山西晋城矿区成庄井田构造变形的定量与瓦斯赋存的关系.pdf

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1、地质学刊第34卷第3期doi：10．3969／j．i8sn．1674-3636．20lO．03．25l山西晋城矿区成庄井田构造变形的定量与瓦斯赋存的关系秦超，曾勇，刘金津．刘艳沙。陈凤杰(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116)摘要：通过对山西晋城阳城矿区成庄井田构造变形的定量研究，根据构造破坏性系数、剖面变形系数和平面变形系数引出构造变形系数，并绘制出煤层构造变形区划图，显示出西北部、西南部、东部的破坏程度依次减小，从而对于瓦斯的储集和运移的研究有所帮助。关键词：构造破坏性系数；剖面变形系数；平面变形系数；构造变形系数；瓦斯；储集；运移；山

2、西晋城中图分类号：P618．1l文献标识码：A文章编号：1674—3636(2010)03—0251一04O引言成庄井田位于山西省东南部晋城西北20km，跨沁水县和晋城市，大部分地域属晋城市下村乡，西北部位于沁水县郑村乡地域之内。3号煤层位于山西组的下部，为主要可采煤层之一，厚度稳定，顶底板多为粉砂岩，少数为泥岩。不同类型的地质构造在其形成过程中由于构造应力场及其内部应力状态的不同，导致煤层及其盖层的产状、结构、物性、裂隙发育和地下水径流条件出现差异，从而影响煤层瓦斯的保存。笔者把构造变形量化，从而较准确地把握瓦斯的赋存规律。1煤田构造特征成庄井田位于太行

3、山复背斜西翼，为阳城山字型构造体系脊柱南端东侧及马蹄形盾地北侧与新华夏系构造体系的复合部位，总体构造面貌表现为走向NNE(北部区)一NE(南部区)、倾向北西的单斜构造，地层倾角30～150，一般在100以内。1．1褶曲区内褶曲较为发育，多为幅度不大，两翼平缓开阔的背斜、向斜。按轴向可分为NNE、NNw、N450一600w、NNE和N25。一350w等6组褶曲。1．2断层井田内断层根据勘探报告共见20条，其走向长度除F6、F，、F。在500m以上外，多数均小于300m，最大落差未超过30m(图1)。图l成庄井田构造纲要图2断层与褶曲分析按它们的走向方位经统计

4、后作出了断层走向玫瑰花图(图2)和褶曲轴向玫瑰花图(图3)。从两图中可以看出，断层组走向可以明显地划分出2组，即以NE—SW向为主的l组和以NW—sE向为辅的l收稿日期：2010～03—26：编辑：陆李萍作者简介：秦超(1986一)，男，硕士研究生，主要研究方向为矿井瓦斯地质和地层古生物．252地质学刊2010年9月组。褶曲组轴向也可以划分为2组，即以NW—sE向为主的l组和以NE—SW为辅的1组。从图3可以看出，本区主应力来自NE—Sw方向。图2虽是以NE—SW向为主，但由于均为正断层，表明其拉伸方向为Nw和SE向，所以受挤压应力仍是以NE—SW向为主，

5、这个结论与煤层走向所分析的主应力方向一致。由于全区发育正断层，对于煤层甲烷赋存的影响类似，所以对分析研究本区煤层甲烷相对赋存规律而言，断层性质可以不考虑。图2成庄井田断层走向玫瑰花图图3成庄井田褶曲轴向玫瑰花图2．1煤层断裂破坏指数(砭)断层对煤层的破坏程度，直接影响到煤层甲烷的赋存条件。煤层断裂破坏指数是定量评价煤层被断层破坏程度的一个指标，常用评价参数是断层数量和断层总长度，计算公式采用前苏联学者格佐夫斯基于1975年所总结的公式：K=o．ole×2．8c·(Ly+2一一￡y+2。i。)／(y+2)(1)式(1)中，e一2．71828⋯；￡。为区段内断

6、层在某个长度等级中的最大长度(m)；L。i。为区段内断层在某个长度等级中的最小长度(m)；△为按断层的长度在该区段内的等级间隔。y，C为破坏性指数。按公式lgⅣ=y·l班+C求得。Ⅳ为区段内某个长度等级内断层的数量，￡为区段内断层在某个长度等级内的断层平均长度(m)。根据成庄井田断层分布情况，将全区分为6个区段。经数理统计得出各区段断层破坏性系数计算基础数据表(表1)。破坏性系数的确定：在以l∥为纵坐标、l吐为横坐标的直角坐标中，分别将每一区段内长度等级出现的频率点投在坐标中，得到合适公式lgⅣ=y·l舡+C的直线，求出该直线与横坐标正向夹角卢，利用公式y

7、=tg卢求出系数y；而C直接从纵坐标与直线的交点上量取。利用以上求得的数值，计算出破坏性指数≮(表2)。表l成庄井田3号煤层断层破坏性系数计算基础数据表表2成庄井田断层对3号爆层破坏性指数计算表从表2明显看出，成庄井田断层对3号煤层的破坏性程度可以分成以下4类。A类：为破坏程度较强类型，包括第1区段，位于井田的西北部。区段内分布有9条断层，破坏性指数平均达到5．2862。B类：为破坏程度中等类型，包括第Ⅱ区段，位于井田的西南部。区段内分布有7条断层，破坏性第34卷秦超等：山西晋城矿区成庄井田构造变形的定量与瓦斯赋存的关系253指数平均为1．4686。C类：

8、为破坏程度较弱类型，包括第Ⅲ区段，位于井田的东北部。区段内分布有4