淺談煤礦巷道掘進(jìn)中斷層識(shí)別方法

王磊

摘要：斷層識(shí)別是巷道掘進(jìn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)工作，不僅是獲取可靠地質(zhì)資料的基礎(chǔ)，也是礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。為確定斷層性質(zhì)，根據(jù)斷層出現(xiàn)的預(yù)兆。通過研究，論述了斷層的各種識(shí)別方法。斷層識(shí)別總體可歸納為直接法和間接法兩大類，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜多樣性，單一的方法很難識(shí)別斷層性質(zhì)，判斷斷層是多種方法的綜合。

關(guān)鍵詞：巷道掘進(jìn);斷層;識(shí)別方法

詳細(xì)可靠的地質(zhì)資料是煤礦采掘工作的依據(jù)，而巷道掘進(jìn)中的斷層識(shí)別不僅是獲取可靠地質(zhì)資料的基礎(chǔ)，還是礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)工作，隨著煤礦開采深度不斷的延伸，地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，因而對(duì)斷層的識(shí)別與分析判斷直接影響礦井開采的真實(shí)可靠性，如果識(shí)別與分析判斷不準(zhǔn)確或不真實(shí)，會(huì)給礦井帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。

柳塔煤礦開采過程中共揭露102條斷層，皆為正斷層，揭露落差在 1～3m之間的斷層73條，落差在3～5m之間的斷層19條，其中落差大于等于5m的斷層10條，對(duì)礦井工作面設(shè)計(jì)布置和掘進(jìn)回采影響較大。隨著生產(chǎn)水平的延伸，礦井地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，掘進(jìn)過程中遇斷層幾率也越大，正確識(shí)別斷層類型，對(duì)保證正常掘進(jìn)施工顯得尤其重要。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜多樣性，運(yùn)用單一方法很難判斷斷層的特性，本文結(jié)合該礦掘進(jìn)，運(yùn)用多種方法，對(duì)在實(shí)際生產(chǎn)過程中斷層的識(shí)別與判斷進(jìn)行了綜合分析。

一、斷層描述

巷道內(nèi)發(fā)現(xiàn)煤巖層的特征（如：厚度、光澤、硬度、煤巖成分）發(fā)生變化等，通常預(yù)示著有斷層出現(xiàn)。

1）斷層位置。通常是通過斷層附近的測(cè)量點(diǎn)或井巷開口點(diǎn)的位置來確定斷層面的具體位置。

2）斷層面。主要描述斷層面的形態(tài)特征是張性狀，還是壓性狀，斷層面的受擠壓狀況。斷層面的產(chǎn)狀確定，在現(xiàn)場(chǎng)可直接用地質(zhì)羅盤測(cè)量斷層面的走向和傾向。

3）斷層帶。主要描述斷層帶的寬度及變化情況，破碎帶充填物的巖性特征，碎裂塊狀的大小排列及膠結(jié)情況。

4）斷層落差。斷層落差指的是斷層兩盤同一煤層之間的標(biāo)高差。如斷層的落差不大，可以用尺直接量斷層的落差。如斷層的落差大，通常是通過生產(chǎn)勘探法或作圖法分析斷層落差。

二、斷層判斷

確定斷層的性質(zhì)和落差是確定巷道掘進(jìn)方向首要的基礎(chǔ)工作，其斷層判斷方法可分為直接法和間接法。

2.1直接法

通過總結(jié)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中確定斷層的性質(zhì)和判斷斷層落差的直接方法通常有以下幾種：

1）煤巖層對(duì)比法。根據(jù)巷道揭露的斷層兩盤的煤巖層位巖性來確定斷層的性質(zhì)，尋找斷失的煤層。

2）伴生派生構(gòu)造判斷法。斷層面附近常伴生派生一些小型及微型的次生構(gòu)造，在成因上與斷層有聯(lián)系，在分布上與斷層相伴，它們既可以作為斷層存在的標(biāo)志，也可以作為判斷斷層的性質(zhì)。

3）煤層特征對(duì)比法。各個(gè)煤層的厚度、結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)具有不同的特征，可以利用厚度大小、夾矸層數(shù)、出現(xiàn)的部位和形態(tài)或夾有特殊類型的煤作為對(duì)比，利用煤層本身特征，可以直接識(shí)別層位。

4）煤巖層組合特征對(duì)比法。在礦區(qū)范圍內(nèi)，煤巖層組合特征比較明顯時(shí)，煤層與標(biāo)志層的組合關(guān)系進(jìn)行煤層對(duì)比，可利用層間距進(jìn)行煤層對(duì)比尋找對(duì)盤煤層。

5）生產(chǎn)勘探法：a）在斷層性質(zhì)已確定，而落差不能確定的時(shí)候，采用巷探。b）在落差和性質(zhì)都不能確定的時(shí)候，在生產(chǎn)中又需要先查明斷層的性質(zhì)和落差才能確定巷道的掘進(jìn)方向時(shí)，采用鉆探。

2.2間接法

結(jié)合其他學(xué)者的研究成果和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中確定斷層的性質(zhì)及落差的間接方法有以下幾種：

1）規(guī)律類推法。在小區(qū)域范圍內(nèi)，在同一構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的成組派生小斷層的性質(zhì)與同生的主斷層的性質(zhì)相同。可以利用這些小斷層的性質(zhì)來預(yù)測(cè)主斷層的性質(zhì)。

2）作圖分析法。當(dāng)遇到大斷層時(shí)，可充分利用各種礦圖，將新揭露的斷層位置點(diǎn)畫在圖上，根據(jù)斷層的產(chǎn)狀進(jìn)行上下左右的對(duì)比連接，推斷新斷層的性質(zhì)和落差及延伸長度。

3）反射波法。依據(jù)波動(dòng)理論，當(dāng)波在傳播過程中遇見斷層時(shí)，發(fā)生反射，其發(fā)射波的能量、頻率和相位均發(fā)生變化，利用這些變化特征可以判斷斷層類別。

三、斷層處理

主要根據(jù)斷層和巷道掘進(jìn)方向、斷層的性質(zhì)、落差大小、巷道的用途、運(yùn)輸方式等綜合考慮處理斷層。一般采用改變巷道的掘進(jìn)方向或改變巷道的掘進(jìn)坡度方法處理斷層。

1）改變巷道的掘進(jìn)方向。當(dāng)工作面的運(yùn)輸巷遇到落差大于3～5m的斷層，如已掘的運(yùn)輸巷長度符合正常生產(chǎn)的工作面運(yùn)輸巷長度，可把斷層作為回采工作面的自然邊界處理，巷道不過斷層，退后一定距離沿煤層做切眼。

2）改變巷道的掘進(jìn)坡度。當(dāng)上下山巷道遇斷層時(shí)，通常采用降低或加大巷道掘進(jìn)坡度過斷層，尋找另一盤煤層。落差比掘進(jìn)巷道高度低或相差較小的斷層，采用臥底和挑頂相結(jié)合的方法來降低和加大巷道坡度。

通常斷層附近圍巖不穩(wěn)定，處于應(yīng)力集中區(qū)，無論采取那種方法過斷層，均需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，加強(qiáng)巷道的支護(hù)，同時(shí)在頂幫打錨索加強(qiáng)支護(hù)，對(duì)頂板破碎、圍巖壓力大的巷道，除采取前述一般措施外，還需采用架棚進(jìn)行第二次支護(hù)。

結(jié)論

由于地質(zhì)條件的復(fù)雜多樣性，運(yùn)用單一方法往往很難判斷斷層的特性，本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，研究了斷層的識(shí)別，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1）巷道中出現(xiàn)煤巖層層序重復(fù)，煤巖層缺失等現(xiàn)象;巷道中發(fā)現(xiàn)煤巖層錯(cuò)位，煤巖層產(chǎn)狀發(fā)生激烈變化;巷道內(nèi)發(fā)現(xiàn)煤巖層的特征發(fā)生變化，通常預(yù)示著有斷層出現(xiàn)。

2）識(shí)別斷層通常有直接法和間接法。直接法包括煤巖層對(duì)比、伴生派生構(gòu)造判斷、煤層特征對(duì)比、煤巖層組合特征對(duì)比、生產(chǎn)勘探等方法;間接法包括規(guī)律類推、作圖分析、反射波等方法。為準(zhǔn)確識(shí)別斷層，在生產(chǎn)實(shí)踐中常采用前述幾種方法綜合進(jìn)行分析判斷，以便互相補(bǔ)充驗(yàn)證。

3）綜合考慮斷層和巷道掘進(jìn)方向、斷層的性質(zhì)、落差大小、巷道的用途、運(yùn)輸方式等內(nèi)容，采用改變巷道的掘進(jìn)方向、掘進(jìn)坡度處理斷層，同時(shí)，巷道過斷層還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，加強(qiáng)巷道的支護(hù)。

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作者單位：神東煤炭柳塔煤礦