断失翼的寻找在实践中的应用

史东广

【摘 要】通过对断层构造和性质的分析，了解煤层的断裂情况，掌握断失翼的寻找规律。从而对煤炭生产提供了地质依据，避免带来一些不必要的地质损失。

【关键词】断层；断失翼；实践

0.前言

断层是指岩层在地壳运动产生的地质应力的作用下会发生变形，而当应力超过组成地壳岩石的强度极限时，岩石就会发生断裂；岩层发生断裂后，在应力继续作用下，断裂面两侧的岩块就会沿断裂面发生相对位移，这种断裂构造称为断层。

1.断层要素

（1）断层面：断层形成时的破裂面。

（2）断层线：断层面与地表的交线。

（3）断盘：被断层面所分割的有岩层所组成的岩块，也就是断层面两侧发生相对位移的岩块。

（4）交面线：岩层层面与断层面的交线。

（5）断距：断层两盘岩层相对错开的距离。

①真断距：岩层上某点在发生移动后，错开后分别位于两盘上的两点，这两点间相对错开的距离。

②地层断距：是指断层上下盘中同一地层错开的垂直距离，且这时剖面方向是在垂直于地层走向的方向上。

（ho地层断距hg铅直地层断距hf水平地层断距）

ho-hgcos a

ho=hfsin a

hg=hftan a

③落差：在垂直或斜交断层面走向的剖面上，上下盘同一岩层界线与断层线各有一个交点，两交点之间的高程差。

2.断层的分类

2.1根据断层两盘相对位移方向分类

（1）正断层：上盘相对下降、下盘相对上升的断层为正断层。

（2）逆断层：上盘相对上升、下盘相对下降的断层为逆断层。

（3）平移断层：两盘沿水平方向相对位移的断层。

2.2根据断层走向与岩层走向的关系分类

①走向断层：断层走向与岩层走向平行或基本平行；

②倾向断层：断层走向与岩层走向垂直或基本垂直；

③斜交断层：断层走向与岩层走向斜交。

3.断层的组合形式

在断层发育的地区，常可见到由多条断层排列成一定的组合形式。在剖面上的组合形式常见有下列几种。

（1）阶梯状构造由若干条产状大致相同的正断层平行排列，各断层的上盘向同一方向依次下降，从剖面上看呈阶梯状，称为阶梯状构造。

（2）地堑和地垒。两条相背倾斜的正断层，其间共同的下盘上升，各自的上盘下降，这种断层形式组合叫地垒；两条相向倾斜的正断层，其间共同的上盘下降，各自的下盘上升，这种断层组合形式叫地堑。

（3）叠瓦状构造。若干条产状大致相同的逆断层平行排列，各断层的上盘向同一方向依次向上推移，在剖面上状似叠瓦，称为叠瓦状构造。

4.岩层的观测

断层存在的标志：

（1）岩（煤）层出现重复与缺失岩（煤）层出现重复和缺失是断层存在的标志之一。

（2）岩（煤）层不连续在野外和煤矿井下，经常会遇到煤、岩层突然中断或错开的现象，造成不同岩层相接触在一起，造成了岩层在其延伸方向上的不连续，这种地质现象往往都是由断层造成的，因此，这种现象常常就是断层存在的一种标志。

（3）断层面（断层破碎带）存在构造特征。

①断层擦痕：断层面两侧的岩块在发生梧对位移时，由于相互摩擦而会在断层面上留下一种细密的、平行排列的条纹，其中一端粗而深，另一端细而浅，称为擦痕，用手抚摸时感觉有光滑感，相反方向抚摸时有粗糙感，感觉光滑的方向与对盘岩块相对移动的方向一致。因此，擦痕不仅是判断断层存在的一个标志，而且还能判断两盘岩块相对移动的方向，根据擦痕，可以寻找断失的另一翼岩（煤）层。

有些断层，由于强烈的摩擦滑动，会形成一种光滑如镜的磨光面，称为摩擦镜面，它也是断层存在的很好的标志之一。

②断层角砾岩和断层泥：在断层两盘的岩块发生相对移动时，由于岩石受封强大、的挤压作用而破碎成大小不等的带棱角的岩石碎块，这些岩石碎块经过后期的充填、胶结后形成了新的岩石，称为断层角砾岩，8如果这些破碎的岩石被研磨的很细，碎屑颗粒的直径小于0.02mnl，则叫做断层泥，不论是断层角砾岩还是断层泥，它们都是岩层错动时形成的产物，也是断层存在的很好的标志。

③派生构造：由于断层两盘在错动时的摩擦作用，在断层面两侧的岩层会由于拖动而出现弯曲，称为牵引褶曲。

④褶曲构造发生突然变化。瑚曲被倾向断层或斜交断层切割时，不仅会表现出岩层的不连续和褶曲轴线的不连续，而目还会使褶曲中同一岩层的宽度发生突然的变化。如断层切割向斜时，上升盘便窄，下降盘变宽；平移断层切割褶曲时，两盘的宽度不变，但各地层界线都会平行错开。

5.寻找断失翼煤层的方法

当巷道掘进中遇到断层后，需要查明断层的性质、规模，结合矿井生产部门的要求，设计巷道掘进的方向。这里仅介绍判断煤层断失方向的方法。

5.1岩（煤）层层位对比法

在煤层巷道见断层处，观察与煤层接触岩层的岩性特征，分析判断其在含煤地层中的层位，从而达到判断对盘煤层断失方向、地层断距的目的。使用这种方法的前提条件是与煤层接触的岩层必须是含煤地层中有独特标志而可以确认的岩层，如果是没有典型特征且在地层中有多层存在的岩层，则无法利用其进行判断。这种情况，一般需要将巷道再掘一段后，根据新揭露的岩层综合分析，再作判断。

5.2断层标志法

断层标志法是根据断层面特征及断层面附近小构造特征判断两盘的运动方向，进行煤层断失方向的判定。除前面介绍的擦痕、阶步、构造岩、牵引现象外，在煤矿井下用来判断两盘运动方向的标志还有：

①煤线追索：工作面遇断层后，顺断层面向上、下追索，观察是否有煤屑延伸，如果发现有延伸，其延伸方向为对盘运动方向。

②派生节理：在断层两盘运动作用下，可以在靠近断层面的岩（煤）层中形成两组剪节理和一组张节理。张节理面与断层面的锐交角指向本盘运动方向；两组剪节理中有一组节理产状较稳定，节理面与断层面小角度斜交，锐交角指向本盘运动方向。

5.3小断层类比法

根据小断层特征和岩层错动规律，可推断主要断层的性质。这种方法，是在主要断层附近伴生一系列小断层时采用。例如，在掘进巷道中见主断层前已遇到一些小断层，且小断层性质全部为逆断层，则可推断主断层为逆断层若小断层性质全部为正断层，则可推断主断层为正断层。

5.4经验推断法

这种方法与小断层类比法基本相同。当一个矿井的断层大部分是正断层或逆断层时，可以利用这种规律去推测新见断层的性质。例如，某煤矿井田内发育东西走向17条大、中型断层，矿井生产揭露的小断层也全部是正断层。由此，在掘进巷道遇断层后，基本可以判断该断层也是正断层。这种方法在构造比较简单的地区较为实用。

5.5对比分析法

将掘进巷道揭露的断层填绘在相关图件上，对比已生产采区、巷道揭露的断层，看是否为已揭露过的某条断层的延展部分。如果二者产状相同，且又能连接，则可能是该断层的延展部分，其性质必然相同，煤层被断失的方向也就可以确定。

5.6生产勘探法

利用其他方法难以判明断层性质或为了证实判断的准确性，为生产布置提供确切的断层资料，可以采用井下钻探或巷探的方法。布置钻探或巷探，必须在对断层研究判断的基础上进行，避免盲目施工造成人力、物力浪费。

6.结语

在矿井生产中判断煤层断失方向时，应综合多种方法考虑，不可用单一的方法草率做出结论，应该根据煤层的产状、煤层的褶皱情况以及同生和后生的沉积情况，以及在实践中积累的经验加以综合考虑，以免造成判断错误，给生产带来不应有的损失。

【参考文献】

[1]张先尘，等.中国采煤学[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

[2]宋振骐，等.实用矿山压力控制[M].北京：中国矿业大学出版社，1998.