淺析掘進(jìn)巷道遇斷層后的找煤方法

劉作淮

摘 ?要：“地層是基礎(chǔ)，構(gòu)造是關(guān)鍵”是每一位地質(zhì)工作者都深知的找煤精髓。針對(duì)當(dāng)前各礦井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際斷層構(gòu)造發(fā)育，造成礦井主采煤層在空間上不連續(xù)和不穩(wěn)定，且隨著開采時(shí)間，礦井資源量日漸減少、“三量”的不平衡、采煤接替緊張等地質(zhì)問(wèn)題，故在當(dāng)前資源緊缺的情況下，掌握一套行之有效的找煤方法，尋找斷失翼煤層及新增儲(chǔ)量，對(duì)巷道的掘進(jìn)布置、資源的充分利用和延長(zhǎng)礦井的服務(wù)年限，均具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：層位;斷層;斷失翼煤層;找煤方法

中圖分類號(hào)：TD163 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2016）03-0179-02

一對(duì)礦井是否有資源是決定礦井是否發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，因礦井開采年久、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層穩(wěn)定性差等地質(zhì)因素的影響，使目前許多礦井都面臨資源緊缺的嚴(yán)重問(wèn)題，故加強(qiáng)地質(zhì)找煤和對(duì)斷層性質(zhì)、斷距的研究，尋找斷失翼煤層，是對(duì)資源的充分利用和延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限有著重要意義。

1 ?地層新老關(guān)系對(duì)比法

1.1 ?標(biāo)志層對(duì)比法

標(biāo)志層對(duì)比法，即過(guò)斷層后所揭露的層位，為該礦井地層的特征層位，能夠反映其地層在柱狀圖中的位置，進(jìn)而判斷斷層性質(zhì)和地層斷距的一種方法。

福建煤電某煤礦，延二采區(qū)+100水平沿37#煤跟煤掘進(jìn)時(shí)遇一斷層，因過(guò)斷層之后另一盤揭露一層煤線，其頂板巖性為黑灰色稍具絲絹光澤的泥巖且含少量黃鐵礦、結(jié)核及頂板動(dòng)物化石豐富。通過(guò)與柱狀圖結(jié)合進(jìn)行綜合分析，確定該煤線為37#煤以下18 m處的一個(gè)特征層38#煤。進(jìn)而確定該斷層地層斷距約19.5 m。最后通過(guò)打反眼，成功的找到斷失翼的37#煤層。

標(biāo)志層對(duì)比，如圖1所示。

1.2 ?巖性組合對(duì)比法

巖性組合對(duì)比法，即過(guò)斷層后所揭露的巖層，通過(guò)作地層巖性變化小柱狀圖及觀察巖層中是否有結(jié)核、白云母片、鮞粒、生物擾動(dòng)和厚砂巖等結(jié)構(gòu)特征與斷層前巖性組合或離工作面較近的鉆孔柱狀圖進(jìn)行綜合對(duì)比分析，判斷斷層前后巖性的新老關(guān)系，進(jìn)而合理布置巷道掘進(jìn)方向的一種方法。

福建煤電昌福山煤礦，中井田+255水平3#跟煤巷遇一斷層斷失，揭露斷層另一盤時(shí)，巖性為厚的石英砂巖與砂質(zhì)泥巖組合，再根據(jù)該工作面南偏東10 °方向距30 m處有一鉆孔（3—8號(hào)孔），通過(guò)進(jìn)行斷層前后巖性的綜合對(duì)比分析，得出該套巖性組合為3#煤層頂板的巖層，最后布置巷道掘進(jìn)方向?yàn)橄蜃蠊眨Y(jié)果掘進(jìn)3.5 m后成功的找出斷失的3#煤層。巖性組合對(duì)比，如圖2所示。

1.3 ?古生物化石對(duì)比法

古生物化石對(duì)比法，指利用煤層頂板巖層中保存下來(lái)的化石，有些能夠反映出特定的沉積相，通過(guò)將煤層頂板中的化石組合特征來(lái)判斷掘進(jìn)巷道過(guò)斷層后，地層層位所在綜合柱狀圖的位置，進(jìn)而判斷與過(guò)斷層前層位的新老關(guān)系的一種方法。

福建煤電昌福山煤礦，構(gòu)造特征主要為穹窿構(gòu)造，斷層、次級(jí)褶皺發(fā)育，屬構(gòu)造復(fù)雜型，在巷道掘進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常遇斷層，層位變化大，因而通過(guò)化石組合綜合對(duì)比分析才能快速得出過(guò)斷層后，層位所在的大致位置，進(jìn)而指導(dǎo)巷道的布置。

昌福山煤礦東采區(qū)+150水平3#后石門，該掘進(jìn)巷道本是7#跟煤巷，后遇斷層，斷失，之后又穿過(guò)穹窿構(gòu)造的核部、次級(jí)背向斜和斷層，巖層破碎，層位不清，直至穿過(guò)另一翼地層后，巖層相對(duì)穩(wěn)定，之后連續(xù)出現(xiàn)3層煤層，其直接頂板均為動(dòng)物化石，中間一層煤間接頂板含植物化石，（這一特征在綜合柱狀圖上只有23#煤有這種特征）之后又出現(xiàn)密集的煤線0.2～0.3 m其頂板均為植物化石，最后通過(guò)與綜合柱狀圖中煤層頂板化石組合特征進(jìn)行綜合分析，得出這些煤層所在層位為24#～16#的煤層。這樣則明確了主采煤層3#、5#、7#、9#均還在前方。古生物化石對(duì)比，如圖3所示。

2 ?構(gòu)造形跡判定法

構(gòu)造形跡判定法是斷層在形成過(guò)程中兩盤遺留下來(lái)的痕跡。即根據(jù)與斷層伴生和派生的小型和微型構(gòu)造來(lái)判斷斷層性質(zhì)的一種方法。（下面介紹幾種常見(jiàn)的構(gòu)造形跡特征）

2.1 ?牽引構(gòu)造

斷層兩盤緊鄰斷層的煤巖層，受到斷層兩盤相對(duì)錯(cuò)動(dòng)而對(duì)巖層拖曳，常發(fā)生明顯的弧形彎曲，這種彎曲叫做牽引褶皺，并且一般情況下褶皺的弧形彎曲的突出方向指示本盤的運(yùn)動(dòng)方向，如圖4所示。

由上面幾種情況分析，煤巖層因受斷層牽引構(gòu)造的影響，使臨近斷層的巖層產(chǎn)狀變化大，而過(guò)斷層較遠(yuǎn)處，受斷層影響較小的巖層其產(chǎn)狀與斷層前的巖層產(chǎn)狀基本一樣或相反。因而在斷層帶上不易找出很直觀的弧形彎曲時(shí)，可通過(guò)整體產(chǎn)狀變化特征來(lái)進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而判斷斷層的性質(zhì)。

2.2 ?擦痕和階步

擦痕和階步是斷層兩盤相對(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)在斷層面上留下的痕跡。一般情況下，擦痕表現(xiàn)為一端粗而深一端細(xì)而淺的“丁”字形，其細(xì)而淺端或感覺(jué)光滑的方向指示對(duì)盤運(yùn)動(dòng)方向。階步的陡坎一般面向?qū)ΡP的運(yùn)動(dòng)方向，如圖5所示。

2.3 ?羽狀節(jié)理

在斷層兩盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在斷層一盤或兩盤的巖石中常常產(chǎn)出羽狀排列的張節(jié)理，這些派生節(jié)理與主斷層斜交。一般情況下羽狀節(jié)理與主斷層所交銳角指示所在盤的運(yùn)動(dòng)方向。

2.4 ?斷層空間展布分析法

斷層空間展布分析法是根據(jù)某巷道已揭露出斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀，推斷該斷層在同一水平或不同水平的出露位置，進(jìn)而在其他巷道揭露該斷層后，能夠快速做出判斷的一種分析方法。斷層空間展布分析法，如圖6所示。

在礦井井巷揭露過(guò)程中，遇到的斷層有時(shí)因牽引構(gòu)造不明顯、斷層兩盤地層新老關(guān)系不易判斷、斷層破碎帶發(fā)育等因素，至使在現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)巷道不易判斷出斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀。這時(shí)可以通過(guò)對(duì)同一水平或不同水平巷道已揭露出的該同一斷層的性質(zhì)，根據(jù)產(chǎn)狀推出在同一水平或不同水平該斷層的出露位置。即在井巷揭露斷層時(shí)，除了根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的一些特征來(lái)判斷外，還可以結(jié)合圖紙（水平切面圖、煤層底板等高線圖等）根據(jù)斷層的產(chǎn)狀，得知該斷層在圖紙上、空間上的展布情況，進(jìn)而來(lái)預(yù)測(cè)其他巷道揭露同一斷層后能夠快速指導(dǎo)掘進(jìn)巷道的合理布置。

2.5 ?力的形成機(jī)制判定法

力的形成機(jī)制判定法即地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)，力的釋放作用在地質(zhì)體、巖塊上。根據(jù)力的釋放方式不同會(huì)產(chǎn)生不同組合的斷層，進(jìn)而通過(guò)組合方式推出未知斷層的性質(zhì)的一種方法。

昌福山煤礦東采區(qū)+1 50運(yùn)輸大巷，在掘進(jìn)過(guò)程中，揭露穹窿構(gòu)造的核部時(shí)，有一斷層，因斷層帶破碎，不易看出斷層的性質(zhì)及產(chǎn)狀，之后通過(guò)在之前還有一斷層知其性質(zhì)及產(chǎn)狀，再結(jié)合形成該構(gòu)造是因?yàn)榈撞坑邢蛏系牧捌稹９首詈笈袛喑銎鋽鄬咏M合為兩條走向基本一致傾斜相反的正斷層組成。如圖7所示。

3 ?理論圖解分析法

理論圖解分析法，即根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)出煤巖層產(chǎn)狀及斷層性質(zhì)產(chǎn)狀來(lái)判斷巷道應(yīng)往什么方向掘進(jìn)的一種方法。下面介紹跟煤巷道遇斷層后根據(jù)地層新老關(guān)系來(lái)確定掘進(jìn)方向，如圖8所示。

通過(guò)以上情況得知，跟煤巷道遇斷層后的找煤步驟：首先在井下現(xiàn)場(chǎng)分析判斷斷層的產(chǎn)狀、性質(zhì)并判斷過(guò)斷層后所揭露巖層與斷層前巖層的新老關(guān)系，其次根據(jù)煤巖層的產(chǎn)狀來(lái)確定斷失煤層的方向，之后通過(guò)綜合分析確定斷距的大小，最后合理布置巷道的掘進(jìn)方向。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

①找煤的理論方法很多，但最為有效的方法莫過(guò)于長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)的積累。因?yàn)檫@些方法都要在很清楚層位的特征和構(gòu)造特征后的分析方法。②在當(dāng)前資源緊缺的情況下，煤層的賦存狀態(tài)差、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，使得地質(zhì)工作尤為重要。尋找新資源和斷失翼煤層是當(dāng)前煤礦企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。③井下任何一種尋找斷失翼煤層的方法都有局限性和適用性。因而在找煤過(guò)程中，應(yīng)該通過(guò)多渠道多種方法的綜合對(duì)比分析應(yīng)用。④地質(zhì)工作者，尋找斷失翼煤層，是對(duì)巷道掘進(jìn)布置、資源的充分利用和延長(zhǎng)礦井的服務(wù)年限均有著重要意義。

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