潞安高河矿“三角煤”探测小断层的方法及研究

高伟

（山西高河能源有限公司，山西长治 046000）

潞安高河矿“三角煤”探测小断层的方法及研究

高伟

（山西高河能源有限公司，山西长治 046000）

小断层的存在影响着井下巷道的正常掘进,高河矿“三角煤”探测法是准确探测小断层性质及参数的有效方法之一，文章以高河矿E1310工作面Fe110断层为例，系统的阐述了这一方法。

断层；钻探；煤厚；三角煤

一般来讲，小断层大致有三方面的含义：一是在常规勘探的地震资料解释中,利用通常的断层识别标准难以发现其存在；二是断层的断距和延伸长度上规模都比较小[1]。三是在一些文献中把落差小于5 m的断层称之为小断层。随着煤矿综采及掘进机械化程度的不断提高，小断层的存在影响着井下巷道的正常、快速掘进。为了给生产业务科室及采掘队组提供详尽、准确的断层参数，保障矿井的安全生产，断层参数的勘探工作显得尤为重要。

1 “三角煤”探测法

“三角煤”是指在掘进巷道剖面图中煤层的赋存由于断层的存在产生断裂，断层面与断层上盘（或下盘）煤层顶底板及巷道掘进迎头工作面组成的三角区域。

具体探测方法阐述如下：巷道掘进过程中（假设巷道沿底板掘进）遇到前方煤层底板断裂。可以在掘进工作面迎头处垂直向下施工底板勘探钻孔，钻孔岩性变化为岩-煤-岩。巷道沿底板掘进剖面图，见图1。可判断该断层倾向与掘进方向相反，进而确定该断层为逆断层。根据钻孔的深度及反渣情况大致确定断层在施工钻孔处的落差。根据底板的断裂延伸趋势大致判断该断层的走向。有时也可以根据巷道两帮揭露的断层情况通过水平拉线，测量准确的断层走向。

当掘进过程中（假设巷道沿底板掘进），遇到前方煤层底板突然抬起。可以在掘进工作面迎头斜上方，施工勘探钻孔，若钻孔反渣一直为岩粉，可适当增大钻孔角度。当钻孔岩性变化若为煤-岩-煤时巷道沿顶板掘进剖面图，见图2。可判断该断层倾向与掘进方向相反，进而确定该断层为正断层。钻孔施工过程中根据钻进的煤、岩深度，钻孔角度，本盘煤层倾角，再结合煤层厚度，可以绘制该断层的预想剖面。

掘进过程中还可能会遇到巷道沿顶板掘进；断层倾向与掘进方向相同以及巷道沿给定坡度施工等其他情况，探测钻孔的岩性变化会各不相同。具体问题应当结合实际具体分析。“三角煤”的探测方法的具体应用此处不再赘述。高河矿煤厚6～7.3 m,厚度稳定。倾角小（0°～8°），属厚层近水平煤层。经过“三角煤”探测法后，结合钻孔数据，岩性变化，根据煤层厚度大致一致原则（包括断层面附近），可绘制断层区域预想剖面。

2 Fe110断层探测的实际应用

2.1 E1310工作面概况

E1310工作面位于高河矿井东一盘区北部。该工作面整体为单斜构造，西低东高，煤层倾角+2° ～+7°，煤层平均厚度6.7 m。切眼长度300 m，顺槽长1 000 m。开采煤层为二叠系山西组3号煤层。伪顶为厚0.1～0.4 m灰黑色，薄层状，水平层理，局部含炭质碎屑泥岩。直接顶为厚3.85～4.07 m的灰黑色-暗灰色，薄-中厚层状，夹细砂条带，水平层理砂质泥岩-泥岩。直接底为厚0.44～1.16 m的深灰色，薄-中厚层状，含植物化石，含砂岩包体的粉砂岩。

2.2 Fe110断层揭露概述

E1310进风顺槽掘进工作面揭露Fe110断层情况；当时该工作面迎头见夹矸厚1.63～3 m,白色砂岩，硬度大。巷道自断面见岩以来已掘进3.6 m。E1310进风顺槽工作面素描展开图，见图3。

2.3 Fe110断层钻探情况

首先利用风钻向迎头砂岩下部煤层打钻施工1号孔，角度为-25°，钻探至1.5 m处见岩。确定了掘进前方砂岩下的煤层在前方处尖灭。然后退后工作面3.6 m(揭露岩石时的位置)、5 m分别施工2号、3号孔分别探测顶板煤厚，结果均为2.5 m（巷高4.2 m，巷道沿煤层底板掘进）。得出2号、3号孔施工区域煤层赋存完好区域仍未本盘煤层。根据现场勘探发现迎头矸石为深灰色的粉砂岩，硬度大,并非平时煤层中夹矸（黑色泥岩，硬度很小）。另外此处煤岩交界面发现有明显的扭曲错动及牵引现象。推断迎头砂岩并非夹矸而是由于断层导致煤层底板抬升。粉砂岩下的薄煤层为断层上盘煤层受到挤压应力导致煤层分叉。随后，为验证该推断，采用“三角煤”的探测法施工勘探钻孔。在工作面退后8 m的位置，向顶板施工倾角为+20°的4号孔，该孔穿越煤层厚度为9 m，之后为全岩钻进，累计孔深21 m。钻孔岩性为煤-岩。5号孔首先穿越煤层厚度为3 m，之后为穿越岩层3.5 m,随后又见煤，穿越煤层2.5 m后，又见岩。继续钻进，为全岩，累计孔深19 m。（岩性为煤-岩-煤-岩）。根据巷道两帮揭露的断层情况，通过水平拉线，确定了断层走向。最后实地丈量了断层的落差及倾角。至此勘探过程结束。上井后通过内业处理，根据现场实际钻探情况绘制了Fe110断层的预想剖面，见图4。随后，生产业务部门根据我地测人员给定的断层参数及预想剖面，制定了相应的过断层方案，顺利的通过了Fe110断层区域。

3 结论

1）“三角煤”探测法一般适用于落差小于煤层厚度的小断层。对于落差比较大的断层可结合物探仪器与钻探手段相结合的方法。实际施工钻探钻孔时需选用钻机功率与扭矩比较大的钻探设备。

2）为准确探明断层参数须将煤厚探测与“三角煤”探测法有机的结合。

3）施工探测钻孔时，钻孔角度和钻孔内的岩性变化及变化深度应当及时记录，为后续绘制断层预想剖面提供准确的原始探测依据。

4）由于受到断层作用的影响，断层面附近煤层可能出现分叉，需结合煤层夹矸、煤层层理、是否有牵引和扭曲错动等断层标志认真分析。判别此类断层性质及参数时应当结合实际具体问题具体分析。

[1]王彦辉，王欢，李纲，等.小断层的识别方法[J].大庆石油地质与开发，2000,19(5):31-32.

Detecting Small Faults with Triangular Coal in Goahe Mine

GAO Wei
(Shanxi Gaohe Energy Co.,Ltd.,Changzhi 046000,China)

Small faults affect normal driving.Triangular coal is one of effective methods that could precisely detect the properties and parameters of the small faults.The paper systematically illustrated the method with the Fe110 fault in E1310 working face in Gaohe Mine.

fault;drilling;coal thickness;triangular coal

TD823

A

1672-5050（2015）02-0016-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.02.006

（编辑：薄小玲）

2014-10-28

高伟（1986-），男，山西晋城人，大学本科，助理工程师，从事矿井地质工作。