斷失翼的尋找在實(shí)踐中的應(yīng)用

史東廣

【摘 要】通過對斷層構(gòu)造和性質(zhì)的分析，了解煤層的斷裂情況，掌握斷失翼的尋找規(guī)律。從而對煤炭生產(chǎn)提供了地質(zhì)依據(jù)，避免帶來一些不必要的地質(zhì)損失。

【關(guān)鍵詞】斷層；斷失翼；實(shí)踐

0.前言

斷層是指巖層在地殼運(yùn)動產(chǎn)生的地質(zhì)應(yīng)力的作用下會發(fā)生變形，而當(dāng)應(yīng)力超過組成地殼巖石的強(qiáng)度極限時，巖石就會發(fā)生斷裂；巖層發(fā)生斷裂后，在應(yīng)力繼續(xù)作用下，斷裂面兩側(cè)的巖塊就會沿?cái)嗔衙姘l(fā)生相對位移，這種斷裂構(gòu)造稱為斷層。

1.斷層要素

（1）斷層面：斷層形成時的破裂面。

（2）斷層線：斷層面與地表的交線。

（3）斷盤：被斷層面所分割的有巖層所組成的巖塊，也就是斷層面兩側(cè)發(fā)生相對位移的巖塊。

（4）交面線：巖層層面與斷層面的交線。

（5）斷距：斷層兩盤巖層相對錯開的距離。

①真斷距：巖層上某點(diǎn)在發(fā)生移動后，錯開后分別位于兩盤上的兩點(diǎn)，這兩點(diǎn)間相對錯開的距離。

②地層斷距：是指斷層上下盤中同一地層錯開的垂直距離，且這時剖面方向是在垂直于地層走向的方向上。

（ho地層斷距hg鉛直地層斷距hf水平地層斷距）

ho-hgcos a

ho=hfsin a

hg=hftan a

③落差：在垂直或斜交斷層面走向的剖面上，上下盤同一巖層界線與斷層線各有一個交點(diǎn)，兩交點(diǎn)之間的高程差。

2.斷層的分類

2.1根據(jù)斷層兩盤相對位移方向分類

（1）正斷層：上盤相對下降、下盤相對上升的斷層為正斷層。

（2）逆斷層：上盤相對上升、下盤相對下降的斷層為逆斷層。

（3）平移斷層：兩盤沿水平方向相對位移的斷層。

2.2根據(jù)斷層走向與巖層走向的關(guān)系分類

①走向斷層：斷層走向與巖層走向平行或基本平行；

②傾向斷層：斷層走向與巖層走向垂直或基本垂直；

③斜交斷層：斷層走向與巖層走向斜交。

3.斷層的組合形式

在斷層發(fā)育的地區(qū)，?？梢姷接啥鄺l斷層排列成一定的組合形式。在剖面上的組合形式常見有下列幾種。

（1）階梯狀構(gòu)造由若干條產(chǎn)狀大致相同的正斷層平行排列，各斷層的上盤向同一方向依次下降，從剖面上看呈階梯狀，稱為階梯狀構(gòu)造。

（2）地塹和地壘。兩條相背傾斜的正斷層，其間共同的下盤上升，各自的上盤下降，這種斷層形式組合叫地壘；兩條相向傾斜的正斷層，其間共同的上盤下降，各自的下盤上升，這種斷層組合形式叫地塹。

（3）疊瓦狀構(gòu)造。若干條產(chǎn)狀大致相同的逆斷層平行排列，各斷層的上盤向同一方向依次向上推移，在剖面上狀似疊瓦，稱為疊瓦狀構(gòu)造。

4.巖層的觀測

斷層存在的標(biāo)志：

（1）巖（煤）層出現(xiàn)重復(fù)與缺失巖（煤）層出現(xiàn)重復(fù)和缺失是斷層存在的標(biāo)志之一。

（2）巖（煤）層不連續(xù)在野外和煤礦井下，經(jīng)常會遇到煤、巖層突然中斷或錯開的現(xiàn)象，造成不同巖層相接觸在一起，造成了巖層在其延伸方向上的不連續(xù)，這種地質(zhì)現(xiàn)象往往都是由斷層造成的，因此，這種現(xiàn)象常常就是斷層存在的一種標(biāo)志。

（3）斷層面（斷層破碎帶）存在構(gòu)造特征。

①斷層擦痕：斷層面兩側(cè)的巖塊在發(fā)生梧對位移時，由于相互摩擦而會在斷層面上留下一種細(xì)密的、平行排列的條紋，其中一端粗而深，另一端細(xì)而淺，稱為擦痕，用手撫摸時感覺有光滑感，相反方向撫摸時有粗糙感，感覺光滑的方向與對盤巖塊相對移動的方向一致。因此，擦痕不僅是判斷斷層存在的一個標(biāo)志，而且還能判斷兩盤巖塊相對移動的方向，根據(jù)擦痕，可以尋找斷失的另一翼巖（煤）層。

有些斷層，由于強(qiáng)烈的摩擦滑動，會形成一種光滑如鏡的磨光面，稱為摩擦鏡面，它也是斷層存在的很好的標(biāo)志之一。

②斷層角礫巖和斷層泥：在斷層兩盤的巖塊發(fā)生相對移動時，由于巖石受封強(qiáng)大、的擠壓作用而破碎成大小不等的帶棱角的巖石碎塊，這些巖石碎塊經(jīng)過后期的充填、膠結(jié)后形成了新的巖石，稱為斷層角礫巖，8如果這些破碎的巖石被研磨的很細(xì)，碎屑顆粒的直徑小于0.02mnl，則叫做斷層泥，不論是斷層角礫巖還是斷層泥，它們都是巖層錯動時形成的產(chǎn)物，也是斷層存在的很好的標(biāo)志。

③派生構(gòu)造：由于斷層兩盤在錯動時的摩擦作用，在斷層面兩側(cè)的巖層會由于拖動而出現(xiàn)彎曲，稱為牽引褶曲。

④褶曲構(gòu)造發(fā)生突然變化。瑚曲被傾向斷層或斜交斷層切割時，不僅會表現(xiàn)出巖層的不連續(xù)和褶曲軸線的不連續(xù)，而目還會使褶曲中同一巖層的寬度發(fā)生突然的變化。如斷層切割向斜時，上升盤便窄，下降盤變寬；平移斷層切割褶曲時，兩盤的寬度不變，但各地層界線都會平行錯開。

5.尋找斷失翼煤層的方法

當(dāng)巷道掘進(jìn)中遇到斷層后，需要查明斷層的性質(zhì)、規(guī)模，結(jié)合礦井生產(chǎn)部門的要求，設(shè)計(jì)巷道掘進(jìn)的方向。這里僅介紹判斷煤層斷失方向的方法。

5.1巖（煤）層層位對比法

在煤層巷道見斷層處，觀察與煤層接觸巖層的巖性特征，分析判斷其在含煤地層中的層位，從而達(dá)到判斷對盤煤層斷失方向、地層斷距的目的。使用這種方法的前提條件是與煤層接觸的巖層必須是含煤地層中有獨(dú)特標(biāo)志而可以確認(rèn)的巖層，如果是沒有典型特征且在地層中有多層存在的巖層，則無法利用其進(jìn)行判斷。這種情況，一般需要將巷道再掘一段后，根據(jù)新揭露的巖層綜合分析，再作判斷。

5.2斷層標(biāo)志法

斷層標(biāo)志法是根據(jù)斷層面特征及斷層面附近小構(gòu)造特征判斷兩盤的運(yùn)動方向，進(jìn)行煤層斷失方向的判定。除前面介紹的擦痕、階步、構(gòu)造巖、牽引現(xiàn)象外，在煤礦井下用來判斷兩盤運(yùn)動方向的標(biāo)志還有：

①煤線追索：工作面遇斷層后，順斷層面向上、下追索，觀察是否有煤屑延伸，如果發(fā)現(xiàn)有延伸，其延伸方向?yàn)閷ΡP運(yùn)動方向。

②派生節(jié)理：在斷層兩盤運(yùn)動作用下，可以在靠近斷層面的巖（煤）層中形成兩組剪節(jié)理和一組張節(jié)理。張節(jié)理面與斷層面的銳交角指向本盤運(yùn)動方向；兩組剪節(jié)理中有一組節(jié)理產(chǎn)狀較穩(wěn)定，節(jié)理面與斷層面小角度斜交，銳交角指向本盤運(yùn)動方向。

5.3小斷層類比法

根據(jù)小斷層特征和巖層錯動規(guī)律，可推斷主要斷層的性質(zhì)。這種方法，是在主要斷層附近伴生一系列小斷層時采用。例如，在掘進(jìn)巷道中見主斷層前已遇到一些小斷層，且小斷層性質(zhì)全部為逆斷層，則可推斷主斷層為逆斷層若小斷層性質(zhì)全部為正斷層，則可推斷主斷層為正斷層。

5.4經(jīng)驗(yàn)推斷法

這種方法與小斷層類比法基本相同。當(dāng)一個礦井的斷層大部分是正斷層或逆斷層時，可以利用這種規(guī)律去推測新見斷層的性質(zhì)。例如，某煤礦井田內(nèi)發(fā)育東西走向17條大、中型斷層，礦井生產(chǎn)揭露的小斷層也全部是正斷層。由此，在掘進(jìn)巷道遇斷層后，基本可以判斷該斷層也是正斷層。這種方法在構(gòu)造比較簡單的地區(qū)較為實(shí)用。

5.5對比分析法

將掘進(jìn)巷道揭露的斷層填繪在相關(guān)圖件上，對比已生產(chǎn)采區(qū)、巷道揭露的斷層，看是否為已揭露過的某條斷層的延展部分。如果二者產(chǎn)狀相同，且又能連接，則可能是該斷層的延展部分，其性質(zhì)必然相同，煤層被斷失的方向也就可以確定。

5.6生產(chǎn)勘探法

利用其他方法難以判明斷層性質(zhì)或?yàn)榱俗C實(shí)判斷的準(zhǔn)確性，為生產(chǎn)布置提供確切的斷層資料，可以采用井下鉆探或巷探的方法。布置鉆探或巷探，必須在對斷層研究判斷的基礎(chǔ)上進(jìn)行，避免盲目施工造成人力、物力浪費(fèi)。

6.結(jié)語

在礦井生產(chǎn)中判斷煤層斷失方向時，應(yīng)綜合多種方法考慮，不可用單一的方法草率做出結(jié)論，應(yīng)該根據(jù)煤層的產(chǎn)狀、煤層的褶皺情況以及同生和后生的沉積情況，以及在實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)加以綜合考慮，以免造成判斷錯誤，給生產(chǎn)帶來不應(yīng)有的損失。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張先塵，等.中國采煤學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

[2]宋振騏，等.實(shí)用礦山壓力控制[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1998.