1、本科毕业论文青东煤矿层滑构造对煤层稳定性的影响THE EFFECT FORM INTERLAYER GLIDING STRUCTURE TO THE STABILITY OF COAL SEAMIN QINGDONG COAL MINE学院（部）： 地球与环境学院 专业班级： 地质 学生姓名： 指导教师： 教授 年 月 日I摘要层间滑动构造是指由层间滑动派生出来的层内揉皱和层内断层，它是发育在煤系地层中的一种特殊的地质构造。层滑构造在煤层及其顶底板中滑动现象极为普遍，是导致煤层不稳定的主要因素。青东煤矿 82 煤层的层间滑动构造普遍发育，严重影响矿井的生产安全建设。本文通过分析青东煤矿 82
2、煤的层滑构造表现形式，来分析该构造对煤层稳定性的影响。关键词： 青东煤矿， 层滑构造， 煤层稳定性IIABSTRACTThe interlayer gliding structure, which was scrunch and faults in seams derived from interlayer gliding, was a special tectonic in coal measure strata. It is very common for sliding phenomenon in coal seam and its roof and floor. However, it
3、s became the main factor for unstable coal seam, for it wildly developing in the 82 coal seam in Qingdong coal mine, and, it seriously affected the construction of coal mine production safety. By means of the pattern of manifestation of interlayer gliding structure in 82 coal seam of Qingdong coal m
4、ine, this paper analysis the effect from this structure to the stability of coal seam. KEY WORDS： Qingdong Coal Mine; Interlayer Gliding Structure； The stability of coal seam目录摘要 IABSTRACT.II1 前言 .11.1 层滑构造简述 .11.2 层滑构造的研究内容 .11.3 层滑构造的研究目的及其意义 11.4 层滑构造研究现状 22 区域地质概况 32.1 区域地层 32.2 区域地质构造特征 .33 井田地
5、质概况 .73.1 井田自然地理 .73.2 矿井概况 .73.3 井田地层特征 .83.4 井田煤层特征 .113.5 矿井水文地质特征 .123.6 矿井地质构造分布特征 .124 层间滑动构造及其对煤层稳定性的影响 .144.1 概述 .144.2 82 煤层层滑构造表现形式 .144.3 煤层稳定性的内容 214.4 层滑构造对煤层稳定性的影响 .225 结论 .24参考文献谢辞安徽理工大学毕业论文11 前言1.1 层滑构造简述层间滑动构造（简称层滑构造）是指由层间滑动派生出来的层内揉皱和层内断层，它是发育在煤系地层中的一种特殊的地质构造。层滑构造在许多矿区都较为发育，主要发育在地质构
6、造复杂地区和层间软弱带，在煤层顶底板间也极为发育。其成因复杂，形态各异，对矿井生产危害性极大。层滑构造在煤系地层中常形成“三软”地段，即顶软、煤软、底软。1.2 层滑构造的研究内容青东煤矿为新建矿井，地质研究程度低，尤其作为首采煤层的 82 煤层，分叉、合并现象普遍，甚至发生煤层尖灭，煤层分布不稳定，煤层厚变化大，层滑构造是导致其不稳定的主要因素。由于这种构造基本上水泥层滑动、地层缺乏明显的“重复”和“缺失” ，在生产过程中很容易被忽视，从而给生产带来很大困难。有必要对该区主采煤层的层间滑动构造发育规律进行研究哎，探讨其对煤层稳定性的影响。论文以青东煤矿 8 煤层为探讨对象，对煤层中发育的层滑
7、构造特征、展布规律及其影响因素进行研究，采用模糊综合评判的方法对 82 煤层层滑构造进行宣评价，探讨层滑构造分布发育规律及其对煤层稳定性的影响。主要研究内容如下：（1）结合区域地质背景资料，分析矿区地层、岩性、地质构造、水文地质条件等。分析井田地质背景条件，了解该区构造应力场特征，划分力学性质薄弱带；（2）结合勘探及巷道掘进资料，研究 82 煤层中层滑构造的特征、类型层滑构造的形成机制及与其它构造的关系；（3）建立矿井层滑构造宣评价体系，通过模糊综合评判法对 82 煤层层滑构造进行定量评价，进一步划分出层滑构造分布范围；（4）在上述研究基础上，探讨层滑构造分布发育特征与煤变化和赋存深度之间的相
8、关关系，深入揭示 82 煤层的赋存规律。1.3 层滑构造的研究目的及其意义研究 82 煤层层滑构造的发育规律，探讨其对煤层稳定性的影响，进一步提示煤层的同在规律，为断层开采提供技术依据。煤层及其顶底板中滑动现象极为普遍，层滑构造是导致煤层不稳定的主要因素。按传统的沉积学以及地质构造观点，很难对井下所见异常地质现象作出正确判识，给生产带来很大困难，不仅增加了掘进中的无效进尺，而且常造成工作面改造不当，带来大量煤炭损失。层间滑动构造对井巷设计、工作面布置、安徽理工大学毕业论文2构造预测及安全生产都有重要意义。但是因为这种构造基本上顺层滑动、地层缺乏明显的“重复”和“缺失” ，勘探过程很难发现，因此
9、往往被忽视。特别是如何利用研究层滑构造的成果进行宣预测预报，是当今矿井地质研究的热点和难点，开展项目研究具有重要的科学理论意义和生产实际意义。1.4 层滑构造研究现状曹运兴等（1993）研究探讨了矿井层滑构造的基本特征，而且还认识了层滑构造的形成机制，构造对瓦斯突出的控制作用及与煤层流变的关系，层滑构造类型对煤层厚度的变化影响。王桂梁等（1988）探讨了断层与层滑构造形成的主导因素，断层与层滑构造对瓦斯突出的控制作用，层滑构造与煤层流变，断层与层间滑动构造组合形式及其形成机制。通过顺磁共振波谱研究构造煤取得了重要进展，前苏联学者在研究顿巴期矿区突出煤层的 EPR 信号明显强于非突出煤层，袁崇孚
10、等（1990）通过测定南柚煤层不同破坏结构和突出煤层各分层的顺磁中心深度，研究认为煤体的受到破坏的程度与顺磁中心深度呈正相关的关系。在利用测井曲线判识构造煤方面，美国的 SW Rambert、 MA Telivits 利用密度测井曲线将煤体结构分为脆煤和硬煤， MJ Samuel Lun 在研究胡安盆地东南部煤层时，利用高精度的能谱密度测井曲线，认为煤样解析实测的甲烷含量与测井煤样体积密之间的单因素呈现线性相关的关系，并以此得到三个能预测未知区域的煤层甲烷含量的经验公式；前苏联 BM Ivanov 在地质钻孔中做了有关测试地球物理参数的试验，并以此对煤与瓦斯突出的危险性做出定性评价。基于地质构
11、造的三维可视化技术和 GIS 技术，澳大利亚的 Leblanc Smith G和 Caris C (1997)根据 Trap Gully 矿区和 Appin Colliery 地下煤矿的资料，利用多煤体虚拟现实技术建成“虚拟采矿”系统，将其与采矿和地质勘查专业软件相结合，能校为快速的生成各种参考信息和实时显示真三维（四维）空间关系的各种图件。加拿大阿波罗公司开发出的矿山开采的信息可以做到即时处理。GIS 用于矿井地质工作已取得许多重要成果，例如煤科院西安分院开发的CGIS、日本 Osaka City 大学开发的基于 GIS 和 RDBMS 的资源勘查分析系统等。然而目前基于 GISr 矿井地质
12、信息系统，虽然具有很强的自动成图功能，但其矿井构造量化预测能力并不能满足实际生产要求。安徽理工大学毕业论文32 区域地质概况2.1 区域地层淮北煤田的地层类型属华北型地层，为其中淮河地层分区之淮北地层小区（安徽省地层志，1985） 。在地层层序中，除部分缺失外，一般均发育比较齐全，各地岩性和厚度虽存在一些差异，但均可对比。区域内主要地层层序、厚度及岩性特征见表 2-1。2.2 区域地质构造特征淮北煤田位于华北板块南缘，中生代及其之前属于华北型的地壳结构。大地构造上属于华北板块南部东侧，构造演化既受华北板块构造演化控制，又受大别郯庐苏鲁造山带演化的控制，经历了古生代相对稳定发展阶段和中、新生代活
13、动阶段两个发展阶段。石炭、二叠纪含煤岩系的形成是在这一相对稳定发展阶段后期形成的。三叠纪陆块内活动加剧，构造分宜和沉积分异增强，导致华北地区缺失三叠纪沉积，在中、新生代活动阶段，印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动，对华北聚煤期试探、二叠系煤系的保存和分布具有重要的影响。淮北煤田是华北晚古生代两淮煤田聚煤盆地的重要组成，构造演化受郯庐断裂带、徐淮弧形构造和蚌埠隆起的影响（见图 2-1） 。图 2-1 淮北煤田区域构造位置淮北煤田位于华北板块东南缘之淮北坳陷内，东以郯庐断裂与扬子板块相接，南依蚌埠隆起和淮南煤田相望，煤田构造的形成和发展与华北板块总体构安徽理工大学毕业论文4造的形成及板缘构造的演化有
14、密切联系。表 2-1 区域地层简表界 系 统 组 厚度（ m）主要岩性大礅组 515 粉砂质粘土与粘土质粉砂互层全新统怀远组 2050 粉砂质粘土，粘土质砂，砂砾石茆塘组 1535 砂质粘土，细粉砂，含钙质结核（砂礓）及铁锰质小球潘集组 4060 砂质粘土与含砾粗砂，中细砂互层第四系 更新统蒙城组 67197 细粉砂，砂质粘土，时呈互层上新统 明化镇组 598745 粉砂岩，粉砂泥岩，中砂岩，泥质粉砂岩，含铁锰质结核新近系 中新统 馆陶组 243305 泥岩与泥质粉砂岩互层，细砂岩，含砾粗砂岩始新统 界首组 513 粉砂质泥岩与细砂岩，泥质粉砂岩互层新生界古近系 古新统 双浮组 692714
15、细砂岩与泥岩、粉砂质泥岩互层上统 张桥组 692741 中细粒砂岩，含砾砂岩，砂质泥岩和粉砂岩等白垩系 下统 新庄组 99562 中细粒砂岩、泥岩、泥质粉砂岩为主，夹粉砂岩和灰岩黑石渡组 78190 砂质页岩、页岩夹砂岩；中细粒长石石英砂岩，含砾砂岩侏罗系上统毛坦厂组 450 为一套陆相基性火山岩和火山碎屑沉积岩和尚沟组 123 泥岩、砂质泥岩为主，夹粉砂岩或含砾细砂岩中生界三叠系下统刘家沟组 193313 石英砂岩、粉砂岩夹薄层砂质泥岩和层间砾石岩上统 石千峰组 310 中粗粒长石石英砂岩或砂岩，粉砂岩，泥岩，含钙质结核中统 上石盒 子组 150660 粉砂岩，泥岩，砂岩和煤层组成下石盒子组
16、 139305泥岩，粉砂岩，中、细砂岩和煤层组成；下部含铝质泥岩二叠系下统山西组 21140 泥岩，粉砂岩，砂岩及煤层上统 太原组 110150 灰岩，砂岩，泥岩，炭质泥岩及薄层煤层石炭系 下统 本溪组 340 泥岩，铝质泥岩，局部夹薄层灰岩中统 老虎山组 3441 灰质白云岩，白云岩，夹薄层中厚层灰岩古生界 奥陶 下统 马家沟组 150200 豹皮状白云质灰岩，灰岩安徽理工大学毕业论文5萧县组 250 灰岩，白云质灰岩，灰质白云岩贾汪组 218 页岩，泥质白云岩，白云质灰岩系韩家组 20 白云岩，硅质条带白云岩续表 2-1 区域地层简表界 系 统 组 厚度（ m）主要岩性凤山组 108196
17、 含泥质白云岩，白云质灰岩，含灰质白云岩夹薄层灰岩长山组 2166 鲕状白云质灰岩，豹皮状、竹叶状灰岩上统崮山组 2887 薄中厚层鲕状含白云质灰岩，灰岩张夏组 177265 中厚层鲕状白云质灰岩，具豹皮状构造，局部含叠层石中统徐庄组 84146 鲕状含白云质灰岩，灰岩，石英砂岩毛庄组 1337 页岩，灰岩，粉砂岩，含白云质灰岩馒头组 249325 灰岩，泥质灰岩，豹皮状、鲕状、竹叶状灰岩，杂色页岩古生界寒武系下统猴家山组 3650 含砾砂质灰岩，泥灰岩，白云岩，砾岩，豹皮状灰岩沟后组 116 重力石英砂岩，泥灰岩，白云岩，含燧石结核金山寨组 23 页岩，细砂岩，灰岩，含叠层石望山组 473
18、泥质条带白云质灰岩，页岩，含燧石结核灰岩上统史家组 401 中厚层条带状白云质灰岩，泥灰岩，页岩，含铁钙质结核魏集组 319 灰岩，钙质页岩，泥灰岩，含叠层石灰岩张渠组 135378 灰岩，含白云质灰岩，钙质页岩，结晶白云岩，含叠层石九顶山组 61113 灰岩，白云岩，底部夹竹叶状灰岩倪园组 370 泥质条带灰岩，灰质白云岩及泥、砂质白云岩四顶山组 22343 薄厚层灰岩，白云岩，钙质页岩九里桥组 150 钙质粉砂岩，泥岩，白云质灰岩，灰岩，含叠层石上元古界震旦系下统四十里长山组 24巨厚层细粒含铁、钙质石英砂岩，钙质页岩淮北煤田分为四个矿区，本区所在的临涣矿区位于煤田的中部、宿县涡阳凹褶带内
19、。安徽理工大学毕业论文6淮北煤田的总体构造保持了华北板块初始的东西向基本格局，早起形成并在聚煤期后继续活动发展的近东西向断裂严格控制着煤田展布。燕山早起的挤压机制及其后至喜山期拉张机制下形成的近南北向断裂、褶皱及推覆构造交叉、复合、叠置在近东西向构造线上，形成近似网格状的断块构造格局。具体表现为近南北向构造切割、改造早起的近东西向构造。属配套成份或低序次的北西和北东向断裂分布在各断块内，使已存在的构造变形进一步复杂化。聚煤期后发生的多次构造运动，使得淮北煤田内二叠纪煤系的赋存由原始的统一连续状态解体为许多种、小型构造断块，煤田内主导控煤构造除在东部、南部部分块段存在滑脱式，褶皱式控煤构造外，大
20、部分二叠纪煤系的赋存以断块式控煤构造形式存在。主要表现为近东西向和近南北向两组断裂的联合控制，煤系被切割成若干网格状块体，相对抬升的遭受剥蚀，下降的得以保留，且两组断裂有过不会一次的活动历史。已有资料证实，现存控煤构造从其生成到“定格” ，经历过两期以上的地质构造运动，形成两套以上叠加、复合的构造应力场，使本区一直处在一种多变的应力状态之中，构造形迹因此而得到不断的改造和加强，存在追踪、交接、叠加等多种复合形式。总之，印支期以来淮北煤田经历了复杂的构造演化历程，多期不同方向、不同性质和不同强度构造应力场的转换与叠加，对煤体结构产生了巨大破坏。其原因在于，自印支期以来强烈的挤压和伸张作用的交替，
21、无论是压应力还是张应力，都是的质软的煤层比威严更容易成为应力释放层而发生顺层滑动，这种滑动可能发生在整个煤层或是统一煤层的某个阶段，煤体结构被破坏，易形成构造煤。淮北煤田中生代有四次岩浆侵入活动。第一次主要为中性岩浆岩侵入，分布于宿北断裂带附近,岩性主要为闪长岩、闪长玢岩、石英闪长岩等，地表零星出露，大部为隐伏岩体，呈岩墙、岩瘤、岩床等形式产出。第二次主要为中酸性岩浆岩侵入，分布于张大屯一带。如侵入丰涡断裂与张大屯断层交汇处的杨套楼岩体，其岩性为二长花岗岩。第三次主要为酸性岩浆岩侵入，主要分布于苏州夹沟、萧县丁里、泗县大涂庄等地，岩性为花岗岩、花岗斑岩，呈岩株、岩床产出。如丁里岩体，为此期出露
22、原岩体，面积约为 18km2。岩体呈岩株状侵入萧县东翼，岩性为花岗斑岩。第四次为基性、超基性岩浆侵入，主要为辉绿岩和辉长岩，分布于淮北煤田东部闸河向斜及宿南向斜等地，如淮北烈山南马丁岩体、濉溪三铺岩体。安徽理工大学毕业论文73 井田地质概况3.1 井田自然地理井田位于安徽省淮北市濉溪县李小庙至大刘家一带，行政区划属濉溪县。东距宿州市，北东距淮北市均 45Km。井田东以大刘家断层为界，西止 F9 断层，南以太原组顶界灰岩露头线为界，北至 F19 断层和 3-2 断层-1200m 水平投影线，东西长约 13Km，南北宽约 3.56.5Km，面积约 57.85Km2。区内陆路交通便利，濉阜铁路经临涣
23、镇和青疃镇从本区穿过，至阜阳与京九线连接；青疃、临涣镇均有公路与干线相连可达涡阳、淮北、徐州、宿州等地。人工开挖的界洪新河是区内重要河流，但不具水运通行能力，见图 3-1。区内地势较平坦，海拔标高+27.62+31.37m ，一般+29m 左右，略呈西高东低之势。区内村庄密布，有一些人工开挖的灌溉沟渠与界洪新河相连。界洪新河为人工开挖河，由西南向东北流经青疃镇注入包河。本区属季风暖温带半湿润气候，平均气温为+14.4 ，年平均降雨量为 834mm，雨量多集中在七、八两月。图 3-1 青东矿交通位置示意图安徽理工大学毕业论文83.2 矿井概况本井田内赋存可采煤层 5 层，其中 7、8 1 和 8
24、2 煤为主要可采煤层。井田煤炭资源总量 476228.2Kt，可采储量 168779.2Kt；矿井设计井型规模为 1.8Mt/a，服务年限 52.5 年。矿井开拓方式采用立井、分区开拓、分区通风、集中出煤开拓方式。工业场地布置主井、副井、回风井 3 个井筒。全井田采用两个水平开采。一水平标高-585m ，二水平标高-900m。一水平采用上、下山开采方式，下山采至-900m，一水平下山开采时，在-900m 建立辅助水平，以解决排水、瓦斯、通风等安全问题；在开采二水平-900m-1200m 煤层时，在-900m 补建煤炭运输系统，建立生产水平，在-1200m 建立辅助水平。受井筒下方太原组灰岩的制
25、约，二水平采用暗斜井延深。3 2 煤层回采上限标高为-270-310m，10 煤层回采上限标高为-260-310m ；各煤层回采下限均为 -1200m。采用综采为主、高档普采为辅的采煤工艺，走向长壁和倾斜长壁相结合的采煤方法。矿井初期开采块断西翼采用走向长壁布置，东翼采用倾斜长壁布置，全部冒落法管理顶板。通风方式为中央并列式；副井、主井进风，中央风井回风；通风方法采用抽出式通风、中后期先后增加东回风井和西区进、回风井，通风方式为分区式。矿井初期首采 7 煤层。首采区为 82 采区，首采面为 726 工作面。矿井现有10 个掘井工作面，其中矿井西翼 82 采区 5 个，分别为：726 抽排措施巷
26、 2 个，726 机、风巷各 1 个，82 轨道上山 1 个。矿井东翼 5 个：西翼三条大巷各一个，81 采区瓦斯抽放泵站和 814 顺槽各 1 个。3.3 井田地层特征淮北煤田属华北型地层淮河地层分区之淮北地层小区。地层层序中，除部分缺失外发育较齐全。井田范围内古生界地层隐伏于新生界松散层之下。经钻孔揭露，自下而上分别为石炭系本溪组、太原组，二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组，新生界新近系和第四系。各组岩性特征由老到新简述如下：石炭系本溪组（C 1b）：据邻区临涣煤矿资料，本组地层揭露厚 15.71m，为泥岩、铝质泥岩夹粉砂岩，铝质泥岩为灰白色、紫红色，含少量菱铁鲕粒。太原组（C
27、 2t）：区内有 65 个钻孔揭露本组上部，揭露最大厚度 60.96m，为灰深灰色泥晶生物碎屑灰岩 4 层夹深灰色泥岩及薄层细砂岩。灰岩中含较多蜓类、腕足类、珊瑚、海百合等动物化石。安徽理工大学毕业论文9据领取临涣煤矿资料，本组地层厚 120.30m，含灰岩 912 层，中下部灰岩之间发育薄煤 6 层，均不可采。二叠系山西组（P 1s）：与下伏太原组整合接触，底界以太原组 L1 灰岩之顶为界，顶界至铝质泥岩下骆驼钵砂岩之底，厚 71.00103.50m，平均厚 90.20m。由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。含 10、11 两煤层（组） ，含煤 12 层，平均厚 2.03m，含煤系数 2.25%
28、，其中 10 煤层为大部可采煤层，根据岩性特征分述如下：下段：自太原组 L1 灰岩顶自 10 煤层，厚度约 49m。底部由深灰色粉砂岩和泥岩组成，局部相变为细砂岩，向上为灰色细砂岩，10 煤组下常发育泥质线理或相变为砂泥岩互层。发育交错层理、平行层理。层面多含炭屑及云母片，常见菱铁结合或薄层，具底栖动物通道。上段：自 10 煤层至本组顶界，厚约 41m。下部以浅灰灰绿色中粒石英砂岩为主，常见粉砂岩、泥岩和煤包裹体，可见冲刷痕迹。10 煤组附近常发育泥质线理或相变为泥岩及砂泥岩互层。上部以灰色泥岩夹粉砂岩或细砂岩薄层，部分泥岩含铝质及菱铁鲕粒，发育交错层理、水平层理。下石盒子组（P 1xs）:与
29、下伏山西组呈整合接触，上界至 3 煤组下 K3 砂岩之底，厚度为202.5280.3m，平均厚 243.6m。岩性由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。含4、5、6、7、8 五个煤组，含煤 410 层，平均总厚 9.65m，含煤系数 3.96%。其中7、8 1、8 2 煤层为主要可采煤层。分述如下：下段：8 煤组以下，厚约 27m。底部为灰色中细粒含砾石英砂岩（骆驼钵砂岩） ，成份以石英为主，含长石、暗色矿物及泥质砾石，钙质胶结。其上以泥岩为主，夹细砂岩及粉砂岩，发育平行层理，其中铝质泥岩为标志层，绿灰色，具紫斑，富含铝质及菱铁鲕粒。中段：58 煤组间，为本区主要含煤段，厚约 86m，下部的细粒石英
30、砂岩常夹粉砂岩、泥岩薄层或相变为砂泥岩互层，可为 8 煤层直接顶板，7 煤组向上以泥岩为主，次为细砂岩和粉砂岩，泥岩为灰深灰色，可见菱铁鲕粒，细砂岩多为浅灰色灰白色，下部常含泥质包裹体，发育平行层理及交错层理。上段：5 煤组至顶界，厚约 130.6m。灰深灰色泥岩夹细粒石英砂岩及粉砂岩。泥岩为厚层状，局部含铝质及菱铁鲕粒，顶部偶夹暗紫色花斑，4 煤组附近产瓣轮叶化石，细砂岩多为灰色浅灰色，成份以石英为主，含暗色矿物，发育平行层理及交错层理。上石盒子组（P 2ss）：安徽理工大学毕业论文10与下伏下石盒子组整合接触，下界为 K3 砂岩，上界至平顶山砂岩之底，厚约 512570m，平均厚 548.
31、4m。由砂岩、粉砂岩、泥岩、和煤层组成。含1、2、3 三个煤层（组） 。含煤 213 层，平均总厚 3.86m，含煤系数 0.70%。其中 32 煤层为大部可采煤层。分述如下：下段：1 煤组以下，厚约 230m。以灰绿灰色的泥岩、粉砂岩为主，含暗紫色花斑，3 煤附近含菱铁鲕粒及铝质，次为细、中粒砂岩，区域性标志层 K3砂岩在区内薄且不稳定，常相变为粉砂岩或泥岩，3 煤组附近可见平行层理及交错层理。上段：1 煤组以上，厚约 318m。以灰灰绿色泥岩、粉砂岩为主，次为细、中粒及粗粒长石石英砂岩。泥岩中暗紫色花斑含量比下部略多，砂岩分选差，成份成熟度低，厚层状，偶具平行层理及韵律层理，层面含云母片，
32、可见泥质，砂纸包体。石千峰组（P 3sh）：与下伏上石盒子组整合接触，揭露厚度320m，未见顶。下段厚度约68120m。为浅灰灰白色、粗中粒石英砂岩夹棕褐色粉砂岩、泥岩薄层，成份以石英为主，含长石及重矿物，分选中等到差，泥质胶结，底部含砾石，厚层状，层理不发育。上段以棕褐色局部含灰色斑点的粉砂岩为主，夹细砂岩薄层，常见钙质结核，平行层理发育，层面含白云母片。新近系（N）：区内揭露有中新统、上新统地层，揭露厚度为 106.4230.6m ，平均厚度153.67m。中新统：与下伏二叠系不整合接触，厚度在 43.9128.9m ，平均厚72.33m。根据岩性特征分析，分为上部湖积相、下部残坡积相沉积
33、物。下段厚度在 031m 之间，平均 11.31m，局部缺失。岩性较复杂，一半由棕黄色、灰黄色及灰绿色的粘土、砂纸粘土、粘土质砂及粉砂组成，局部夹砂砾及粘土质砾石。上段厚度 42.7102m，平均 65.57m。岩性主要为灰绿色的粘土和灰白色的钙质粘土、泥灰岩，局部夹 23 层粉砂、细砂和粘土质砂。粘土和钙质粘土质较纯，可塑性强，少数泥灰岩层中局部块段具溶蚀现象，发育有小溶洞、溶孔等。上新统：与下伏中新统整合接触，厚度在 62.5101.7m 之间，平均81.34m。为河湖相沉积物。按岩性特征分为上、中、下三段。下段厚度为16.0525.80m，平均 18.29m。岩性主要为灰绿色、棕红色的粘
34、土、砂纸岩土，局部加油薄层透镜状的细砂、粘土质砂等，粘土致密，粘塑性强，具滑面，砂层质不纯，含泥质成分高。中段厚度 36.347.2m ，平均 45.6m。岩性上部以浅安徽理工大学毕业论文11棕红、棕褐色及灰绿色细砂、粉砂、粘土质砂为主，夹 34 层粘土、砂纸粘土，砂层层数较多，质较纯，松散，并夹有 12 层细砂岩（盘）透镜体；中部岩性为灰黄色、浅棕红色，灰绿色、灰白色的细砂、粘土质砂，夹 23 层薄层粘土；下部以浅褐色、灰绿色的粘土为主，平均 17.45m。岩性由灰黄色、棕红色、灰绿色的粘土、砂纸粘土为主，粘土可塑性强，分布稳定，顶部富含钙质和黑色铁锰结合，为沉积间断的古土壤层，是新近系和第
35、四系的分界。第四系（Q）：区内揭露厚度 94.90114.35m，平均 92.18m。更新统：假整合于下伏新近系之上，厚度在 46.3078.40m 之间，平均60.73m。一半分为上、下两段。下段厚度 33.40 50.65m，平均 41.81m。岩性以灰黄色、棕黄色及棕红的细砂、粉砂、粘土质砂为主，间夹粘土和砂纸粘土。粘土和砂纸粘土一般均具铁锰质浸染现象，并含有铁锰质和钙质结核。上段厚度 12.9027.75m，平均 18.91m。上部 10m 左右主要为灰黄色、褐黄色的粘土、砂纸粘土组成，夹 23 层粉砂、粘土质砂透镜体，一般含有较多的钙质、铁锰质结核。全新统：与下伏更新统假整合接触，厚
36、度为 28.6035.95m ，平均31.45m。岩性主要有灰黄色、黄褐色粉砂、粘土、砂纸粘土。具二元结构，粉砂与粘土、砂纸粘土组成 23 个韵律层，本统顶部为耕植土，在深度 35m段富含砂礓结核；底部普遍发育一层厚 12m 的砂纸粘土，并保存有完好的蚌螺化石及其碎片，含有钙质结核，局部地段相变为粉砂层，是区内全新统与更新统的分界标志。3.4 井田煤层特征区内主要含煤地层为二叠系上石盒子组、下石盒子组和山西组，含煤地层平均总厚 882.2m。自上而下含 1、2、3、4、5、6 、7、8、9、10、11 是个煤组，含煤 718 层，平均总厚 15.54m，含煤系数 1.76%。其中全区可采和大部
37、可采煤层由 32、7、8 1、8 2、10 煤层五层，可采煤层平均总厚 10.76m，占可采煤层厚度的 68.03%。可采煤层自上而下分述如下：32 煤层位于上石盒子组下部，煤层厚度 03.97m，平均 1.64m，煤层结构简单较简单。全区含煤面积 34.03km2，其中可采面积 21.03km2，可采系数61.8%，受岩浆侵入及沉积环境影响，在东西深部形成 2 个面积较大的不可采区，为大部可采的不稳定煤层。7 煤层位于下石盒子组下部，厚度 04.25m，平均 1.69m。全区含煤面积37.62km2，其中可采面积 29.03km2，可采系数 77.2%。煤类变化不大，煤层结构简单较简单，属全
38、区大部可采的较稳定煤层。安徽理工大学毕业论文1281 煤层全区平均厚 0.83m。该煤层 83 个正常见煤点中，与 82 煤层的合并点多达 58 个，在 7 到 10 勘探线中浅部亦有合并区，合并区面积占煤层总面积的54.64%，因此 81 煤层可视为 82 煤层的分叉煤层。合并区以外，8 1 煤层集中分布在 10 勘探线以西及 7 勘探线以东地段，其它地段零星分布。煤层结构简单，属全区可采的较稳定煤层。82 煤层位于下石盒子组下部，含煤面积 37.48km2，其中可采面积36.64km2，可采系数 97.8%，煤层厚度 0.313.48m，平均 4.15m，在与 81 煤层合并区内，其厚度一
39、般较大且厚度变化也较大，个别点突然变薄，可能与小构造影响有关。在 7 到 10 勘探线间中浅部形成厚煤带，煤厚一般 58m ，其中厚度在 10m 以上的特厚点多达 5 个，但向深部煤层厚度逐渐变薄。在非合并区煤层相对较薄，一般为 35m，厚度变化相对也较小。受岩浆岩侵蚀影响， 10 东5、910 1 孔所揭露的 82 煤层被吞蚀或变质为天然焦，形成小范围的侵蚀区。煤层结构简单较简单，为全区可采的较稳定煤层。10 煤层位于山西组中部，煤层厚度 05.59m，平均 1.81m，含煤面积37.91km2，其中可采面积 24.92km2，可采系数 65.7%，煤层厚度变化较大。在84 个见煤点中，不可
40、采 9 个、尖灭点 10 个，岩浆岩侵蚀点 4 个。井田内有 6个面积不等的不可采区。煤层结构简单，为大部可采的不稳定煤层。3.5 矿井水文地质特征区内地层中有多个含水层（组、段） ，也有多个对应的隔水层（组、段）所阻隔，不同（组、段）的地下水对矿坑充水影响明显不同。由于有隔水良好的松散层第三隔水层（组）的存在，大气降水、地表水和尊重界松散层一、二、三含水层地下水对矿井充水没有影响。矿井主要充水因素如下：新生界第四含水层（组）地下水，在浅部沿风化裂隙带和采空区塌陷裂隙带、或顺煤层进入矿井，在留有防水煤柱情况下，是煤层开采的主要补给水源。各主采煤层板岩裂隙水是矿井开拓和煤层开采的直接充水水源，是
41、矿井涌水量的主要组成部分。由于砂岩裂隙发育的不均一性，一般富水性弱，以存储量为主，补给量不足。石灰岩岩溶裂隙水：太原组和奥陶系石灰岩岩溶裂隙水在正常情况下，对开采 10 煤层无直接充水影响，但当遇到断层或陷落柱时，使煤层与灰岩“对口”接触或间距缩短时，可能对矿坑产生直接充水。据淮北生产矿井所揭露的断层水文地质特征分析，由于采掘比钻孔揭露的面积大，破坏程度高，破坏了原来的地质、水文地质天然平衡条件，使断层的导水性有所增强（采掘中大部分落差大于 2m 的断层有淋水、滴水及渗水现象，安徽理工大学毕业论文13具导水现象） ，若沟能了富水岩层，而隔水层厚度小且较破碎时，就可能产生突水。预防断层的突水重点
42、应放在与富水层“对口”部位。在自然状态下，区内断层一般富水性弱，导水性差，但在井巷开拓和煤层开采时，会破坏地下水的天然平衡状态，使断层的导水性有所改变，若断层沟通了富水含水含水层时，有可能产生突水。3.6 矿井地质构造分布特征青东矿矿井地质构造分布特征简略总结如下：（1）青东井田位于淮北煤田的中部，临涣矿区的西部。东以大刘家断层与海孜煤矿相邻，西至 F9 断层，北有宿北断层，南有孟集断层，处在近东西向与近南北向断层形成的夹块内，属箕状断块式控煤构造。（2）区内构造主题表现为走向北西近东西，局部略有转折，向北、北东倾斜的单斜。地层倾角多在 1020，沿地层走向方向出现小规模的地层起伏或次级褶曲；
43、共发育断层 218 条，其中正断层 214 条，逆断层 4 条；以北东向断层为主，其次为北西向、近东西向和北北东向断层。（3）井田范围内构造形态主体表现为一走向北西近北西，局部略有转折，向北、北东倾斜的单斜。地层倾角 1020，沿走向出现较小规模的地层起伏或次级褶曲；断层发育，组合规律性强。（4）次生褶皱多属于断层的派生构造，主要受北东向断层的局部应力场作用形成的宽缓褶皱，背斜多向 NE 向倾伏，而向斜则向 NW 向扬起，沿地层延伸方向形成波状起伏的构造。（5）断层间平行排列，断层走向基本一致。北东向断裂发育程度最高，其次为北西向、近东西向断裂，北北东向断裂发育程度最低。（6）近东西向断层主要
44、分布于井田中东部，各断层大致平行延伸，横剖面上构成地堑组合形式；北东向断层为主要断层组，平面上多呈弧形，延伸较远。在井田东部往往构成地堑-地垒及阶梯状断层组合，井田西部构成帚状构造组合；北北东向断层主要分布于井田中西部，平面上延伸较远，多呈“S”形或反“S”形；北西向断层构成“入”字形构造，在井田西部呈放射状排列，可能与局部地壳隆伸有关。（7）断层间的交叉组合主要表现为两组或两组以上的断层以一定的角度交切。在井田中部及东部，主要表现为近东西向断层与北东向断层之间的叠加，形成风格状；井田西部主要表现为北东向与北西向断层之间的叠加，形成放射状，或次级断裂与主干断裂斜交，构成帚状构造组合。（8）根据
45、断层之间的相互切割关系，认为断层的形成时间序列为：最早为近东西向断裂，依次为北东向、北北东向和北西向断裂。安徽理工大学毕业论文144 层间滑动构造及其对煤层稳定性的影响4.1 概述在地质构造变动中，由于软弱层与其围岩在应变上的差异而产生滑动变形，以适应构造形态的变化，软弱岩层则易成为层滑构造的发育面。青东矿煤系地层中砂岩、泥岩、粘土岩及煤等软硬相间，这种岩性组合在岩层褶皱时，易发生顺层剪切形成层滑构造。青东矿 82 煤层伪顶板一般为炭质泥岩，厚度 0.230.99m ，岩层薄弱容易冒落；直接顶板以泥岩为主，其次为粉砂岩和砂岩。老顶有两种煤类型：一为砂岩直覆于煤层之上，另一为老顶砂岩位于直接顶之
46、上，岩性有细砂岩和中砂岩。8 2 煤直接底以泥岩为主，其次为粉砂岩。泥岩厚度 0.5515.57m 。岩性为底板层滑提供了条件，特别是产生底板揉皱现象及煤层的穿刺构造。82 煤层顶底板岩性主要为泥岩、粉砂岩和砂岩。从层测定发生的岩性组合条件看，矿区岩性组合力学差异较大，为层滑发育提供了有得的条件；同时由于煤层顶底板岩性属于硬岩类，故井田范围内层滑构造总体属断裂型层滑，少量为揉皱型，揉皱型层滑主要发生于煤层顶底板为伪顶时。由于区内断层发育，在断层形成的过程中，由于煤层相对岩石来说为软弱体，特别是厚煤层，更易形成层间滑动。4.2 82 煤层层滑构造表现形式82 煤层层滑构造主要变现为层间滑动、伴生
47、断裂构造、伴生小褶皱、穿刺构造等。（1）层间滑动层间滑动是层滑构造中最基本的构造形迹。它使煤层结构遭到破坏，煤厚安徽理工大学毕业论文15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，软岩揉皱或呈滑片矸，滑面上有糜棱泥，原岩层理、结构破坏。煤层层滑在 82 煤层中层间滑动现象十分发育，造成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（如图 4-1） 。（2）煤层受强烈挤压揉皱破碎当煤层顶板或底板较软弱时，煤岩层韧性或粘性多变，滑动带煤层结构强烈破坏，表现为煤层或夹矸层整体揉皱呈漩涡状或向某一方向流变，是的某一部位煤层厚度突然
48、变化，形态极不规则，有时煤层中穿插有破碎岩石。煤层镜面发育或呈鳞片状，均为中间厚四周薄的透镜体，用手搓易呈粉末状，且与顶板不协调，甚至彼此斜交。青东矿 82 煤层受强烈揉皱破碎十分发育，在工作面由于层滑导致书斜式断裂构造，导致煤层顶底板揉皱，挤压煤层导致煤层揉皱破碎，煤层厚度及其不稳定，如图 4-2、图 4-3。图 4-1 青东矿东翼轨道石门剖面图安徽理工大学毕业论文16图 4-2 青东矿 82 采区边界上山剖面图图 4-3 青东矿 726 工作面里段切眼剖面图（3）伴生断裂构造图 4-4 青东矿 726 工作面机巷剖面图层间滑动过程中引起的断裂面与滑动相互改造，形成断裂滑动面，消失于煤层中或
49、延伸方向上与煤层走向夹角较小，煤层结构呈鳞片状、粉末状，滑动带的煤厚剧变。8 2 煤层顶底板与煤层理学差异较大，为层滑的发生提供了有力的条件，其顶底板多为硬岩，由于层滑产生脆性断裂。安徽理工大学毕业论文17图 4-5 青东矿 726 工作面风巷剖面图图 4-6 青东矿 726 工作面风巷剖面图书斜式断裂构造82 煤层层滑过程中，在顺层剪应力的作用下，是相对较硬岩层产生脆性断裂，并组合成多种样式（图 4-7） 。图 4-7 青东矿 728 工作面腰巷剖面图阶梯状断层单向顺层平拉且作用力较大时，形成一系列同向正断层，切割煤层，剖面上呈阶梯状，层滑导致正断层错开形成台阶式断层（图 4-8） 。图 4-8 青东矿 I3 回风大巷剖面图垒堑式断层硬岩夹层（煤层顶、底板中的厚层砂岩） ，在双向拉伸作用下沿画面上产生安徽理工大学毕业论文18的断裂组合，表现为一系列正断层，走向基本平行，剖面上或在巷道中常呈倾向依次相反的小断层组（图 4-9、10） 。（4）伴生小褶皱在 82 煤层层间滑动过程中，煤层及其顶底板所形成的塑性变形构造，往往出现滑面
