利用地質(zhì)羅盤儀測量斷層產(chǎn)狀的誤差校正方法

【摘要】根據(jù)山東良莊礦業(yè)有限公司，良莊井田煤系地層的地質(zhì)特征，針對利用地質(zhì)羅盤儀獲取斷層產(chǎn)狀方法誤差較大的缺陷，提出了對誤差校正的方法。

【關(guān)鍵詞】斷煤交線；斷層產(chǎn)狀；校正；走向

山東能源新礦集團良莊礦業(yè)有限公司井田位于新汶煤田的中部，構(gòu)造形態(tài)為一單斜構(gòu)造，在第三勘探線以西，F(xiàn)10斷層以北，地層呈現(xiàn)平緩而有輕微起伏。地層走向290°～310°，傾向20°～40°，傾角12°～24°。井田內(nèi)斷裂較發(fā)育，絕大多數(shù)為高角度正斷層，偶見逆斷層。井田內(nèi)煤層賦存形式以傾斜煤層為主，構(gòu)造形式以斷裂為主。利用已開采工作面，實際揭露的斷層產(chǎn)狀對未開采工作面內(nèi)部構(gòu)造進行預測，具有重要的指導意義。而利用地質(zhì)羅盤儀，可以方便快速的測得斷層的產(chǎn)狀，但由于井下采掘工作面支護主要以金屬材料為主，而且井下機械、電器設備也越來越多，這些金屬物和電器設備在井下對大地磁場會造成干擾，形成局部的干擾磁場。在干擾磁場中用地質(zhì)羅盤直接進行方位測量時，測出的方位角與在無干擾的大地磁場中測得的真實方位角會有一定的誤差，為解決該問題，在實踐中總結(jié)出實測斷煤交線校正斷層走向的方法。

1、井下實測斷層產(chǎn)狀

斷層的走向、傾向和傾角是斷層產(chǎn)狀三要素，如何準確掌握斷層走向和斷煤交線走向，對研究斷層發(fā)育規(guī)律，進行超前地質(zhì)預測預報起著重要的作用。在傾斜煤層中，斷層走向和斷煤交線走向往往差別很大，對于個別新揭露的斷層，我們現(xiàn)場采用地質(zhì)羅盤儀實測斷層產(chǎn)狀，然后在底板等高線圖上作出斷煤交線的方法(圖1)。在煤層掘進中在F點遇到一正斷層，現(xiàn)場實測斷層上盤的 煤層產(chǎn)狀為180°∠30°，斷層產(chǎn)狀為230°∠60°，垂直斷層走向落差為5.0m。現(xiàn)在來求作斷煤交線。據(jù)實測資料在煤層底板等高線圖上過F點分別做煤層和斷層的等高線FE和FG(FE和FG分別為實測煤層走向線和實測斷層走向線)，取任意長度BC，求出AC=BC/tg30°，DC=BC／tg60°(AC和DC也可用作圖法求出)，分別以AC和DC為平距在煤層和斷層傾斜方向上作FE和FG的平行線MN和MP，連接FM即為斷層上盤斷煤交線，然后根據(jù)斷層傾角和落差求出水平斷距L(L=5tg60°)。以L為平距求作下盤斷煤交線的一個點，過該點做上盤斷煤交線的平行線 即為下盤斷煤交線。

圖l現(xiàn)場實測法繪制斷煤交線

由于受井下現(xiàn)場條件的限制，斷層及煤層走向?qū)崪y誤差較大，不僅斷層走向本身填繪不準確，也造成了以此為基礎繪制的斷煤交線的誤差較大。

2、利用斷煤交線校正斷層走向

煤巷一般可分兩種，一種是沿煤層走向掘進的水平巷道，另一種是沿煤層傾向掘進的傾斜巷道。因此，利用巷道測量資料很容易就可得到較準確的煤層走向。而斷層走向很難利用測量資料直接獲得，但斷煤交線走向可以利用其構(gòu)造跡線從現(xiàn)場直接測量獲得。

2．1利用巷道測量資料獲取斷煤交線走向（圖2)

圖2利用巷道測量資料獲取斷煤交線走向

由于巷道都有一定的寬度，巷道中揭露的斷層不會是單一的一個點，通常是一條線或者一個面。因此，在巷道兩幫或掘進迎頭，找出斷層與一盤煤層底板或頂板的兩個交點是很容易的，量出這兩點的連線(這兩點連線的方向即斷煤交線走向)在水平投影上的距離AB及其在平行巷道方向或垂直巷道方向上的分量(AC和BC)，通過解三角函數(shù)就可以得到斷煤交線走向與巷道走向之間的夾角a，a=sin-1(BC／AB)=cos-1(AC／AB)，因為巷道方位是經(jīng)過測量準確獲得的，所以通過計算得到的斷煤交線走向也是準確的。

2．2利用斷煤交線走向校正斷層走向。利用斷煤交線走向校正斷層走向有兩種方法，仍以上面為例(假設煤層產(chǎn)狀180°∠30°，斷層傾角60°)，來說明這兩種方法。

2．2．1作圖法(圖3) 。根據(jù)實測資料在圖上繪出煤層走向線FE和斷煤交線FD，以任意距離AC為平距作FE的平行線 0P，以O為圓心，以DC(DC=AC . tg30°／tg60°，DC也可用圖1中三角形法繪圖求得)為半徑畫圓O，過F 點作圓O的切線，可得到兩條切線FM和FN。FM和FN都可能為斷層走向線，但由于兩種情況中，斷層傾向差別很大，結(jié)合現(xiàn)場實際，很容易就可判斷那條線為斷層走向線。

圖3計算法繪制斷層走向線

2．2．2計算法。如圖3，假設a為斷煤交線與煤層走向線所夾銳角，β為斷煤交線與斷層走向線所夾銳角，利用解三解形的方法可以得到如下公式：p=sin-1(sina×tg30°／tg60°)利用上述公式計算得出β角，同樣可得到FM和FN兩條線，進而得出斷層走向線。

作者簡介：徐磊（1983-），男，工程師，山東科技大學地測工程專業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)在山東良莊礦業(yè)有限公司地測部從事地測技術(shù)管理工作。