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淺談淮南礦區(qū)地質(zhì)異常體
摘要：本文對淮南礦區(qū)地質(zhì)異常體進行了分析闡述。
關(guān)鍵詞：淮南礦區(qū) 地質(zhì) 異常體
0 引言
自1996年12月皖北礦業(yè)集團發(fā)生巖溶陷落柱突水淹井后，相續(xù)在兩淮礦區(qū)發(fā)現(xiàn)了近30個巖溶陷落柱，其中淮南礦業(yè)集團于2002年后先后發(fā)現(xiàn)9個地質(zhì)異常體：孔集礦1個，謝橋礦2個，張集礦1個，潘三礦實見1個，疑似3個，顧橋礦2個（尚有爭議）；朱集礦的異常體尚未統(tǒng)計在內(nèi)。
地質(zhì)異常體主要通過三維地震解釋發(fā)現(xiàn)，后多被定名為“疑似巖溶陷落柱”。其形態(tài)有帶狀和橢圓形兩種，故亦稱為“巖溶陷落帶”和“巖溶陷落柱”。
1 張集井田
在西三采區(qū)發(fā)現(xiàn)一疑似巖溶陷落柱，其在8煤的平面形態(tài)為橢圓形，長軸近東西向，直徑約264m；短軸近南北向，直徑約185m。尚未驗證和揭露。
2 謝橋井田
2002年，中國礦業(yè)大學對謝橋礦東二采區(qū)三維地震資料解釋時發(fā)現(xiàn)有兩個地質(zhì)異常體，2004年通過鉆探驗證及井下揭露確定為巖溶陷落柱（帶）。
2.1 1#巖溶陷落柱
位于補II線附近，其在8煤的平面形態(tài)為橢圓形，長軸近南北向，直徑約252m；短軸近東西向，直徑約180m。在此范圍之內(nèi)施工了補Ⅱ5孔，探測結(jié)果為：
2.1.1 孔深776.88m，基巖面深度387.00m，孔深470.75m見11-2煤，566.25m見8煤，610.90m見6煤，732.15m見1煤，755.35m見C31層灰?guī)r，終孔層位為C33層灰?guī)r頂板。
2.1.2 孔深446.00m沖洗液全漏。見C31層灰?guī)r前孔內(nèi)無水位，孔深760m揭露C31灰?guī)r24小時后水位埋深560.00m，48小時后水位上升至485.00m。終孔測井前孔內(nèi)灌水，水位基本穩(wěn)定在485.00m，為潘謝新區(qū)C3-I組灰?guī)r最深水位，分析為柱內(nèi)C3-I組灰?guī)r富水性微弱并向煤系砂巖排泄所致。
2.1.3 孔深387.00～758.10m范圍內(nèi)，巖層受力擠壓現(xiàn)象明顯，泥巖松軟，砂巖呈短柱狀或卵石狀；隨深度的增加，巖層的破碎。無序程度增強。
2.1.4 與間距256m的補Ⅱ2孔（位距陷落柱邊界120m）比較，地層下陷14.25～38.15m；11-2煤底板之上地層下陷幅度較小，11-2煤底板之下地層下陷幅度增大。
2.2 2#巖溶陷落帶
位于七-八線和新東翼上山之間，平面上為3個近橢圓體連成的串珠帶狀，延展方向為NW～SE，長約1530m，垂向上寬約30～140m，距東風井850～900m左右。
2.2.1 鉆孔探測成果 2004年11月至2005年12月進行的探測工程施工了6個鉆孔，其中：XLZ1#孔位于陷落帶范圍內(nèi)，XLZ2#孔位于陷落帶東南方向的延伸方向上，XLZ3#孔位距陷落帶邊緣330m左右，XLZ4#孔位于東風井西北方向的基巖古洼地，XLZ5#、6#孔位距東風井東北方向的基巖隆起處。
①位于陷落帶范圍內(nèi)的XLZ1#孔，基巖面深度403.50m，孔深469.17m沖洗液全漏，孔內(nèi)無水位；巖層破碎，塌孔嚴重，處理57天無效而在孔深520.30m即8煤底板終孔。漏水但孔無水位，表明該段透水而無補給水源。
②XLZ3#孔孔深821.87m進行C3-I組灰?guī)r抽水試驗，深井潛水泵抽水至128.35m后無水，撤泵后實測水深131.76m仍呈微降趨勢。
③XLZ3#孔聲波測試計算的平均抗壓強度：孔深438.20～757.90m以及876.35～1197.55m段，巖石為6.296～90.051Mpa，煤層為3.18Mpa，整體強度高；757.90～876.35m段即1煤頂板至C310層灰?guī)r底板，巖石為0.35～13.3Mpa，煤層為0.35～0.70Mpa,異常偏低。
④XLZ2#孔太原組層位正常，但自C310層灰?guī)r起，至1200.88m在寒灰中終孔，高角度裂隙發(fā)育。XLZ3#孔自C34層灰?guī)r起，至1200.50m在寒灰中終孔，高角度裂隙發(fā)育。XLZ4#、5#、6#孔自基巖面起至在寒灰中終孔，（孔深分別為1008.82，615.78，1119.62m）高角度裂隙發(fā)育。
⑤各孔奧灰、寒灰段，巖溶現(xiàn)象發(fā)育，富水性較強（詳見第三、四節(jié)）。抽水試驗停抽后5-10分鐘水位就恢復(fù)并高于抽水前水位，然后略有下降并穩(wěn)定，表明儲存量豐富。
⑥位于露頭方向、，距陷落帶較遠的XLZ4#、5#、6#孔孔深615.78-1119.92m，水溫34-35℃；位于深部、距陷落柱較近的XLZ2#、3#孔孔深1200.50-1200.88m，水溫44℃。
2.2.2 東風井-440m回風道第二次注漿堵水資料進一步表明，受2#巖溶陷落帶影響：①1煤頂板砂巖高角度裂隙發(fā)育。②灰?guī)r地層中，高角度裂隙發(fā)育，沿層面裂隙發(fā)育。巖溶現(xiàn)象，尤其是C3-II組灰?guī)r巖溶現(xiàn)象發(fā)育。③C31至C39層灰?guī)r具有統(tǒng)一含水體的水位特征。
2.2.3 巷探特征
13118工作面下順槽貫穿該陷落帶，實見下述特征：
①下順槽標高-485～－515m，揭露的陷落帶及影響帶長度約230m，其中80m為全巖。具有整體塌陷和柱體內(nèi)部巖層較破碎、但層序正常的特征。
②柱體東邊界，煤巖層正常帶、陷落帶影響帶、陷落帶分界較明顯。影響帶范圍內(nèi)，煤層結(jié)構(gòu)、煤巖層產(chǎn)狀變化較大，巷道呈13°～17°下坡，煤層產(chǎn)狀200°～220°/∠16～40°，煤厚1～3m，破碎呈粉末狀或鱗片狀。邊界為3～4m寬的破碎帶，巖體呈松散堆積狀，且較潮濕。
柱體西邊界分界特征不明顯，但陷落帶以西斷層發(fā)育，順槽揭露4條傾向斷層，落差0.5～2m。
③柱體東段，巖體破碎，垂向裂隙發(fā)育，局部裂隙寬達0.5～0.6m，巷道右下方裂隙中溫度高達35～38℃。
柱體西段發(fā)育有兩組裂隙，一組為沿地層走向一致的垂向裂隙3～4條，一組沿層面方向，裂隙最寬達0.40m，裂隙面有層狀方解石結(jié)晶層。
④柱體內(nèi)沿地層走向一致的垂向裂隙聯(lián)通性較好。巷道貫通前西頭放炮，東頭出炮煙，裂隙中明顯感到有風流。
⑤柱體中巷道低洼，雖打鉆及掘進施工用水量較大，但巷道無積水。表明該段柱體透水而不儲水。
3 顧橋井田
位于陳橋背斜東翼與潘集背斜西部的銜接帶，地層呈反“S”走向，總體構(gòu)造形態(tài)為走向南北、向東傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾斜平緩，傾角5～15°。次級寬緩褶曲和斷層構(gòu)造較發(fā)育，主要分布在F92～F110和F81～F87兩大構(gòu)造異常區(qū)。
3.1 北部寬緩褶曲擠壓區(qū) 位于井田北部F86～F81斷層間。區(qū)內(nèi)發(fā)育有小陳莊背斜、胡橋子向斜、后老莊背斜；主要斷層有F81、F84、F85、F86斷層組，斷層組總體走向均為東西向，F(xiàn)81斷層組總落差超過500m，為井田北部邊界斷層。本區(qū)構(gòu)造具有由南向北的擠壓性質(zhì)。
全井田鉆孔總數(shù)499個，漏水鉆孔59個，漏水孔率11.80%。F81～F87斷層間鉆孔84個，漏水鉆孔14個，漏水孔率16.67%，占全井田漏水孔數(shù)的23.73%。
3.2 南部“X”共軛剪切區(qū) 位于井田南部F92斷層組～F110斷層間。區(qū)內(nèi)發(fā)育有桂集井田向斜等三個次級褶曲，由北西向和北東向兩組斷層構(gòu)成“X”共軛交叉斷裂帶，地層走向南北，北西向剪切帶內(nèi)因次級褶曲和較多斷層使地層產(chǎn)狀變化強烈。
區(qū)內(nèi)鉆孔160個，漏水孔35個，漏水孔率21.88%，占全井田漏水孔數(shù)的59.32%。
目前對該構(gòu)造異常區(qū)的認識尚無定論，存在著新構(gòu)造及巖溶陷落帶兩種觀點。據(jù)礦井揭露和觀測資料：
3.2.1 顧北礦位于顧橋井田的淺部，該礦-648m水平井底車場距離F92斷層60～500m，2006年11月開工，2007年5月完工。礦井付井筒及井底車場受構(gòu)造影響顯著。
①自2006年12月開始設(shè)點觀測以來，主、付、風井筒，僅付井發(fā)生了顯著變形，變形段主要在-628～660m之間。
②井底車場原設(shè)計為錨網(wǎng)支護，施工后因巷道壓力大，變形嚴重，穩(wěn)定性差，先后修改為錨網(wǎng)加錨索和架29 U型金屬棚加注漿支護，目前主井以東的巷道基本進行了一次以上的巷修，有些地段已進行了3次翻修。付井馬頭門以東及付井北繞道巷道變形最大。據(jù)2007年7月份觀測資料，付井馬頭門6天最大變形量6mm，變形速度1mm/d；據(jù)2007年9月份觀測資料，井底車場巷道兩幫及頂?shù)装?天最大變形量36mm，變形速度6mm/d。
③對應(yīng)地表顧北礦主、副井下沉情況：2007年11月9日，瓦斯地質(zhì)部測量組按三等水準測量規(guī)范要求，對位于工廣圍墻外潘謝鐵路路基上的近井點J2、J1和位于工廣內(nèi)主井西北側(cè)的沉降觀測基點J5等點進行了環(huán)線水準測量閉合差為1mm，J1、J2高差經(jīng)檢核符合起算數(shù)據(jù)要求，根據(jù)2005年11月J5點首次觀測值24.976m與本次觀測值24.902m計算J5點高程已下沉72mm。另外副井井高程是以J5點為基準，據(jù)此推算副井F3點（東北基礎(chǔ)）也下降了72mm，同時根據(jù)2005年2月22日實測高程25.914m相對2007年11月6日實測高程25.858m，F(xiàn)3下沉56mm，累計下沉128mm，說明沿主、副井一線地表下沉明顯，原因有待進一步分析。
另外2002年以來集團公司在新區(qū)新開鑿22對井筒，唯獨該礦主.副.風井發(fā)生3-4次出水(截止2008年12月)，是否與該異常構(gòu)造帶有關(guān)，需要進一步研究。
3.2.2 顧橋礦-780m水平南翼道打軌巷已施工約1000m，過F92斷層約450m。巷道進入F92斷層之前采用錨網(wǎng)噴支護，成巷一年多來，巷道穩(wěn)定無水，基本無壓力顯現(xiàn)及掉塊片邦現(xiàn)象。
巷道揭露F92斷層以后，小構(gòu)造裂隙異常發(fā)育，巷道巖性極其破碎，巷道頂板及兩邦普遍有滴水及淋水現(xiàn)象，在局部裂隙發(fā)育部位產(chǎn)生出水并伴有瓦斯異常涌出現(xiàn)象，巖體受水浸后松軟易碎，穩(wěn)定性極差，迎頭掉頂及片邦現(xiàn)象時有發(fā)生。
3.2.2.1 -780m南翼大巷揭露F92斷層后，多次發(fā)生出水。
①-780m南翼軌道大巷2006年10月17日揭露F92-2斷層時出水，最大水量12m3/h，穩(wěn)定水量10m3/h，至11月22日后探查鉆孔出水，原出水點水量減少，但出水總量基本不變。水質(zhì)為HCO3-CL-K+Na型，水溫約42℃。探查鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_10%。
②-780m南翼回風大巷2006年11月施工了3個探查F92-2斷層鉆孔，各孔均發(fā)生出水，最大單孔初始水量約10m3/h，累計最大出水量達16m3/h，至2007年4月衰減為無明顯出水點，表現(xiàn)為巷道潮濕。鉆孔揭露斷層出水時伴有大量瓦斯集中涌出現(xiàn)象，孔口瓦斯?jié)舛茸畲筮_4%。
③-780m南翼軌道大巷過F92-2斷層后約370m，2007年8月11日21時在巷道迎頭左肩窩砂巖與煤線接觸面出現(xiàn)淋水，同時迎頭后方8m范圍巷道左半部頂部也出現(xiàn)淋水，半小時后左肩窩出水點水量增大，最大水量20m3/h，水溫約40℃，水色渾濁，且伴有一定壓力的瓦斯集中涌出現(xiàn)象。斷層全部揭露后，出水點不再出水，但頂板砂巖仍普遍淋水。
④2007年8月27日早班，-780m南翼軌道大巷掘進至S33+24.7m處時，據(jù)迎頭1.2m的右腿窩及距迎頭與右邦各1.5m處底板發(fā)現(xiàn)出水，出水呈間歇性向上涌出，并伴有瓦斯涌出，總水量5m3/h，水溫40℃以上，水色渾濁，出水點處瓦斯?jié)舛冗_4%；至2007年9月20日，水量衰減為0.3m3/h左右，目前仍可見到零星的瓦斯小氣泡自巷道底板冒出。出水點層位正常，未發(fā)現(xiàn)構(gòu)造。
3.2.2.2 巷道支護及壓力顯現(xiàn)
大巷揭露F92斷層時對斷層帶前后各10m范圍內(nèi)圍巖進行了予注漿加固，加固作用較為顯著。F92斷層帶巷道目前無明顯變形，巷道基本穩(wěn)定；F92斷層以北巷道一直穩(wěn)定，無壓力顯現(xiàn)。F92斷層帶以南巷道局部壓力大，有變形、片邦掉頂現(xiàn)象，其支護及變形情況為：
①自F92斷層至S28點采用錨網(wǎng)噴加U型棚支護，棚距0.5m；S28點以南采用超前錨桿加U型棚支護，棚距0.5～0.6m，并采取迎頭掛網(wǎng)護壁防片邦措施。巷道成巷最長時間7個月。
②自2007年6月29日以來，從S27-5.9m處向南，在巷道變形相對嚴重段進行了設(shè)點觀測，每三天觀測一次。2007年8月3日至9月24日共54天，在S30+11.3m處測得巷道兩邦最大變形量達1.12m，變形速度達21.5mm/d；2007年7月16日至9月10日共56天，在S29+2.8m處測得巷道頂板最大變形量達0.34m，變形速度達6.07mm/d。
4 新集礦區(qū)
4.1 位于謝橋井田以西的口子東礦于2007年進行補充地質(zhì)勘探時，發(fā)現(xiàn)3個平面形態(tài)不規(guī)則，似橢圓形的疑似巖溶陷落柱，尚未驗證和揭露。
4.2 位于鳳臺縣城以西的新集三礦，于2003年9月26日至11月8日施工了水14孔，該孔為奧陶系灰?guī)r水文觀測孔，孔口坐標X=3620720.10，Y=39467368.50，Z=22.00m，終孔深度391.00m，基巖面深度106.88m，其下為奧灰。該孔孔深169.75～241.61m見溶洞漏水，洞高71.86m，充填黃色泥巖，夾大量黃砂成份。終孔靜止水位標高7.83m，2008年6月18日至10月22日實測水位埋深15.862～15.428m，有所波動回升。
急傾斜奧灰地層中發(fā)育有垂高71.86m的溶洞，為淮南煤田所罕見。該礦2002年7月10日至8月23日進行的C3-I組灰?guī)r雙孔聯(lián)合放水試驗，單孔涌水量最大分別為146.25和381.69m3/h，穩(wěn)定涌水量分別為132和220m3/h，累計放水量1.02×105m3。2008年4月22日至5月19日進行的C3-I組多孔聯(lián)合放水試驗，實際放水6天，累計放水量超過6萬方，水14孔水位降深16.124m，表明奧灰水補給太灰。
該礦灰?guī)r富水性強，奧灰中見特大溶洞，是否與巖溶陷落柱有關(guān)尚在探討研究中。
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