斷層、陷落柱構(gòu)造對煤礦生產(chǎn)的影響研究

■許明保 馬相霞

（山東省煤田地質(zhì)局第四勘探隊 山東濰坊261206）

斷層、陷落柱構(gòu)造對煤礦生產(chǎn)的影響研究

■許明保 馬相霞

（山東省煤田地質(zhì)局第四勘探隊 山東濰坊261206）

井下作業(yè)是煤礦生產(chǎn)的重要方式，但是由于作業(yè)環(huán)境的特殊性，井下作業(yè)會受到斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造的影響，使得煤礦生產(chǎn)的進度、效益及安全性面臨極大挑戰(zhàn)。鑒于此，本文對斷層、陷落柱的地質(zhì)構(gòu)造進行簡要介紹，分析了斷層、陷落柱對煤礦生產(chǎn)的具體影響，最后提出針對性的解決對策，以期為當前的煤礦生產(chǎn)活動提供一些借鑒和參考。

斷層陷落柱煤礦生產(chǎn)

在地殼中，斷層和陷落柱的地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，其種類繁多、形態(tài)各異、分布廣泛，能夠?qū)γ簩悠鸬奖４婧推茐牡碾p向作用。在煤礦井下生產(chǎn)中，必須加強地質(zhì)工作，加大對斷層和陷落柱的地質(zhì)構(gòu)造研究，妥善處理煤礦生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，使礦井建設(shè)沿著高質(zhì)高產(chǎn)模式發(fā)展。

1　斷層、陷落柱的地質(zhì)構(gòu)造簡介

1.1斷層的地質(zhì)構(gòu)造簡介

斷層是指巖層受力出現(xiàn)破裂，且破裂面兩側(cè)巖體發(fā)生明顯位移的地質(zhì)構(gòu)造運動。它不僅會影響當?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)育，而且還會阻礙建筑工程的建設(shè)和一些區(qū)域性礦井的生成。斷層在井下的特征具體表現(xiàn)為地層上下產(chǎn)狀發(fā)生明顯變化、古生物組合突然發(fā)生改變，以及地層剖面出現(xiàn)缺失和重復(fù)。

1.2陷落柱的地質(zhì)構(gòu)造簡介

由于煤層中往往存在大量的石灰?guī)r，這些石灰?guī)r在經(jīng)受地下水的長期溶蝕后，形成溶洞發(fā)育，且隨著時間的推移，洞穴越來越大，最終使得溶洞和覆蓋在上面的煤炭層發(fā)生陷落，形成陷落柱。陷落柱主要由塌陷的巖石碎塊組成，這些巖石碎塊形狀不一、棱角分明。井下陷落柱的形態(tài)極具特色，通常是一個上大下小，呈圓形或不甚規(guī)則的橢圓形柱狀體。陷落柱的大小也不相同，最小的陷落柱直徑僅有幾米，最大的卻可達數(shù)百米。

2　斷層、陷落柱對煤礦生產(chǎn)的影響

2.1斷層對煤礦生產(chǎn)的影響

2.1.1使礦井作業(yè)面臨更多風險

由于受到斷層的影響，煤層及周邊的巖石遭到嚴重破壞，導致礦井經(jīng)常發(fā)生冒頂、偏幫等事故，使巷道的掘進和支護的施工難度大為增加，不利于煤礦工作的正常開展，給煤礦安全生產(chǎn)帶來了巨大挑戰(zhàn)。

2.1.2影響井田和采區(qū)的劃分

當斷層的落差大于煤層的厚度時，煤層將被斷層完全斷開，這會破壞煤層的連續(xù)性，使采區(qū)內(nèi)的煤田按照斷層的位置互相分開。同時，由于斷層附近的煤炭難以進行開采，使得煤炭的儲量也大大減少。

2.2陷落柱對煤礦生產(chǎn)的影響

在陷落柱集中發(fā)育的地區(qū)，地層中的煤層及其周圍的巖層都會遭到嚴重的破壞，這給煤礦的正常生產(chǎn)帶來嚴重的負面影響，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.2.1損害煤炭生產(chǎn)的經(jīng)濟效益

陷落柱的出現(xiàn)，將會導致井巷的建設(shè)工程、采區(qū)的劃分和煤炭資源的質(zhì)量都受到巨大的影響，同時還會對煤炭的開采工作產(chǎn)生阻礙，降低煤礦生產(chǎn)的高效性和安全性，從而對煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益造成影響。在煤礦開采過程中如果能夠及早發(fā)現(xiàn)陷落柱的存在，并采取有效的治理措施，可以大大減少其帶來的不利影響。

2.2.2降低煤礦開采效率

巷道開拓是煤礦生產(chǎn)前的重要準備工作。如果在開拓過程中遇到陷落柱，施工隊伍為避免運輸巷道轉(zhuǎn)彎，給后期工作帶來不便，往往會選擇按照原設(shè)計圖紙施工，這給運輸巷道的維護帶來了巨大的困難，并且使巷道維護的成本大為增加。

3　煤礦生產(chǎn)中斷層、陷落柱的處理辦法

3.1煤礦生產(chǎn)中斷層的處理

生產(chǎn)隊伍在煤礦生產(chǎn)中遇到斷層時，可以根據(jù)不同的斷層情況，采取針對性的處理辦法。具體如下：

（1）平巷過斷層。當煤層平巷遭遇斜交斷層時，若斷層面上的巖石帶壓力不大，并且附近也沒有水和瓦斯的威脅，施工隊可以沿斷層繼續(xù)掘進，進入另一側(cè)煤層。但是，如果斷層附近巖石破碎、壓力較大，且存在水、瓦斯的威脅，施工隊應(yīng)在巷道穿過斷層后，使巷道與斷層面保持一定距離，并平行斷層走向開掘石門，進入另一側(cè)煤層。

（2）傾斜巷道過斷層。施工隊在傾斜巷道開采煤礦時遇到斷層，可以根據(jù)生產(chǎn)的需要以不同的形式穿過斷層。當斷層落差較大時，為了防止出現(xiàn)少掘巷道和丟煤的情況，施工隊可以開掘石門進入另一側(cè)煤層。當煤層落差較小時，施工隊可以結(jié)合實際情況采取挑頂、挖底等方式穿過斷層。

（3）回采工作面過斷層。在煤礦回采過程中遇到斷層時，施工隊一方面要加強支護工作，縮小控頂距，用斜撐支撐整個斷面；另一方面要分層開采厚煤層，不斷調(diào)整分層采高，以達到穿過斷層的目的。

3.2煤礦生產(chǎn)中陷落柱的處理

（1）井下陷落柱的征兆。陷落柱在井下巷道具有十分明顯的特征，具體表現(xiàn)為小斷層增多、裂痕增多、礦井水量變大、煤層出現(xiàn)氧化現(xiàn)象以及煤巖層產(chǎn)狀發(fā)生明顯的變化。生產(chǎn)隊伍要提高對井下陷落柱征兆的認識，在遇到類似情況時，就可以及時發(fā)現(xiàn)陷落柱并采取有效措施。

（2）陷落柱的預(yù)測及探測。地質(zhì)勘查工作是煤礦開采的基礎(chǔ)準備工作，在勘查工作中要堅持超前查明地質(zhì)構(gòu)造的工作思路。根據(jù)礦井的開采生產(chǎn)計劃，提前安排超前物探工作，結(jié)合礦區(qū)的具體情況和陷落柱的分布規(guī)律，總結(jié)出陷落柱的預(yù)測方案。并且利用多種有效的物探方法，通過無線電波、地震波等探測井下狀況，在物探可疑區(qū)域前設(shè)置好警戒線，在陷落柱集中地帶加強頂部壓力狀況預(yù)測，防止礦井坍塌事故。

（3）陷落柱的處理。在礦井設(shè)計時，應(yīng)盡可能將陷落柱留置于煤柱中，這樣可以減少煤炭資源的損失，同時也能保障煤礦生產(chǎn)的安全。如果是掘進巷道時遇到陷落柱，應(yīng)當分情況進行處理：對于回風巷，可以采取繞過的方法，順便探明陷落柱的具體分布情況；對于無法避免的主巷道，則堅持原設(shè)計方案，直接穿過陷落柱，但要注意做好水和瓦斯的防范工作。

4　結(jié)語

斷層和陷落柱給井下作業(yè)帶來了諸多障礙和安全隱患，為此，煤礦的管理方和施工方都有義務(wù)加強斷層、陷落柱的分析和預(yù)測，并在此基礎(chǔ)上做好井下斷層、陷落柱的處理工作，從而為煤礦安全生產(chǎn)保駕護航。

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F416.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-61-1