戎安宁

（贵州省黔西南州州能源局，贵州兴义562400）

1 概述

黔西南地区位于扬子板块西南缘(现今)，在早古生代广西运动的基础上，叠加早、晚二叠世之间的东吴运动，并于印支期受到华南陆内造山形成的陆缘弧形构造的影响，新生代又叠加复合了青藏高原挤出效应所致的红河剪切走滑构造，受到北东—南东东—南东弧形压扭性构造和紫云—罗甸北西—南东向走滑断裂的共同构造作用，形成独特而复杂的构造变形[1]。构造（褶皱和断层）作用对煤矿的生产和安全有着重要的影响，对煤矿开采方法、顶板管理和采煤沉陷区的发育起到控制作用，一直备受研究人员和矿山工作人员的重视[2-3]。然而构造形成机理是复杂的，不同类型的构造（挤压、伸展、走滑）形成的构造应力场不同，与之伴生的次级构造在几何学和运动学上也有很大差异。本次以受走滑构造影响的煤炭矿山为研究对象，通过对矿区范围露头的实际观测，并结合矿井地质现象，浅析走滑构造对矿区煤层开采的影响。

2 地质背景

晚二叠世黔西南位于滇黔桂盆地北部，主要发育海陆交互相含煤碎屑岩夹灰岩及浅海台地相碳酸盐岩夹含煤碎屑岩[4]。三叠纪研究区位于南盘江盆地北部，早三叠世早期大规模的海侵事件，使得三叠系底部发育“沙堡湾页岩”、“南洪页岩”。中三叠世，海侵使得盆地北部形成欠补偿盆地，发育大套的碳酸盐岩[5-6]。

研究区位于兴义市南西约14km，临近北西—南东向断褶带与北东—南西向断褶带交汇部位，矿区围限于2条北东向走滑断层内，呈喇叭口形态，南西段最窄约500m，北东段最宽约1200m（图1）。区内中三叠统个旧组白云岩和灰岩与上二叠统龙潭组粉砂岩、细砂岩和粘土岩断层接触，龙潭组内包含4套可采煤层C1-C4。上二叠统龙潭组下部主要发育灰

黄色、灰色、深灰色灰岩、白云质灰岩、泥灰岩，上部则以碎屑岩为主，发育泥岩、粉砂岩、细砂岩和粘土岩夹含数套煤层。上二叠统长兴组主要发育灰色中厚层状灰岩、泥灰岩。下三叠统飞仙关组发育长石粉、细砂岩和页岩。下三叠统永宁镇组发育灰岩、泥质灰岩和粉、细砂岩。中三叠统个旧组发育厚层块状白云岩、灰岩和泥质灰岩[7]。

图1 研究区位置图（底图修改自云南省地质局，1978）

3 露头和矿井地质观测

研究区断层活动的强度和运动学特征都不甚明确，导致在煤炭开采过程中对煤层分布规律认识不清，构造破碎带巷道顶板管理工作预见性不足。野外观测主要针对区内2条走滑断层展开，南部与北部走滑断层走向分别为50°和35°。观测点1位于南部走滑断层核部，沿走向观测约20m，碎裂岩内见灰岩角砾呈棱角状、次棱角状，无定向排列，角砾直径最大约22cm，最小不到1mm，构成碎斑结构。观测点2位于主断面附近，见大型水平走滑断层，断面弯曲，垂向延伸大于30m，擦痕走向54°，有一系列平行的剪切破裂与之呈30°相交，依据擦痕和阶步形态判断为右行剪切，未见到多期滑动痕迹。观测点3见垂直高度大于20m的走滑断层，断面近直立，见水平擦痕，擦痕走向63°，右行剪切特征，破碎带岩层角砾化，角砾长度多大于2mm。由野外露头观测南部走滑断层断裂带宽度在20～30m，依据断裂带宽度与断层位移之间的关系[9]，推测其位移在100m左右。北部走滑断层附近岩石破碎带宽度较小，推测断层位移也较小，研究区主要受南部右行走滑断层的影响，不会出现类似San Andreas与San Jacinto走滑断层之间的块体旋转变形[10]。

依据走滑断层Riedel模型，走滑断层附近会发育与之呈Φ/2角度相交的R剪切（Φ为内摩擦角），呈低角度相交的P剪切以及与P剪切呈90°-Φ/2相交的共轭剪切R′（图3a）。对应到地图尺度，R为张性断层，P为逆断层或者褶皱，R′与R共轭，也为挤压构造，但相比起R较少发育[9]。矿井内见龙潭组C1煤层与长兴组厚层状泥灰岩断层接触，断层产状330°/85°，断层为正断层，垂向断距约60m。断层走向60°，与南部走滑断层呈10°夹角（图2a）。龙潭组C2煤层与C4煤层上覆地层灰色中薄层状细砂岩断层接触，细砂岩内夹含炭质条带，见顺层滑动，滑动面见炭屑。断层产状285°/60°，断层为逆断层，垂向断距34～50m。断层走向15°，与南部走滑断层呈35°夹角（图2b）。

图2 矿井断层特征

4 结论

研究区主要受南部右行走滑断层的影响。区内断层与南部走滑断层的几何学关系可知，正断层与主走滑断层低角度相交，逆断层与主断层交角稍大，分别与Riedel剪切模型的R与P剪切形态吻合（图3），只是由于岩石内摩擦角存在差异，夹角不同而已。因此，笔者推测矿区内会出现一系列走向为60°和15°的正断层和逆断层或褶皱，在两类构造交汇的区域岩层更加破碎，顶板易于塌落（图3b）。同一煤层受正断层或逆断层的影响，会出现下降或上升。因此在穿越断层开采时要合理地追索煤层，确定最为经济、合理的开采方案，如开采C2煤层时穿越逆断层后，C3或C4易于开采（如图2b）。

图3 Riedel剪切模型(a)与矿区断层模型(b)

[1] 张国伟，郭安林，王岳军，等.中国华南大陆构造与问题[J].中国科学：地球科学,2013，43(10):1553-1582.

[2] 夏玉成，孙学阳，汤伏全.煤矿区构造控灾机理及地质环境承载能力研究[M].北京：科学出版社，2008.

[3] 刘江波.断层下盘采动对上盘煤层安全开采影响研究[D].山东科技大学，2014.

[4] 陈洪德，曾允孚.右江盆地的性质及演化讨论[J].岩相古地理，1990，10(10):28-37.

[5] 梅冥相,高金汉,孟庆芬.南盘江盆地早——中三叠世层序地层格架及相对海平面变化研究[J].现代地质，2002，16(2)：137-146.

[6] 梅冥相，马永生，邓军，孟庆芬，易定红，李东海.南盘江盆地及邻区早中三叠世层序地层格架及其古地理演化—兼论从“滇黔桂盆地”到“南盘江盆地”的演变过程[J].高校地质学报，2003，9(3)：427-439.

[7] 贵州省地质调查院.贵州省区域地质志[M].2012.

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[9] Fossen H.Structural Geology[M].Cambridge,Cambridge Uni⁃versity Press,2010：159-161.

[10] Allen P A,Allen J R.Basin analysis[M].Oxford,Blackwell Publishing,2005：191-196.