综采工作面隐伏断层预测技术研究

张宇

（四川煤炭产业集团芙蓉公司四川珙县644501）

综采工作面隐伏断层预测技术研究

张宇

（四川煤炭产业集团芙蓉公司四川珙县644501）

随着综合机械化的发展,煤矿对综采工作面隐伏断层的超前预测提出了更高要求。然而，传统的地质方法难以满足现有要求,物探也存在自身难以克服的问题。笔者长期从事矿山地质研究，通过对矿井地形地貌、地质构造和地应力分布规律分析，利用综采工作面隐伏断层切面参数收集并用地质软件分析模拟，提出了一种隐伏断层拟合、推演延展情况的预测方法。

隐伏断层预测模拟综采工作面

0　前言

珙泉煤矿隶属于四川煤炭产业集团芙蓉公司，为全资国营煤矿，位于宜宾市珙县县城南东，距县城约15km的珙泉镇。由于矿井地质条件复杂，隐伏断层呈阶梯状发育，使得工作面煤层、顶底板上下错乱，煤炭开采存在开采难度大，煤炭质量低，开采推进缓慢，工作面发火威胁大，机械损耗严重等等问题。

1　矿区地形地貌

矿区地处四川盆地向云贵高原的过渡地带，地势呈西南高东北低，地形较为复杂，山峦起伏，沟谷纵横，山势较陡，冲沟狭窄，地形坡度10°～45°，局部有陡崖、陡坡。矿区内山脉与沟槽呈北西～南东向平行展布，形成由北西向南东的两谷、两山地形，山脉呈北坡陡，南坡缓，属于中山地貌区。

2　矿区地质构造

从区域构造位置上看，矿区位于四川盆地川东坳陷带赤水坳褶南西段与娄山坳陷带筠连坳褶北西段的接合部。区域内主体构造为珙长背斜，该背斜为缓倾斜单斜构造,地层倾角为12°～30°。

通过调查分析表明，矿区范围内地层走向由近东西向，转到北西—南东向，再到近南北向，形成弧形弯曲。而矿区构造体系受由北而南的主应力方向挤压，形成了东西向构造体系，同事由于又受南北向主应力及力偶扭动力的水平侧压作用，使矿区内构造具有各构造体系特征，最终形成向北突出的弧形构造群，具有较明显顺时针压旋特征。

3　矿区煤系地层

通过对地质钻孔资料分析得知矿区含煤地层为二叠系上统宣威组（P3x），属海陆过渡的三角洲、沼泽相沉积。煤系地层自上而下划分为C煤组（第三段）、B煤组（第二段）、A煤组（第一段）。其中第二段(B煤组)为矿区主要含煤段，含煤地层岩性以灰色、深灰色薄层泥岩、砂质泥岩夹煤层为主，少量细砂岩和粉砂岩。

4　隐伏断层预测技术研究

4.1隐伏断层研究的内容

（1）隐伏断层密度、位置、落差及延伸长度。这是几个关联性比较强、煤矿生产中最关心的问题,主要通过探测手段来解决,预测方法也有一定的意义。

（2）断层产状包括走向、倾向和倾角。一般来说,走向低角度断层对生产影响较大,倾向高角度断层影响较小。

（3）断层性质。包括压性(剪性)和张性,对断层的构造应力研究有重要意义,可以通过井下实际观测来确定。一般认为逆断层、平移断层为压性,正断层为张性。但理论和实际研究均表明,正断层有剪性和张性两种力学性质,并以剪性为主。剪性正断层的构造特征总体上为压性,但也表现出一定的张性特点。

4.2隐伏断层研究的方法

总体上包括探测和预测两种。探测方法（比如三维地震技术）虽然可以有效地查明探测区内落差>3m～5m的隐伏断层,但对落差更小的断层效果却不明显。而预测方法可以预测包括落差<3m～5m的小断层及顺煤层断层等,与探测方法所揭示的断层规律恰恰形成一种互补的特征。

5　隐伏断层预测技术应用

通过前期的调查研究弄清了珙泉煤矿地形地貌、地质构造以及断层特点等等，为隐伏断层预测研究奠定了理论基础，为此在2283综采工作面实施了隐伏断层预测的研究与应用。

5.12283工作面情况简介

2283工作面开采B4煤层，工作面对应地表标高为600--800m，巷道距地表埋深为382--538m。从煤层开采揭露的资料分析，该工作面正断层较为发育,且应力主要集中在NW和SW。可以预测工作面在开采过程中煤层受断层的影响将造成煤层成阶梯状，对工作面的回采及顶板管理带来一定的难度；在工作面施工范围内，预计有落差大于2m以上的断层存在，对煤层倾角及走向产生影响，煤厚变化异常及受逆断层影响造成煤层重复，局部地段受断层影响C1和B4有合层倾向，造成层间距变薄，瓦斯变化异常及煤层缺失等现象。

5.22283工作面隐伏断层预测

从工作面开采过程中揭露的隐伏断层情况来看，严重影响了工作面正常开采的共计有7条。

为此，只选择其中一条F隐伏断层跟踪调查，并收集相关数据资料结合前期调查对该断层的延伸情况进行模拟预测。首先，通过收集工作面在开拓布置时揭露的断层、裂隙等参数，利用地质行业Dips软件将各揭露的参数录入，分析生成断层极点投影及应力分布图。其次，通过数字软件模拟断层受力分布，在应力集中区F隐伏断层de段裂隙发育，de外缘两翼呈发散性收敛。最终预测F隐伏断层在工作面沿走向再推进30米将逐渐尖灭。

6　结论

通过对综采工作面隐伏断层预测技术的调查研究及实施验证，证明了结合矿区地形地貌特点、构造应力分布、控煤构造样式以及断层发育特点等等因素，利用工作面隐伏断层各参数进行分析和软件模拟，能较为准确地预测隐伏断层的发育特点和延伸趋势，对综采工作面采场管理和采高控制，提高煤炭质量，降低治灾成本，减少机械损耗等等有很好指导作用。

P612[文献码]B

1000-405X（2015）-7-220-1

张宇（1983～），男，四川煤炭产业集团芙蓉公司地质测量部工程师，研究方向为矿山资源管理、地质灾害监测与防治、矿山水文地质研究，矿山瓦斯地质研究，矿山地质研究等。

[1]崔洪庆.煤层巷道小断层预测的空间解析几何方法〔J〕.阜新矿院学报，1992.

[2]龙荣生.煤矿中小构造预测的方法与途径〔J〕.矿井地质,1987.