张集矿层滑构造的预测探讨

摘 要：张集矿处于淮南煤田南北推覆构造下方，受到过近南北方向构造挤压应力场作用，同时矿区又位于陈桥背斜东南倾伏端，因而层滑造成的异常区非常发育。根据张集矿所处的特殊构造位置及层滑构造的发育规律，提出了张集矿层滑构造的初步预测方法：根据构造位置进行预测，根据层滑构造的展布特征进行预测，根据层滑构造的类型进行预测。

关键词：层滑构造；断层极点；异常区预测

一、层滑构造的表现形式和特征

（一）揉皱型层滑构造

张集矿发育的揉皱型层滑构造主要有顶滑底褶式、底滑顶褶式、层内滑褶式、穿刺构造等。

1、底滑顶褶式表现为煤层底板坚硬较为平整成为滑脱面，煤层顶板较软随煤层一起褶皱。褶皱自煤层顶板向底板方向逐渐减弱，并趋渐消失，煤层顶板起伏不平，形成压顶现象，使煤层变薄。2、顶滑底褶式与底滑顶褶式在总体形态上有相似特点，所不同的是煤层顶板岩性坚硬，保持平整成为滑脱面，底板岩性较软发生强烈揉皱，使得煤层底板起伏不平，煤层缺失或变薄，形成底鼓现象。3、层内滑褶式煤层顶底面上均存在明显的滑脱面，夹于上下滑面间煤层强烈揉皱，顶底板也发生不同程度的变形。4、穿刺构造煤层顶底板，尤其是伪顶，在揉皱型层滑构造过程中，沿层滑面插入煤层或煤层插入顶底板中，形成岩楔、岩刺、煤刺，随着进一步揉皱，呈卷曲状，被煤层包围，形成脱离夹矸或包卷夹矸等。刺穿构造造成煤层分叉、变薄，导致煤层不可采且灰分增大。

（二）断裂型层滑构造

该类层滑构造一般断裂发育在先，滑动发育在后，断裂面就是滑动面，断裂面发育于煤层顶板或底板，可以是早期先存的断裂面，也可以是本期构造变形产生的断裂面。断裂面演化成滑动面进入软柔地层后，如煤层、粘土岩、膏盐层等，倾角变缓逐渐消失于煤层之中，或在煤层中顺层滑动一段距离后，与煤层顶板或底板另一条滑动面连接。

按照层滑面切割地层形态分为底断顶不断、顶断底不断、顶底皆断三种基本类型，如果根据多个层滑面组合方式，可将断裂型分为斜式（或平行式）、“y”与反“y”字形、阶梯状、垒堑式等组合型式。

（三）层滑构造的超微结构特征

1、扫描电镜下结构。层滑面上见有明显的擦痕，擦痕主要为顺层方向，也有弧形弯曲和两组以上的方向，前者显示张剪性滑动的特点，后者则可能是在层滑过程中，由于岩楔、岩刺、煤刺等穿刺构造，形成多组方向的擦痕特征。此外，层滑面上常见有方解石薄膜。层滑带内碎粉煤发育，煤呈鳞片状和粉未状，显示构造煤的特征。

2、层滑带内煤中矿物异常特征。测试显示Ca元素含量有高达7%，而在其他部位Ca元素含量几乎为零。由于在层滑面上方解石表现活跃，可见大量的方解石膜，样品中的Ca元素主要以方解石存在，且形态各异。Al、Si元素含量较大，C元素含量很少或几乎为零，可见少量的Ca、K、Fe等元素。其中，Si的原子百分含量约为Al原子百分含量的两倍。Si、O元素赋存规律，其中O的原子百分含量约为Si的原子百分含量的两倍，可推知Si、O元素在宏观上主要是以石英形式存在。Na、Cl元素的赋存情况，有一定的晶形。Na、Cl元素原子百分含量接近相等，表明以NaCl形式存在。盐类矿物的存在可能是该区层滑构造的重要特征。

二、张集矿层滑构造的预测探讨

（一）根据构造位置进行预测

由于层滑带往往是断层和褶皱的伴生产物，层滑多发生在褶皱过程中煤层底板挠曲部位和断层上盘局部顺煤层滑动部位。这些滑动带内煤层倾角、煤厚变化较异常，由此可确定出层滑带的位置。

（二）根据层滑构造的展布特征进行预测

根据张集矿已采区块层滑构造展布特征，可以帮助我们预测未开采区块异常区展布，主要从以下方面着手：

1、选择性。多发育于构造复杂的应力集中区，煤层产状变化频繁，煤厚变化显著，结构复杂，不存在原生结构煤层，大多数呈鳞片状或揉皱煤，利用层滑构造的选择性可预测构造发生的范围。

2、方向性。构造形迹沿煤层走向展布或近似煤层走向展布，展布方向与压扭力即滑行力方向垂直。

3、τπ浴9乖斓亩杂π员硐治厚煤带和薄煤带常对应出现，开采实践表明，煤层有变薄则在邻近区域就会增厚。

4、等距性。层滑构造的出现具有一定的间距性或等距性，异常区总是每隔一定的距离有一次出现的机会，利用层滑构造的等距性可以预测层滑构造出现的机会。

（三）根据层滑构造的类型进行预测

根据张集矿煤层巷道中揭露的层滑构造特征，将其划分为揉皱型层滑构造和断裂性层滑构造2大类，每一大类又包含若干小的类型，依据各类层滑构造的鉴定特征，如根据层内揉皱的轴向和倾向、层面擦痕倾伏向的优选方位。以及缓倾角顺层滑移断层所切断的对应断层的错向等滑移标志，从而确定其规模、发育方向、延展长度及影响带宽度。预测预报煤层变化情况和对采掘生产的影响程度。

三、结论

1、张集矿处于陈桥背斜东南倾伏端，小断层非常发育，矿区小断层主要发育3个极密点，断层走向上发育NW和NE两个方向，其中走向为280°～290°方向的小断裂构造最为发育。

2、根据张集矿井下采掘所揭露的大量层滑现象，按形态特征可以分为塑性流变型层滑构造（揉皱型层滑构造）和脆性断裂性层滑构造（断裂型层滑构造）两大类型。

3、根据张集矿所处的特殊构造位置及层滑构造的发育规律，提出了张集矿层滑构造的初步预测方法：根据构造位置进行预测，根据层滑构造的展布特征进行预测，根据层滑构造的类型进行预测。

参考文献：

[1]金法礼，姜波.利国矿区矿井层滑构造研究[J].中国矿业大学学报，2009，28（3）： 273-276.