断层、陷落柱构造对煤矿生产的影响研究

2016-04-14许明保马相霞

地球 2016年2期

关键词：施工队矿井断层

■许明保马相霞

（山东省煤田地质局第四勘探队山东潍坊261206）

断层、陷落柱构造对煤矿生产的影响研究

■许明保马相霞

（山东省煤田地质局第四勘探队山东潍坊261206）

井下作业是煤矿生产的重要方式，但是由于作业环境的特殊性，井下作业会受到断层、陷落柱等地质构造的影响，使得煤矿生产的进度、效益及安全性面临极大挑战。鉴于此，本文对断层、陷落柱的地质构造进行简要介绍，分析了断层、陷落柱对煤矿生产的具体影响，最后提出针对性的解决对策，以期为当前的煤矿生产活动提供一些借鉴和参考。

断层陷落柱煤矿生产

在地壳中，断层和陷落柱的地质构造十分复杂，其种类繁多、形态各异、分布广泛，能够对煤层起到保存和破坏的双向作用。在煤矿井下生产中，必须加强地质工作，加大对断层和陷落柱的地质构造研究，妥善处理煤矿生产中出现的问题，使矿井建设沿着高质高产模式发展。

1　断层、陷落柱的地质构造简介

1.1断层的地质构造简介

断层是指岩层受力出现破裂，且破裂面两侧岩体发生明显位移的地质构造运动。它不仅会影响当地地质结构的发育，而且还会阻碍建筑工程的建设和一些区域性矿井的生成。断层在井下的特征具体表现为地层上下产状发生明显变化、古生物组合突然发生改变，以及地层剖面出现缺失和重复。

1.2陷落柱的地质构造简介

由于煤层中往往存在大量的石灰岩，这些石灰岩在经受地下水的长期溶蚀后，形成溶洞发育，且随着时间的推移，洞穴越来越大，最终使得溶洞和覆盖在上面的煤炭层发生陷落，形成陷落柱。陷落柱主要由塌陷的岩石碎块组成，这些岩石碎块形状不一、棱角分明。井下陷落柱的形态极具特色，通常是一个上大下小，呈圆形或不甚规则的椭圆形柱状体。陷落柱的大小也不相同，最小的陷落柱直径仅有几米，最大的却可达数百米。

2　断层、陷落柱对煤矿生产的影响

2.1断层对煤矿生产的影响

2.1.1使矿井作业面临更多风险

由于受到断层的影响，煤层及周边的岩石遭到严重破坏，导致矿井经常发生冒顶、偏帮等事故，使巷道的掘进和支护的施工难度大为增加，不利于煤矿工作的正常开展，给煤矿安全生产带来了巨大挑战。

2.1.2影响井田和采区的划分

当断层的落差大于煤层的厚度时，煤层将被断层完全断开，这会破坏煤层的连续性，使采区内的煤田按照断层的位置互相分开。同时，由于断层附近的煤炭难以进行开采，使得煤炭的储量也大大减少。

2.2陷落柱对煤矿生产的影响

在陷落柱集中发育的地区，地层中的煤层及其周围的岩层都会遭到严重的破坏，这给煤矿的正常生产带来严重的负面影响，具体表现在以下几个方面：

2.2.1损害煤炭生产的经济效益

陷落柱的出现，将会导致井巷的建设工程、采区的划分和煤炭资源的质量都受到巨大的影响，同时还会对煤炭的开采工作产生阻碍，降低煤矿生产的高效性和安全性，从而对煤矿生产的经济效益造成影响。在煤矿开采过程中如果能够及早发现陷落柱的存在，并采取有效的治理措施，可以大大减少其带来的不利影响。

2.2.2降低煤矿开采效率

巷道开拓是煤矿生产前的重要准备工作。如果在开拓过程中遇到陷落柱，施工队伍为避免运输巷道转弯，给后期工作带来不便，往往会选择按照原设计图纸施工，这给运输巷道的维护带来了巨大的困难，并且使巷道维护的成本大为增加。

3　煤矿生产中断层、陷落柱的处理办法

3.1煤矿生产中断层的处理

生产队伍在煤矿生产中遇到断层时，可以根据不同的断层情况，采取针对性的处理办法。具体如下：

（1）平巷过断层。当煤层平巷遭遇斜交断层时，若断层面上的岩石带压力不大，并且附近也没有水和瓦斯的威胁，施工队可以沿断层继续掘进，进入另一侧煤层。但是，如果断层附近岩石破碎、压力较大，且存在水、瓦斯的威胁，施工队应在巷道穿过断层后，使巷道与断层面保持一定距离，并平行断层走向开掘石门，进入另一侧煤层。

（2）倾斜巷道过断层。施工队在倾斜巷道开采煤矿时遇到断层，可以根据生产的需要以不同的形式穿过断层。当断层落差较大时，为了防止出现少掘巷道和丢煤的情况，施工队可以开掘石门进入另一侧煤层。当煤层落差较小时，施工队可以结合实际情况采取挑顶、挖底等方式穿过断层。

（3）回采工作面过断层。在煤矿回采过程中遇到断层时，施工队一方面要加强支护工作，缩小控顶距，用斜撑支撑整个断面；另一方面要分层开采厚煤层，不断调整分层采高，以达到穿过断层的目的。

3.2煤矿生产中陷落柱的处理

（1）井下陷落柱的征兆。陷落柱在井下巷道具有十分明显的特征，具体表现为小断层增多、裂痕增多、矿井水量变大、煤层出现氧化现象以及煤岩层产状发生明显的变化。生产队伍要提高对井下陷落柱征兆的认识，在遇到类似情况时，就可以及时发现陷落柱并采取有效措施。

（2）陷落柱的预测及探测。地质勘查工作是煤矿开采的基础准备工作，在勘查工作中要坚持超前查明地质构造的工作思路。根据矿井的开采生产计划，提前安排超前物探工作，结合矿区的具体情况和陷落柱的分布规律，总结出陷落柱的预测方案。并且利用多种有效的物探方法，通过无线电波、地震波等探测井下状况，在物探可疑区域前设置好警戒线，在陷落柱集中地带加强顶部压力状况预测，防止矿井坍塌事故。

（3）陷落柱的处理。在矿井设计时，应尽可能将陷落柱留置于煤柱中，这样可以减少煤炭资源的损失，同时也能保障煤矿生产的安全。如果是掘进巷道时遇到陷落柱，应当分情况进行处理：对于回风巷，可以采取绕过的方法，顺便探明陷落柱的具体分布情况；对于无法避免的主巷道，则坚持原设计方案，直接穿过陷落柱，但要注意做好水和瓦斯的防范工作。