浅析对逆断层的认识

摘要：平煤十三矿地质条件极其复杂，逐渐进入深层、突出区域开采。在逆断层下盘等瓦斯异常带可能会出现大型、特大型煤与瓦斯突出事故，除了在施工过程中执行强有力的防突措施外，还需地质工作者在未知区域分析判断出逆断层的位置，有效防止误揭煤，同时找出瓦斯异常带，以便采取有针对性的防突措施，确保安全、有效的采掘活动。

关键词：煤与瓦斯突出 瓦斯异带 逆断层 钻孔 地质构造

平煤股份公司十三矿（以下简称平煤十三矿）2002年建成投产，位于平顶山矿区东北部，距市区19km，襄城县西9km，属襄城与郏县管辖区域。该矿主采己15-17煤层，平均厚度5.8m，单一煤层开采，属于二迭系山西组，地质条件极其复杂，正、逆断层均有发育。2005年5月被煤科总院抚顺分院鉴定为煤与瓦斯突出矿井，瓦斯含量在走向上呈现西低东高，倾向上北低南高，变化规律明显，另一方面随地质构造变化。

1 煤与瓦斯突出现状及规律

平煤十三矿建井以来，已发生的瓦斯动力现象记载有三次，分别发生于己一采区东翼和己三采区东翼：2002年3月12日在11091机巷切眼12m放炮时，发生中型煤与瓦斯突出事故，距推断逆断层面33m；2008年元月20日在13031机巷830m处发生大型煤与突出事故，距推断逆断层面82m，现在已经揭露此逆断层；2010年6月13日发生在11111机巷高抽巷272m处发生特大型煤与瓦斯突出事故，距推断逆断层面130m。

通过对三次煤与瓦斯突出点与推断逆断层位置的对比发现，三次突出几乎在一条直线上（一个瓦斯异常带内），且共同处在逆断层的下盘，距逆断层面都有一定的距离，这与平煤股份公司十二矿160采区的煤与瓦斯突出规律是一致的。地质构造是引起突出的决定因素，高压瓦斯是突出的主要动力，煤层破坏是引起突出的有利条件，采掘活动是突出的诱发因素[1]。逆断层（地质构造）是控制十三矿煤与瓦斯突出的主要地质因素[2]。

2 逆断层的定义

2.1 逆断层在煤巷中的表现形式 煤巷在掘进过程中，如遇到一层煤，灰分大，灰黑色，粉末状，其上煤层为黑色、块状、粒状（如图一所示），从颜色、灰粉和粒度上看有明显区别，即可分析判断是遇到逆断层；掘进断面如果遇到煤、岩、煤结构（如图二所示），从剖面上看，即通常所说的透镜体，也有煤层分层的观点（如图三所示），但从平面图分析（如图四所示），是逆断层造成的。

2.2 逆断层在岩巷中的表现形式 ①从标志层分析。己15-17-11111胶带运输巷低抽巷片盘掘进过程中，遇到一条断层，观察上盘岩性为灰岩，下盘为砂质泥岩与细砂岩互层（标2），透镜状、压扁状层理明显，是己15-17煤层底板的标志，分析判断是逆断层造成的。在施工过程中探明此逆断层底板落差10.0m，提前6.1m拐11111胶带运输巷低抽巷，有效防止了揭煤。

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②从层间距分析。己一辅助轨道上山绞车房1°上山施工，设计由己15-17煤层进入煤层底板，此时煤层（岩层）13°上坡，分析变方位进入回风道时距己15-17煤层底板19m，回风道设计30°上坡，距贯通点11022风巷平距41m，如果岩层倾角25°下坡，此时相符；但贯通位置11022风巷显示岩层倾角20°，分析层间距为31m，与19m不符。从周围地质构造展布分析，此巷道可能受11020采面揭露的一条∠48°H=8m左右逆断层的影响。经钻探验证回风道存在两层己15-17煤，随着回风道的施工，发现岩层倾角很快变为35°下坡，与分析判断的情况一致，逆断层落差在14.0m左右，有效防止了误揭煤。

③从断层的走向上分析。在己一辅助轨道上山（上段）的掘进过程中，当施工到距己15-17煤层底板2.5m处，巷道右帮距顶板3.0m位置有一光滑面，其上、下岩层出现不整合接触，上部为细砂岩、砂泥岩互层，17°下坡，下部也是细砂岩、砂泥岩互层，层理紊乱，且出现倒立现象，层面含大量炭质，断面显示有∠56°的断层，两盘的岩性相差不大，根据断面分析可能是正断层，但从岩石牵引分析是逆断层。综合分析附近巷道断层的展布规律，在11041、11060胶带运输巷之间实际揭露的一条逆断层，走向91°，倾向181°，分别为∠40°H=8.5m和∠60°H=12.0m。与己一辅助轨道下山夹角11°，迎头距逆断层面36m；同时探明底板下1.2m有煤，厚0.6m，且逐渐增厚到3.4m。而十三矿综合柱状图显示，己15-17煤距庚20煤56m，距戊10煤168m，经分析判断是逆断层造成的，且落差大于20 m，属于走向逆断层。

④钻孔与逆断层综合分析。胶带运输巷低抽巷及其切眼低抽巷在己15-17煤层底板下17m，沿一灰下砂质泥岩施工，在掘进过程中所有的探煤孔都没有探到一13煤线，判断本区段缺失。4501钻孔距切眼低抽巷82m，孔内显示煤层底板下9m有一13煤线，厚0.5m。由此断定有逆断层的存在，落差14m左右；联系SS参-001钻孔资料，显示己15-17煤层3.37m，其下方有3.98m砂质泥岩和3.2m煤厚，结合十三矿的煤层赋存情况，分析此区域是煤层合并区，是逆断层存在的结果，落差在7.3m左右。

根据十三矿逆断层的展布规律，逆断层的落差虽然不大，但走向上比较发育，有落差9m的逆断层走向延伸2400m，落差10m的逆断层走向长1500m，在倾向上重叠煤均有110m，这两条逆断层的走向、倾向均为北东东-南西西，和11070里切眼实际揭露的∠30°H=7.0m逆断层走向一致。由此断定4501、SS参-001孔是同一条逆断层，且和∠30°H=7.0m逆断层相连，走向长度应大于2500m。

⑤钻孔内分层、煤厚分析。随着揭露钻孔数量的增多，发现十三矿地质报告中有几个钻孔的分析与实际揭露有出入，其中3506、3901、4101 和SS参-001孔分析为在其附近出现了己15-17煤分层，实际揭露为是逆断层造成的；3907孔显示己15-17煤厚9.8m，4006孔内煤厚7.4m，5431孔内煤厚6.6m，4002孔内煤厚3.7m，揭露3907、5431钻孔则是处在其附近逆断层上、下两盘的重叠煤上，4006钻孔则是在逆断层附近的煤层增厚带上，4002钻孔则是在逆断层附近的煤层変薄带上。

⑥物探断层分析。通过对十三矿己一、己二、己三采区所有的逆断层进行对比，发现几乎所有的逆断层走向均为北东东-南西西，如果物探断层是此方位，那么肯定是逆断层，因物探断层分析的走向、倾向、上下盘都正确，只有断层的性质分析反了。

3 结论

随着煤矿浅层煤炭资源的枯竭，逐渐进入深层、突出区域开采，瓦斯含量、压力也在增大。在地质构造极其复杂的矿井，高位瓦斯抽采巷（煤层顶板岩巷）在掘进过程中，一定要注意向前倾的逆断层；低位瓦斯抽采巷（煤层底板岩巷）在掘进过程中，一定要注意向后倾的逆断层，如发现岩层紊乱，倒立，遇到逆断层的可能性极大，一定要综合分析周围、附近采区逆断层的展布规律，并钻探验证后方可掘进。

参考文献：

[1]胡菊，马君信，李敬东.突出采区实行分区分级管理的尝试[J].焦作矿业学院学报，1993（6）：12-18.

[2]杨晓峰，韩付涛.平煤十三矿煤与瓦斯突出控制因素浅析[J].中州煤炭，2013（11）：100-102.

[3]陈磊.仰口隧道通过逆断层的处理措施[J].工程建设与设计， 2008（02）.

作者简介：李学强（1972-），男，河南新郑人，本科，助理工程师，研究方向：地质测量。