煤礦地質斷層構造預測的探討論文

　　一、 前言

　　在煤礦井下開采中,斷層對生產的影響是相當大的,目前,煤礦井下對于斷層的預測方法很多,地質部門可以根據斷層測量的結果有效的預測斷層的具體地質情況,從而更好的指導煤礦的開采工作。

　　二、地質構造對煤礦生產建設的影響

　　1.影響井型規模和井田地劃分,構造破壞嚴重的礦區不能建設大型礦井,而大型斷層和褶皺樞紐往往是劃分井田的自然邊界。

　　2.影響開拓部署,井田內部的斷層和褶皺對于開采水平的劃分,運輸大巷的部署,采區劃分和巷道布置等等都有直接的影響,構造破壞嚴重的礦井、采區,劃分零亂,巷道系統復雜。

　　3.影響掘進率,構造復雜的地段,工作面布置往往不正規,需要多掘巷道,甚至造成無效進尺,使掘進率比正常情況顯著增大。

　　4.影響采面正常生產,回采工作面內出現斷層,給生產造成困難,影響正規循環作業,甚至使用權生產中斷。

　　5.影響安全生產的條件,構造對礦井涌水,煤與瓦斯突出,頂板穩定性起著明顯控制作用,從而增加了井下不安全因素。

　　三、斷層形成原理與煤礦掘進過斷層的關系

　　在煤礦掘進的過程中,礦井周圍巖石的受力常常會超過其自身的強度,由于巖體破裂會逐漸產生裂隙,而裂隙的逐漸堆積最終在巖體上出現一條破裂面,這時破裂面兩盤相互的滑動便形成了斷層面,其中又分為正斷層、逆斷層和平移斷層。正斷層是指上盤推動下盤向上移動,同時下盤也助力上盤向下移動,兩者分離邊界壓力而產生了斷層;逆斷層中由于二者相互擠壓,致使上盤向上而下盤向下,背離開來形成斷層,平移斷層是兩者相反方向平移造成的斷層。

　　1.斷層的識別標志。斷層不是獨立存在的,它的出現可以通過附近的一些巖層的不正常現象來判斷。通過這些判斷,可以使得地質勘探人員找準斷層位置,對煤礦生產的礦井定位,以及采礦安全都起著十分重要的作用。這些現象主要包括:

　　2.煤層或巖層出現了不連續現象 。煤層或巖層的不連續,很可能是由斷層導致的地面升降使得不同年代的巖層出現在同一水平線上。一般情況下,斷層兩側的巖石年代相差較為懸殊,這都是斷層現象出現后,地殼運動的結果。

　　3.在煤炭生產過程中,發現煤層、巖層的產狀、厚度等發生顯著變化。煤層、巖層的產狀、厚度的變化是由地質作用產生的褶皺擠壓的結果,它使得煤層、巖層的薄厚不一。也有可能是由于斷層的存在,一部分地殼做上升運動,裸露地表,使得巖層、煤層產生了風蝕、以及流水侵蝕,當時裸露地表的層面出現了產狀、厚度不一的狀況。經過長年累月的地質變化,又重新回歸地殼內部,但當時形成的產狀、厚度仍然存在。因此通過研究煤層、巖層的顯著變化也是識別斷層的重要標志。

　　4.斷層的出現有利有弊,給煤礦生產帶來巨大影響。任何事物都有雙面性,斷層的出現并不一定給煤礦開采帶來負面的影響,它也可能推動煤礦開采的進展。因此,斷層對于煤礦開采而言,也是把雙刃劍,會給煤礦生產帶來雙重影響。

　　四、結合實例論述煤礦地質斷層構造預測方法和結果

　　通過井田內采掘過程中實際揭露出的斷層,結合鉆孔資料和已掌握的地質資料,綜合分析斷層處的頂底板起伏、煤巖層變化趨勢,從而找出斷層附近煤層的變化規律,用以指導采掘一線的安全生產。

　　1、井田內的構造情況 。目前我礦主采煤層為7煤層、8煤層和9煤層,井田內的構造主要是以斷裂為主,褶皺為輔的基本格局。區內的地質構造主要是以西北向為主的張扭性和壓扭性斷裂,及次一級的北東向張扭性斷裂。斷裂的性質主要以正斷層為主,局部有小范圍的褶曲,但對回采影響不大,對煤層的影響也不大。區內的斷層走向西翼以北西方向為主,東翼以北東方向為主,區內斷層落差較大。

　　2、斷裂的成因。因為斷層的表現形式以斷裂為主,所以明白斷裂的成因是很有必要的。在地殼中,由于構造運動產生應力,當其達到巖石強度極限時,就會導致巖石裂斷。巖石連續性的破裂首先表現為節理,它在力的進一步作用下發展成斷層(移位斷裂)。另外斷裂的形成過程,即從節理的萌芽開始到各種不同長度和斷矩斷層的形成,是連續的過程。這個過程的強度和連續性,一方面取決于巖石的成分和結構,另一方面又為構造形變應力參數和連續性所決定。

　　3、受斷層影響,煤層的變化情況。從以上斷裂的成因可以看出,斷層的產狀變化是受巖石的成分和結構及構造形變的應力系數所決定的,而地質構造的變化又會引起煤層的變化,所以煤層頂底板巖性的變化是分析區域斷層產狀變化的重要因素。我礦煤層的底板情況基本相似,均以泥巖、砂質泥巖為主,無發現砂巖底板,頂板有著明顯的變化,這是受沉積環境的影響所致。比如7、8、9煤層,上山和一水平沉積環境以湖泊相為主,而下山及三水平是以泥炭沼澤相為主。頂板巖石的成分和結構不同,所以其強度也是不同的,斷層產狀的表現形式也是不同的,對煤層的影響程度也是不同的。

　　根據采掘過程中揭露情況分析和實際觀測的結果,在我礦井田范圍內由于斷層的影響,使煤層發生變化的情況有以下幾種:

　　(1)以砂巖為頂板的情況;(2)以泥巖和砂質泥巖為頂板的情況; (3)煤厚大于3.0m及煤層的普氏硬度小于1.0的情況; (4)煤層的普氏硬度為1.5的變化情況; 。(5)受多條斷層影響的變化情況;

　　4、巖巷遇斷層的分析與預測。利用已知斷層的位置、標高、產狀、性質,編制斷層面等高線,設計巷道與斷層面等高線上相交的位置即為巷道遇斷層的位置,具體做法如下:

　　根據已知斷層編制斷層面等高線。編制斷層面等高線時要與巖巷工程平面圖比例相同及合適的等高距,用計算法求出斷層面等高線的平距。

　　投繪斷層面等高線。將斷層面等高線嚴格按照坐標、參狀投繪到巖巷所在的采掘工程平面圖上,巖巷將與斷層面等高線不同的高程線相交,根據巖巷標高確定與斷層面同一標高高程線相交的位置,該位置即為巖巷過斷層的位置。

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