互相切割和限制层滑结构,这种情况的断层结构一般是多种因素造成的,断层与层滑结构在互相的作用力之下,就会渐渐的出现限制断层。
第二种就是层滑结构单一的构造切割和限制断层,这种型式的断层情况可以反映出煤矿早期的形成条件,与此同时还会反映出是由哪种切割方式造成的。
3 煤层断层与层滑构造组合形成机制
3.1 应力作用
煤矿断层与层间滑动构造的组合型式多样化,其组合形成机制受到多种因素的影响,其
中一个很重要的因素即应力作用,具有影响煤矿断层与层间滑动构造组合的决定性作用。
受
地质运动作用的影响,煤矿的形成经历了很长时期的变化。
在煤矿形成的每个时期都有其不
同的特点,因此每个时期的产生的问题,其性质和形成原因都不相同。
在煤矿的动荡变形时期,最容易出现层滑断层,一般情况下有断层上部和断层下部两种类型。
而受应力场的作用,煤矿会在一定程度下受到应力作用的影响,进而煤层的构造也会受到细微的影响。
3.2 介质与力学性质
在研究煤层断层与层滑构造组合形成机制时,我们首先需要对煤矿介质和力学进行分析,在煤矿中,断层和层滑结构一般情况下是处于相同的立场之下。
煤矿中发生内部变形的大多
数是干性岩层,当发生变形时,出现脆性断裂和煤矿介质的弹塑性弯曲。
煤矿一般都是由坚
硬的岩石圈构成的,虽然在煤矿的中间构造也会有少量的柔塑型岩层,但是一旦经过开采就
会大大降低总含量。
其次要了解煤矿的力学构造,只有充分研究煤矿的受力方式,才能保证
煤矿能给我们带来长久的利益输出。
在不断的发育和变化中,煤矿断层会随时间的变化逐渐
演变成层滑断层,煤矿在这个时期断层和煤层之间的角度会越来越小,最终会彼此互相连接。
3.3 应变环境
煤层断层和层滑结构需要在温度较低的环境下,在煤矿的深处常常伴随着大量的水溶液,这样可以促进煤矿煤层的快速构成。
煤矿深处的岩石较为平滑,滑面在一定程度上会增加岩
石的阻力,也就是说地下大量的水流量会减少煤矿构造时间的压力。
同时煤矿中的地下水也
会在一定程度上降低矿物质之间的粘结力,会增加地下煤矿的应变环境,应变环境在一定程
度上决定和抗压强度。
在煤矿的缝隙之间填充地下水,水流体就会产生流体压力从而去抵消
岩体所产生的压力,在煤矿之中形成很好的浮力效应。
这也在一定程度上推动了煤矿断层与
层间构造的多样组合,推动煤矿层滑运动的进行,改善煤矿在地下的应变环境,保证煤矿能
给我们带来长久的利益输出。
4 结语
综上,煤层断层与层滑构造的组合型式较为多样化,具有同期扩展型式、块体滑动型式
等多种类型的组合型式,且受应力作用、介质与力学性质和应变环境的影响,煤层断层与层
滑构造组合形成机制也呈现出复杂性与多样性。
基于历史悠久的煤矿层间运动发生频率高,
且煤矿中煤层构造变形差异巨大,组合型式多种多样,探究分析煤矿断层与层间滑动构造组
合型式,得出影响形成机制的原因及决定因素,可以为相关专业人士提供参考借鉴的材料。
参考文献
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