盘关向斜构造演化及其对矿井构造发育的控制作用

摘要

盘关向斜的构造演化对煤井构造发育具有显著的控制作用，而矿井构造的发育程度对煤矿安全、高效生产具有深刻影响。为此，本文在矿井地质资料系统收集、整理和区域地质构造特征及演化分析的基础上，通过野外构造观测分析，节理分期配套的古构造应力场分析，构造岩、构造煤显微变形特征及应力-应变环境分析和矿井构造复杂程度评价，深入探讨了盘关向斜形成演化机制及其对矿井构造发育的控制作用。取得了以下研究成果： （1）盘关向斜位于盘关NE向隔挡式褶皱区中部，整体上呈一NE向延伸短轴开阔斜歪倾伏向斜，其SE翼较缓，倾角15-20°、延伸较稳定，构造变形较弱；NW翼较陡，岩层倾角一般25-45°，局部直立或发生倒转。具有“带块相间、复杂组合、基底控制、多期叠加”的总体构造特征。 （2）探讨了盘关向斜构造变形特征及其形成机制。NE-SW 向为主的海西期伸展作用形成了NW 向右江断裂和照子河断裂，构成了研究区南北边界并限制了后期盘关向斜的发育；印支期时NNE向挤压应力场，使早期断裂NW向发生挤压和剪切作用，并形成NW 向的淹伍寨向斜和小竹箐背斜；燕山期本区构造运动最为强烈，最大主应力方向为NW-SE，形成区内NNE-NE向大型褶皱及断裂，对盘关向斜构造的形成起到了关键控制作用；喜马拉雅期运动仍较为强烈，区内最大主应力为近EW向，使盘县断裂等NNE向断裂发生较为强烈的右行走滑活动，造成盘关向斜北东部次级褶皱和断层呈右旋压剪性帚状构造组合，并使 NW 向右江断裂发生左行走滑，造成了盘关向斜南部发生向西凸出的弧形弯曲。 （3）在对节理力学性质的观察和分析基础上，通过节理组之间的交切关系进行了节理的分期与配套，进而恢复了古构造应力场；构造岩微观变形特征分析表明，微观变形构造以剪、张裂隙等脆性变形为主，塑性变形较弱；剪裂隙发育较为平直，延伸较远，张裂隙多被方解石充填，裂隙之间相互切割、限制，为多期次构造变形的结果；构造煤微观变形特征发现研究区煤的变形程度较弱，以脆性变形为主，韧性变形仅局部可见。 （4）应用分形理论，采用网格覆盖法计算了月亮田矿、山脚树矿、火烧铺矿以及金佳矿断裂容量维值，根据断裂容量维等值线分析各个矿井断层发育的复杂程度，发现断裂容量维高值区主要分布于大、中型断层及逆断层附近，低值区大、中型断层发育较弱，反映了规模较大的地层是影响矿井构造复杂程度的关键因素。

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