礦井生產(chǎn)中斷層的分析與預(yù)測

高田娃

斷層破壞了煤層的連續(xù)性和完整性,準(zhǔn)確的分析、預(yù)測未采掘區(qū)域斷層的切割與延伸情況對礦井安全生產(chǎn)具有重要的意義。在此分同一煤層斷層的分析與預(yù)測,不同煤層斷層的分析與預(yù)測,利用巖巷資料對煤層中的斷層進(jìn)行分析與預(yù)測,巖巷遇斷層的分析與預(yù)測及同一水平巷道遇斷層的分析與預(yù)測等五種情況進(jìn)行了概括與總結(jié),對礦井采掘生產(chǎn)中斷層的預(yù)測、預(yù)報(bào)具有指導(dǎo)意義。

斷層;斷煤交線;分析與預(yù)測

礦井地質(zhì)構(gòu)造是影響煤礦生產(chǎn)建設(shè)最重要的地質(zhì)因素,包括褶皺、節(jié)理和斷層。由于斷層破壞了煤層的連續(xù)性和完整性,在井巷中較難預(yù)測與控制,因此斷層是礦井地質(zhì)構(gòu)造的研究重點(diǎn)。根據(jù)已知斷層資料預(yù)測未采掘區(qū)域斷層的切割與延伸情況對確定巷道掘進(jìn)方案,保證礦井安全生產(chǎn)具有重要的意義。

1.同一煤層斷層的分析與預(yù)測

該方法指沿同一煤層掘進(jìn)的巷道,根據(jù)已施工的巷道揭露斷層,預(yù)測其他未采掘區(qū)域斷層的位置。準(zhǔn)確繪出斷煤交線是同煤層斷層預(yù)測的關(guān)鍵,具體可采用以下幾種方法。

實(shí)測法[1]。對于落差不大的斷層,在巷道中能同時(shí)觀察到斷層上下盤的斷煤點(diǎn),應(yīng)用該方法比較方便。如圖2所示,首先在巷道兩幫找出斷層與同一盤煤層底板的兩個(gè)交點(diǎn)a與b,然后用線連接兩點(diǎn),用羅盤測量線的傾伏向和傾伏角,即為斷煤交線的方向。

剖面法。在巷道的剖面圖上標(biāo)出煤層底板斷煤點(diǎn)ab與cd然后按各斷煤點(diǎn)至測量控制點(diǎn)的水平距離L1、L2、L3、L4,然后將它們繪在圖上,連接ac與bd,則ac即為上盤斷煤交線,bd即為下盤斷煤交線。

2.不同煤層斷層的分析與預(yù)測

煤層開采后,采掘區(qū)域的斷層已基本控制,根據(jù)已開采煤層的斷層資料可以分析、預(yù)測上部或下部未開采煤層的斷層位置,為未開采煤層的工作面設(shè)計(jì)與施工提供技術(shù)指導(dǎo)。

如圖4所示為已開采的煤層,F32斷層在8煤采掘過程中已查明,現(xiàn)要求分析并預(yù)測F32斷層在6煤位置,以便指導(dǎo)工作面的設(shè)計(jì)與施工。具體步驟如下:

繪制8煤層揭露的F32斷層面等高線。在8煤底板等高線圖上連接標(biāo)高-520m的兩個(gè)斷煤點(diǎn),得F32斷層面-520m等高線;連接標(biāo)高為-540m的兩個(gè)斷煤點(diǎn),得F32斷層面-540m等高線,并采用內(nèi)插法繪出斷層-560m與-580m等高線。

投繪斷層面等高線。將根據(jù)8煤底板等高線繪制的F32斷層面等高線嚴(yán)格按照坐標(biāo)繪到6煤底板等高線圖上。

修改6煤底板等高線并繪制斷煤交線。根據(jù)F32斷層以西8煤實(shí)測走向修改6煤-560m和-580m底板等高線,求出6煤修改后的下盤煤層底板等高線與同標(biāo)高斷層面等高線的交點(diǎn),連接兩點(diǎn)得到下盤斷煤交線。

由F32斷層以東8煤實(shí)測走向修改6煤-570m和-590m底板等高線,求出6煤修改后的下盤煤層底板等高線與同標(biāo)高斷層面等高線的交點(diǎn),連接兩點(diǎn)得到上盤盤斷煤交線。

6煤巷道施工時(shí),掘進(jìn)至斷煤交線的位置即為預(yù)計(jì)巷道揭露斷層的位置。

3.利用巖巷資料對煤層中的斷層進(jìn)行分析與預(yù)測

根據(jù)巖巷揭露的斷層的位置、標(biāo)高、產(chǎn)狀、性質(zhì),將巖巷中的斷層推測到煤層中,繪出斷煤交線,得出斷層預(yù)計(jì)位置,具體做法如下(見圖5):

投繪斷層位置。如圖6,東一軌道大巷沿269跋蛭骶蚪過程中揭露FS19斷層,將該巷道中見斷層的位置及斷點(diǎn),按照坐標(biāo)投繪到13-1煤層底板等高線圖上。

編制斷層面等高線。根據(jù)斷層揭露點(diǎn)的標(biāo)高和斷層產(chǎn)狀,采用與13-1煤層底板等高線一致等的比例尺(1:1000:)和等高距(20m),用計(jì)算法求出斷層面等高線的平距,在煤層底板等高線上繪出斷層面等高線。

繪制斷煤交線。根據(jù)FS19斷層以東巖層的實(shí)測走向,修改13-1煤底板等高線,求出13-1煤修改后的下盤煤層底板等高線與同標(biāo)高斷層面等高線的交點(diǎn),連接兩點(diǎn)得到下盤斷煤交線。

根據(jù)FS19斷層以西巖層的實(shí)測走向,修改13-1煤底板等高線,求出13-1煤修改后的下盤煤層底板等高線與同標(biāo)高斷層面等高線的交點(diǎn),連接兩點(diǎn)得到下盤斷煤交線。

斷煤交線及底板等高線修訂后即可對其他巷道沿13-1煤施工提供指導(dǎo)。

4.巖巷遇斷層的分析與預(yù)測

利用已知斷層的位置、標(biāo)高、產(chǎn)狀、性質(zhì),編制斷層面等高線,設(shè)計(jì)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(jù)已知斷層編制斷層面等高線。編制斷層面等高線時(shí)要與巖巷工程平面圖比例相同及合適的等高距,用計(jì)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(yán)格按照坐標(biāo)、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(jù)巖巷標(biāo)高確定與斷層面同一標(biāo)高高程線相交的位置,該位置即為巖巷過斷層的位置。

5.同一水平巷道遇斷層的分析與預(yù)測

該方法指根據(jù)一條巷道掘進(jìn)揭露的斷層預(yù)測同一水平其他巷道掘進(jìn)時(shí)揭露斷層的位置,具體做法是將巷道1揭露斷層沿走向延伸,與巷道2相交的位置即為巷道2掘進(jìn)時(shí)見斷層的位置。

如圖6所示,東一膠帶大巷掘進(jìn)較快,先揭露FS19斷層,采用上述方法準(zhǔn)確預(yù)測了東一回風(fēng)大巷見斷層位置,保證了巷道的安全揭煤。

斷層是礦井地質(zhì)構(gòu)造研究的主要內(nèi)容,它影響礦井的開拓部署、掘進(jìn)效率及安全生產(chǎn)條件。準(zhǔn)確的分析、預(yù)測未采掘區(qū)域斷層的切割與延伸情況對礦井安全生產(chǎn)具有重要的意義。

分不同情況對斷層的分析、預(yù)測進(jìn)行了概括與總結(jié),對礦井生產(chǎn)過程中斷層的預(yù)測預(yù)報(bào)具有一定的指導(dǎo)意義。

[1]龍榮生.礦井地質(zhì)學(xué).北京:煤炭工業(yè)出版社,1991