朱集井田构造及其控制特征研究

２０１０年９月　矿业科学技术　第３８卷第３期　朱集井田构造及其控制特征研究　刘春平，孙明聪　（淮南矿业集团朱集矿井建设项目部，安徽淮南２３２１００）　摘要：通过对朱集井田构造与控制特征的研究，基本掌握了井田构造的发育规律及其演化的过程。为矿　井地质、水文地质与瓦斯地质工作的开展奠定了基础，为地温、地压、瓦斯治理和顶板管理提供了依据。　关键词：构造；特征；研究　中图分类号：ＴＤ１６３　文献标识码：Ａ　

朱集井田位于安徽省淮南市潘集区与怀远县　交界处的武前庄与骑龙庄一带，行政区划隶属淮南　市潘集区和怀远县。东西长约１２．５ｋｍ，南北宽约　３．５　ｋｍ，面积４５．１　３　ｋｍ　。矿井设计生产能力为　４．０Ｍｔ／ａ，设计服务年限８２．６ａ。２００７年７月１日　破土动工，预计２０１１年８月份投产。主要开采二　叠系Ｂ、Ｃ组煤层。　１　淮南矿区区域构造特征　淮南煤田位于秦岭造山带的北缘，东与郯城～　庐江断裂呈截切，西以麻城～阜阳断层连接周口凹　陷，北接蚌埠隆起，南以老人仓～寿县断层与合肥　中生代盆地相邻，东西长１８０ｋｍ，南北宽ｌ５～　２５ｋｍ，盆地面积约３　２００ｋｍ　（见图１）。　图１　淮南煤田所处大地构造位置示意图　ｌ一中生界，２一上古生界，３一下古生界和中上　元古界，４一下元古界和太古界，５一中生代花岗岩，　６一断层，７一逆冲断层。图中方框区内为淮南煤田　残存煤盆地主体构造为一复向斜，呈近东西向　展布，并在南北两翼发育了一系列走向压扭性逆冲　断层，造成两翼的叠瓦式构造，使部分地层直立倒　转，褶皱发育（见图２～图３）。南翼的舜耕山和阜　阳～风台断层组成了舜耕山、八公山、刘庄由南向　北的推覆体。北翼的上窑一明龙山～尚塘断层组　成了上窑、明龙山由北向南的推覆体。在复向斜内　部，地层倾角平缓，一般１０～２０，为一系列宽缓褶　曲，其中陈桥一潘集背斜隆起幅度最大，是复向斜　内的主要构造。除近向ＥＷ构造外，区内还发育一　组与郯～庐断裂带大致平行的ＮＥ～ＮＮＥ向横切　正断层，和一组ＮＷ～Ｎｗｗ向正断层。　１．１　ＥＷ向构造　复向斜内ＥＷ向构造包括褶曲和断层（见表１　和表２）。褶曲构造由几个向斜和背斜组成，包括　谢桥～古沟向斜、陈桥～潘集背斜、尚塘～耿村集　向斜和唐集一朱集背斜，这些近东西向的宽缓褶皱　的轴面略向南倾，意味着由南向北的运动方向和主　应力方向。　

图２　淮南煤田构造纲要图　①李嘴子向斜，②八公山背斜，③谢桥古沟向斜　④陈桥潘集背斜，⑤尚塘耿村向斜，⑥朱集唐集背斜　图３　淮南煤田南北向构造剖面图　

南侧的谢桥～古沟向斜两翼倾角不对称，北缓　南陡，甚至出现南翼倒转，局部被逆断层冲断破坏。　由于向斜是在强烈挤压应力作用下形成的，造成区　域性封盖的构造条件，有利于煤层瓦斯的保存而不　利于瓦斯的逸散，另一方面，褶皱和冲断作用又强　烈破坏了煤层的原生结构，形成构造软煤，易引起　煤与瓦斯突出，这是位于淮南煤田南部老区的李　

一、

谢一、新庄孜、李嘴子等矿是煤与瓦斯突出高发　

矿井的主要原因。　矿业科学技术　第３８卷　陈桥～潘集背斜北翼陡而南翼缓，轴部略有起　伏，向东西两端倾没。在潘集一带，轴部被剥蚀破　坏，形成冲积层与煤系的直接对接，为煤层瓦斯的　田，浅部ＥＷ—ＮＷＷ向断层发育．瓦斯逸散严重，　而深部断层较稀少，造成瓦斯逸散较少，故瓦斯含　量高。在小断层和次级褶曲发育的局部，构造煤发　逸散创造了良好的通道。位于背斜翼部的潘三井　育，是瓦斯突出的高发地带。　表１　淮南煤田ＥＷ向构造　

表２　淮南矿区ＥＷ向断裂构造　区内的阜阳一舜耕山断层、阜阳一凤台断层等　均为向南倾的逆冲推覆断层，使太古界霍邱岩群逆　冲在煤系地层之上，钻孑Ｌ控制推覆距离至少２０ｋｉｎ　左右，东西延长１２０ｋｍ，东至郯一庐断裂。这些断　层的冲断面一律上陡下缓，剖面上呈叠瓦扇组合，　收敛于呈波状起伏的基底滑脱面。穿越合肥盆地　～大别山造山带的有关地球物理资料（刘德良，　１９８４）揭示，华北陆块以大幅度向南、向大别山造　山带之下作一系列陆内俯冲（见图４），其最北缘即　图４　华北板块南缘深部地球物理剖面图　著名的淮南反向逆冲带，对应于明龙山～尚塘集逆　冲断裂带，构成淮南复向斜与蚌埠隆起的分界，太　古界向南逆冲于三叠系和二叠系之上。　据王桂梁等（１９９２）研究，淮南煤田南部边界　阜～凤断层的推覆距离大于５ｋｉｎ，而相应规模的逆　冲断层有２—３条，累计推覆距离应为１５ｋｉｎ以上。　而据我们根据平衡剖面法进行的估算，淮南煤田逆　冲推覆断层之下原地系统的缩短率约为２７％，淮　南煤田按２０ｋｍ宽计算，其缩短量应在５ｋｍ以上。　这一缩短量引起地层在弯曲缩短时沿软弱地层破　坏形成层问滑动，其中相当一部分的缩短量是靠煤　层变形和煤体结构破坏来调节的，因此在ｌ１—２、　１３—１等煤层形成了较为发育的构造煤。　１一第三系，２一白垩系，３一侏罗系，４一古生界　元古界，５一元古界太古界６一太古界，７一莫霍面，　８一逆冲断层　１．２　ＮＥ—ＮＮＥ向构造　包括断裂和褶曲构造，断裂构造见表３，ＮＥ—　第３期　刘春平，等：朱集井田构造及其控制特征研究　８５　ＮＮＥ向的褶皱多数是井田内的次级小褶皱，延伸　不远，起伏也不大，但这些小尺度的构造对局部的　构造煤分布有很大的影响。　表３　淮南矿区ＮＮＥ向断裂构造　名　称　性质　走向　倾向　１．３　ＮＷ—ＮＷＷ向构造　该组构造以井田内的中小断层和次级褶曲为　主，断距不很大，横向上延伸也不远。次级褶曲起　伏幅度不大，在短距离内倾伏。尽管规模不大，但　仍对淮南矿区的主采煤层Ｃ１３—１煤层的原生结　构造成了破坏或加剧了破坏。如谢桥矿１１５１（３）　工作面内的轴向ＮＷ向的小褶曲和潘三矿东三采　区的ＮＷ向次级褶曲等，对所在区域的构造软煤的　发育造成重大影响。　２　区域构造演化　华北聚煤盆地是一个克拉通盆地，有古老的变　质杂岩组成的基底和中、新元古界的准盖层沉积。　加里东期之后，盆地南、北、西三面均形成褶皱带，　使得华北盆地成为一个南北有边、西隆东倾的大型　萁状盆地。淮南所处的华北板块南缘地区在石炭　～二叠纪，形成了适宜聚煤的沉积环境，发育了含　多层可采煤层的含煤岩系。到三叠纪，则形成了统　一坳陷中的陆相碎屑岩沉积，将石炭～二叠纪煤系　埋藏起来，在正常古地热场作用下，煤级不断增高。　印支期末，山西组煤层的煤级达到长焰煤～气煤，　煤级由南向北有增高趋势，普遍进人热降解气生成　阶段。随着印支期末期扬子板块和华北板块的拼　贴，区域构造抬升，一次生气作用中止。　燕山早、中期，华北南部秦岭～大别造山带的　进一步缩短产生强大的近ＮＳ向挤压力，最大主应　力方向多在１７５～１８７之间，并且接近水平，在造　山带北侧发育了华北板块内的区域性逆冲断层系　向板内传递，抵达华北聚煤区南缘，以前展式方式　扩展（王桂梁等，１９９２），在早期大型坳陷基础上形　成了近ＥＷ向的开阔褶皱和相伴生的断裂系统，受　蚌埠隆起的阻挡，淮南复向斜北翼形成尚塘集反冲　断层和随后应力松弛后的正断层，形成本区构造格　架的雏形。　燕山晚期，尤其晚白垩世末期以后，由于太平　洋库拉板块以ＮＮＷ方向向欧亚大陆的汇聚俯冲，　造成了最大主应力方位在３００—３３０之间，形成了　ＮＷ向正断层和ＮＮＥ向左行走滑正断层，即著名　的郯（城）～庐（江）断裂带。在淮南矿区，则形成　了一组平行于郯～庐断裂的ＮＮＥ向正断层。在丁　集井田东部和潘三井田之问形成细晶岩小型岩床　和煌斑岩小岩株。　晚第三纪以后，由于印度板块向欧亚板块的汇　聚碰撞，形成了近ＮＳ向的挤压应力场，主压应力　的方向在ＮＥ２０左右，华北板块发生近东西向伸　展，使得ＮＮＥ向断裂重新活动，发生块断掀斜作　用，并对早期形成构造进一步改造。　

３　井田地质构造及分布特征　３．１总体构造特征　朱集井田位于淮南煤田东北部，淮南复向斜的　次级褶皱朱集一唐集背斜及尚塘～耿村集向斜的　东段，井田总体构造形态为一背、向斜（见图５），北　部为朱集一唐集背斜，其南翼与潘集背斜北翼构成　较宽缓向斜，沿轴向有所起伏。背、向斜构造在井　田西段表现明显，背斜较为紧密，背、向斜轴向为　ＮＷＷ向，地层倾角较陡，背斜轴向东倾伏，井田中　段和东段地层倾角比较平缓，形成比较宽缓的背向　斜构造。　区内已发现落差大于ｌＯｍ的断层３Ｏ条，如图５　所示，其中正断层１７条，逆断层１３条。断层展布　方向以ＮＷＷ及ＮＷ向为主导，少数为ＭＥ向。　本区构造形态为一轴向北西西的背、向斜，而　７勘查线以东区段呈现为向东倾斜的单斜，２５勘查　线背斜轴部附近两翼地层倾角２５。～４５。，其它地　区地层倾角平缓，一般在３。一ｌ０。之间；断层不甚　发育，以边界断层及其附生断层为主，组合规律性　较强。另外，区内局部有岩浆岩侵入。　３．２　构造分区　按照构造特点，以Ｆ２０７断层、Ｆ２４断层和Ｆ１６　断层为界，可将本井田划分为四个块段：如图５所　示，由西向东分别为紧密背向斜区、宽缓背斜Ｉ区、　宽缓背斜Ⅱ区和单斜构造区。西部紧密背向斜构　造区为二十一线以西由北部隆起和南部凹陷两部　分组成，其中北部隆起为轴向ＮＷＷ的背斜构造，　地层倾角一般在２Ｏ。～３０。，局部达４５。，南部凹陷　为尚塘～耿村集向斜，向斜北翼地层较缓，地层倾　角一般在３。～５。，南翼地层较陡，地层倾角一般在　２５。～３Ｏ。　８６　矿业科学技术　第３８卷　图５　朱集矿地质构造图及构造分区　宽缓背斜Ｉ区与宽缓背斜Ⅱ区均系朱集～唐　集背斜延伸部分，背斜轴部与两翼高差一般为３０　～５０ｍ，地层倾角一般２。～７。。宽缓背斜Ｉ区范围　为Ｆ１６断层与Ｆ２４断层之问，为紧密背斜向宽缓背　斜过渡区；地层倾角一般在３～７。。宽缓背斜Ⅱ区　范围为Ｆ２４断层与Ｆ２０７断层之间块段，该单元背　斜轴部扩展到最大，煤层中部最平缓，地层倾角一　般２。～５。，特别是ＤＦ１１２、ＯＦ１１３断层组与Ｆ２０７断　层之间的块段倾角更小，高差在２０ｍ左右。该单　元的北部边界断层西部为Ｆ２０１断层，东部为明龙　山断层。另外，在该单元西南区、Ｆ２４断层附近形　成了一个向斜。　东部单斜构造区总体为一走向ＮＮＥ，倾向ＳＳＥ　的单斜构造，地层倾角一般在５。左右。该地质构　造单元内，北部明龙山断层附近形成一个背斜，应　为朱集～唐集背斜延伸部分。　

４结语　朱集井田地质构造特征与区域构造的演化密　切相关，掌握了井田构造的发育规律及其演化的过　程，就能为矿井地质、水文地质与瓦斯地质工作的　开展奠定基础，为地温、地压、瓦斯治理和顶板管理　提供依据。　

（上接第７０页）　ＦＸ１－５３。／＿３０～６５。Ｈ：０—３ｍ、ＦＸ２：３５。／＿３０～７０。　Ｈ：８ｍ、ＤＦ１０：２１７。／＿３０～６０。Ｈ：１０ｍ等三个断层的　影响。其中ＤＦ１０和ＦＸ２影响更大，ＤＦ１０断层影　响长度约６００ｍ，ＦＸ２断层影响长度约４５０ｍ。下图　为回采工作面实测剖面，在这个剖面上，工作面受　断层影响的范围最大，１５０ｍ的工作面，受到两断层　的影响，只有前端约６０ｍ采的是煤层，工作面后部　９Ｏ多米全部采的岩石。这样既增加了回采难度，　也对媒质产生极为不利的影响。　３　对策思考　因为潘北煤矿为新建矿井，井田精查地质报告　及其它现有资料提供的地质构造情况与井下实际　揭露的构造情况有出入，要想在矿井采区或工作面　设计阶段就解决走向断层及其它斜交断层给采掘　带来的问题尚有难度。但对于已有揭露的走向断　层，在其周边布置新工作面时应该考虑尽可能把断　层布置在采区或工作面的边角煤柱之内，尽量减少　对采掘工作的影响。随着井下采掘工作的不断深　入，在井田区域内的地质构造情况基本掌握以后，　就有可能在采区或工作面布置阶段，从设计方面或　采取其它综合措施，从根本上排除走向断层对采掘　的影响或减小这种不利影响。目前在潘北煤矿生　产建设的前期，我们可以做的地质工作是全面地收　集井下采掘工程中揭露的地质构造资料，掌握其走　向、落差大小、影响范围等信息，为以后采取综合措　施，根本解决走向断层对采掘工作面影响问题提供　详实可靠的地质资料。