蟠龙向斜北西翼勘查区地质构造特征及其影响

刘 坤

（贵州省煤田地质局一四二队，贵州 贵阳 550000）

蟠龙向斜北西翼地质构造特征一直是困扰煤矿勘查技术人员的一大难题，蟠龙向斜北西翼构造极其复杂，地质条件发育不良，地层破碎。它不仅影响了煤矿正常生产，增加了生产作业成本，而且直接威胁到矿工的生命安全。因此查明蟠龙向斜北西翼地区地质构造特征并制定合理的煤矿安全生产措施，对于保障矿井安全生产具有重要意义。为彻底摸清蟠龙向斜北西翼地质构造特征，拟从以下几方面进行研究：①收集蟠龙向斜北西翼地区地质勘查资料及煤矿勘探钻孔资料；②划定研究区范围对靶区进行野外地质踏勘工作；③根据收集资料及踏勘成果进行煤矿勘探孔位布设以验证勘查成果更好地指导生产。

1 地理位置及地质背景

1.1 勘查区地理位置

勘查区南距蟠龙乡约3km，距水黄高等级公路约1.0km，距水城县城直距约51km，有公路相通，交通便利。勘查区含煤地层为龙潭组，为一套海相、陆相和沼泽相交互沉积地层。根据现场勘查及采用勘探与开采对比的方法对勘查区的地质构造进行分析，彻底弄清勘查区构造特征及形成原因，为后续地质构造特征的预测及开采提供参考借鉴。

1.2 勘查区地质构造

勘查区位于华南板块扬子陆块上扬子地块—黔北隆起区—六盘水断陷—威宁北西向构造变形区，主要受紫云—娅都断裂带(走向NW-SE）与石阡安顺断裂带(走向NE-SW）组成的交叉断裂带控制。勘查区位于蟠龙向斜北西翼，古牛河背斜东翼北部，古牛河背斜紧陡，蟠龙向斜宽缓，勘查区内构造形态受此影响，地层与褶皱构造走向基本一致。在区域构造上，蟠龙向斜南东缘为郎岱向斜、捞河向斜，南缘为中营向斜，东缘为岩脚向斜，西缘为王家寨向斜，北西缘为格木底向斜、小河边向斜，区域上褶皱构造总体呈北西—南东走向。

1.3 地层岩性

区内出露地层为二叠系上统峨眉山玄武岩组至三叠系下统嘉陵江组。见图1。

图1 矿区地层简表

1.3.1 二叠系上统（P3）

（1）峨眉山玄武岩组（P2-3em）。出露于矿井以北F52断层西部地带，以大陆溢流拉斑玄武岩为主，呈层状、似层状产于上下二叠统之间，与上覆地层龙潭组（P3l）地层呈平行不整合接触，厚度大于300.00m。

（2）龙潭组（P3l）。区内含煤地层，以海相、陆相和沼泽相交替的砂岩、泥岩夹薄层石灰岩、菱铁质岩与煤层为主。厚度约为297.39m。

（3）长兴组（P3c）。厚度约为52.24m。岩性以海相的钙质、泥质岩为主。在泥质粉砂岩、粉砂岩中含有植物化石碎片，石灰岩中则含有大量动物化石，与下伏地层龙潭组（P3l）和上覆地层飞仙关组（T1f）呈整合接触。

1.3.2 三叠系下统（T1）

（1）飞仙关组（T1f）。该地层厚度约387.85m，出露于矿井偏东部南北走向一带，呈陡坡地貌形态。按岩性、颜色、结构、层理等特征一般分为两段，即飞仙关组第一段（T1f1）和飞仙关组第二段（T1f2）。

①飞仙关组第一段（T1f1）:本次勘探有5 个钻孔揭露该地层，平均厚度约为118.45m。岩性上主要以灰绿色、黄绿色粉砂质泥岩为主，薄层—中层状，斜交、交错层理发育。风化后呈鳞片状脱落。中夹灰绿色、灰紫色粉砂岩及细砂岩。下部有1～3层含大量化石的薄层粉砂质泥岩。上部夹紫红色泥岩、粉砂质泥岩、细砂岩，常呈球状风化。与下伏二叠系上统长兴组（P3c）呈假整合接触。

②飞仙关组第二段（T1f2）:本次勘探有205 钻孔揭露该地层，厚度约为269.40m。岩性上主要以灰紫色、红紫色粉砂质泥岩为主，薄层状—中厚层状，斜交、交错层理发育，波痕发育，中夹红紫色、棕黄色粉砂岩。中上部夹1～6层石灰岩，下部含两层不稳定的石灰岩，中夹薄层状富含瓣鳃类动物化石的泥岩。

（2）嘉陵江组（T1-2j）。出露于矿井东部（深部）沿走向一段。区域地层厚度均380.00m左右，仅有205钻孔揭露嘉陵江组第一段（T1-2j1）和嘉陵江组第二段（T1-2j2），而嘉陵江组第三段（T1-2j3）揭露不全。

①嘉陵江组第一段（T1-2j1）：205 钻孔揭露厚度为184.65m，岩性上以浅灰色、灰色，中层状—厚层状石灰岩为主，隐晶或显晶结构，致密坚硬，具缝合线构造，蠕虫状构造，见贝壳状断口。顶底部层面间夹有泥岩薄层，节理发育，节理面呈次生红褐色。

②嘉陵江组第二段（T1-2j2）：205 钻孔揭露厚度为63.60m，岩性上以灰绿色、灰黄色，中夹少量暗紫色，薄层状，层理清楚，中上部夹数层泥灰岩，顶部钙质增多。

③嘉陵江组第三段（T1-2j3）：205钻孔揭露不全。岩性上以浅灰色、灰色石灰岩，薄层—中层状，致密坚硬，底部层面夹泥岩薄层。

1.3.3 第四系（Q）

主要分布于河谷及低洼地带，主要由松散的崩塌物、坡积物、沟谷冲积物、粘土等组成，与下伏地层呈不整合接触，厚度为零至数十米。

2 构造特征

2.1 褶皱

蟠龙向斜南北走向上长约34km，东西倾向上宽约16km，面积约121km2。核部出露地层为三叠系中统法郎组(T2f)和关岭组(T2g)，两翼依次为三叠系下统嘉陵江组(T1-2j)、飞仙关组(T1f)、二叠系上统龙潭组(P3l)、峨眉山玄武岩组(P2-3em)和二叠系下统茅口组(P2m)。北盘江支流打把河贯穿区内，地势北高南低，一般高差300m 左右，最低标高+735m，最高标高约+2000m。上二叠统龙潭组(P3l)含煤地层形成槽谷地貌形态。

2.2 断层

区内共发育断层8条。每条断层特征如下：

F001断层：隐伏正断层，001钻孔揭露，缺失6号与7号煤层间地层，落差25m左右。

F202断层：隐伏正断层，202 钻孔揭露，缺失5 号煤层，落差25m左右。

F1断层：走向逆断层，位于勘查区中部，走向起NE，过F47断层后转NWW方向，倾向SE，倾角67°左右，落差170～250m，区内延展长度2.3km左右，南段隐伏于滑坡底，北段地表有控制点，切割P3l和P2-3em地层，对煤层影响较大。

F2断层：走向正断层，位于勘查区西部，走向NE，倾向NW，倾角80°左右，落差80m 左右，勘查区内延展长度795m 左右，地表有控制点，交于F47断层，切割P2-3em、P3l、P3c和T1f地层，对煤层影响较大。

F3断层：走向正断层，位于勘查区西部边缘，走向NE，倾向SE，倾角65°左右，落差不详，矿区内延展长度800m 左右，并未切割矿区内含煤地层，对矿区内煤层无影响。

F45断层：斜交逆断层，位于小寨沟，走向NW，倾向SW，倾角60°～73°，落差100m 左右，矿区内延展长度900m 左右，断层切割了P3l、P2-3em和P2m，上盘地层上升，而下盘地层相对下降，断层并未切割矿区内含煤地层，对矿区内煤层影响不大。

F47断层：斜交正断层，位于木城，走向NE，倾向SE，倾角70°～75°，落差200m 左右，矿区内延展长度1.6km左右，地表有控制点，切割了整个煤系地层，对煤层影响较大。

F52断层：走向正断层，位于勘查区中部和马店头，走向起NE过F47断层后转NEE方向，倾向SE，倾角70°，落差30～80m 左右，矿区内延展长度2km 左右，在马店头附近地表有控制点，断层主要切割了煤系下部地层，致使煤系下部地层缺失，岩层产状紊乱，并伴有小的褶曲，对浅部煤层影响较大。

综上所述，勘查区内总体为一单斜构造，呈南北走向，倾向东，倾角范围在30°～65°之间。区内主要断裂构造为F1、F2、F47、F52断层，对煤层连续性有一定影响。

3 构造成因分析

蟠龙向斜位于华南板块扬子陆块上扬子地块—黔北隆起区—六盘水断陷—威宁北西向构造变形区，主要受紫云—娅都断裂带(走向NW-SE）与石阡安顺断裂带(走向NE-SW）组成的交叉断裂带控制。局部应力场的复杂性和多样性的总和恰恰反映了区域应力场的统一性。在区域应力场总体不变的情况下，由于次级断裂F1、F2、F47、F52断层的存在，就会产生不同的块内应力组合形式。蟠龙向斜所受最大主压应力的方向NE-SW，最小主应力的方向NW-SE，基本与燕山期的紫云—垭都断裂带(走向NW-SE)和石阡—安顺断裂带(走向NE-SW)的方向一致。

4 构造特征对开采各方面的影响

4.1 工程地质

勘查区内出露地层岩性大部分为灰岩、砂岩、粘土岩等岩组类型，地形为中山，地貌以斜坡沟谷等侵蚀地貌为主。含煤地层埋藏较深，地层倾角较陡。上覆层状岩类及下伏块状岩类地层的岩石工程地质条件较好。区内发育断层及具有一定规模、岩性较破碎的滑坡层。在可采煤层中，大部分煤层稳定性较差，在开采时若支护不好，会导致冒顶、坍塌、掉块等工程地质问题，整体上勘查区工程地质条件较好。

4.2 水文地质

区内的山脊呈南北向延伸，从而形成次级地表分水岭，最高点位于该山脊上，海拔标高1725.6m；最低点位于矿界西南角的木城河河谷中，海拔标高约1107m；地形切割较大，相对高差618.6m；总的地势是山脊处最高，分别向东、向西降低。本区溪沟水在接受地下水、大气降水的补给后，分水岭之西的地表水沿斜坡地带由东向西流至木城河，木城河在本区矿界西南角地带通过落水洞转为伏流，伏流向东南流至花地河；分水岭之东的地表水向东流入小溪沟或补给地下后汇入区域性的花地河。

勘查区整体为一单斜构造形态，断层发育，F1、F2、F47、F52断层对底部或下部煤层开采有一定影响。龙潭组夹少量碳酸盐岩，为矿床直接充水含水层，地下水类型为基岩裂隙水；玄武岩组、飞仙关组为碎屑岩类含水岩组，富水性弱，隔水性好，地下水类型为碎屑岩类基岩裂隙水；从煤层的分布情况看，矿区内煤层大部分位于当地侵蚀基准面之下，地表水系较发育，对开采浅部煤层可能有一定影响。区内发育滑坡层，地下水以裂隙水为主，为具有一定渗透性的弱含水层，是矿床间接充水含水层。

4.3 环境地质

矿区位于贵州高原西北部，四周由于碳酸盐岩分布较广，形成峰丛谷地等岩溶地貌，属岩溶地貌区；区内碎屑岩与碳酸盐岩相间分布，形成斜坡沟谷、峰丛谷地等溶蚀—侵蚀地貌，地形为中山。矿区以层状岩类为主，龙潭组及其上覆地层均为以沉积成因形成的层状岩类，龙潭组与下伏峨眉山玄武岩组呈平行不整合接触。岩石以半坚硬为主（有P3l、P3c、T1f），坚硬及软弱岩石次之（有P2-3em、T1-2j3、T1-2j2、T1-2j1），第四系厚度薄、分布零星、结构松散，滑坡分布面积较大（2.46km2）、滑坡体岩石较破碎。

4.4 瓦斯地质

在勘查区由于断裂构造发育，因地质构造运动会产生大量节理、裂隙、破碎带为瓦斯的溢出提供了通道，对于煤层开采带来极大的安全隐患。反之，煤层封闭较好、地下水活动频繁为瓦斯的富集提供了场所，形成瓦斯富集区。因此，在煤矿开采过程中应注意防范瓦斯爆炸、突出等带来的灾害，做好瓦斯监测及防治工作。

5 结论

（1）蟠龙向斜北西翼勘查区内总体为一单斜构造，呈南北走向，倾向东，倾角范围在30°～65°之间。由东（深部）向西（浅部）分别为嘉陵江组、飞仙关组、长兴组、龙潭组和峨眉山玄武岩组。区内多发育北西—南东向张性正断层，并经多期构造活动改造，其中F1、F2、F47、F52断层对煤层连续性影响较大。

（2）蟠龙向斜由于紫云—娅都断裂带(走向NWSE）与石阡—安顺断裂带(走向NE-SW）组成的交叉断裂带应力控制形成。

（3）由于蟠龙向斜构造特征的发育，地层破碎、工程地质条件较差、地层含水性中等为煤矿开采的间接充水含水层，蟠龙向斜附近断裂构造发育，会产生大量节理、裂隙、破碎带为瓦斯的溢出提供了通道，对于煤层开采带来极大的安全隐患。