掘进中的断层判断与处理

2018-12-06聂其能淮南矿业集团色连二矿

新商务周刊 2018年19期

文/聂其能，淮南矿业集团色连二矿

1 前言

某煤矿矿井内已探明的大型断层(垂直断距大于40m)只有5条,但落差小于5m的断层较多,对矿井巷道掘进影响较大。随着生产水平的延伸,矿井地质条件越来越复杂,掘进过程中遇断层几率也越大,正确识别断层类型,对保证该矿正常掘进施工显得尤其重要。由于地质条件的复杂多样性,运用单一方法很难判断断层的特性,本文结合该矿掘进,运用多种方法,对在实际生产过程中断层的识别与判断进行了综合分析。

2 断层描述

在井巷掘进过程中，发现只要存在这些现象之一：巷道中出现煤岩层层序重复或煤岩层缺失；巷道中发现煤岩层错位，煤岩层产状发生激烈变化；巷道内发现煤岩层的特征(如：厚度、光泽、硬度、煤岩成分)发生变化等，通常预示着有断层出现.

2.1 断层位置

通常是通过断层附近的测量点或井巷开口点的位置来确定断层面的具体位置.

2.2 断层落差

断层落差指的是断层两盘同一煤层之间的标高差.如断层的落差不大，在巷道内断层的两盘均见同一层煤，可以用尺直接量断层的落差.如断层的落差大，通常是通过生产勘探法或作图法分析断层落差.

2.3 断层面

主要描述断层面的形态特征是张性状还是压性状，断层面的受挤压状况.断层面两盘的擦痕，牵引，伴生小断层的发育情况，两盘的煤岩层特征，煤岩层组合关系等.断层面的产状确定，在现场可直接用地质罗盘测量断层面的走向和倾向.

2.4 断层带

主要描述断层带的宽度及变化情况，破碎带充填物的岩性特征，碎裂块状的大小排列及胶结情况.

3 断层判断

确定断层的性质和落差是确定巷道掘进方向首要的基础工作,其断层判断方法可分为直接法和间接法。

3.1 直接法

通过总结,在实际生产过程中确定断层的性质和判断断层落差的直接方法通常有以下几种∶

3.1.1 伴生派生构造判断法。断层面附近常伴生派生一些小型及微型的次生构造,在成因上与断层有联系,在分布上与断层相伴,它们既可以作为断层存在的标志,也可以作为判断断层的性质。

3.1.2 标志层对比法。所谓标志层就是容易辨认的特点,而且分布广泛,层位较为稳定的煤岩层。

3.1.3 煤岩层对比法。根据巷道揭露的断层两盘的煤岩层位岩性来确定断层的性质,寻找断失的煤层。

3.1.4 煤层特征对比法。各个煤层的厚度、结构和物理性质具有不同的特征,可以利用厚度大小、夹石层数、出现的部位和形态或夹有特殊类型的煤作为对比,利用煤层本身特征,可以直接识别层位。

3.1.5 煤岩层组合特征对比法。在矿区范围内,煤岩层组合特征比较明显时,煤层与标志层的组合关系进行煤层对比,可利用层间距进行煤层对比寻找对盘煤层。

3.1.6 生产勘探法。a)在断层性质已确定,而落差不能确定的时候,采用巷探。b)在落差和性质都不能确定的时候,在生产中又需要先查明断层的性质和落差才能确定巷道的掘进方向时,采用钻探。

3.1.7 古生物化石层对比法。通过古生物化石的组合特征可确定煤层的层位,采用古生物化石层对比,也可以解决寻煤的基本问题。

3.2 间接法

结合其他学者的研究成果和实际经验,在实际生产中确定断层的性质及落差的间接方法有以下几种∶

3.2.1 作图分析法。当遇到大断层时,可充分利用各种矿图,将新揭露的断层位置点画在图上,根据断层的产状进行上下左右的对比连接,推断新断层的性质和落差及延伸长度。

3.2.2 反射波法。依据波动理论,当波在传播过程中遇见断层时,发生反射,其发射波的能量、频率和相位均发生变化,利用这些变化特征可以判断断层类别。

3.2.3 规律类推法。在小区域范围内,在同一构造应力作用下形成的成组派生小断层的性质与同生的主断层的性质相同。

3.2.4 专家系统法。专家系统是一个智能计算机程序系统,其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验,能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。

4 过断层的方法

主要根据断层和巷道掘进方向、断层的性质、落差大小、巷道的用途、运输方式等综合考虑处理断层.一般采用改变巷道的掘进方向或改变巷道的掘进坡度方法处理断层.

4.1 改变巷道的掘进方向

当工作面的运输巷遇到落差大于3～5m的断层，如已掘的运输巷长度符合正常生产的工作面运输巷长度，可把断层作为回采工作面的自然边界处理，巷道不过断层，退后一定距离(留一定煤柱)沿煤层作切眼.如本矿4441运输巷，沿四煤走向掘进到400m处，遇一垂直断距为6m正断层，根据现场条件和理论计算，巷道退后10m，改变方向，沿四煤顶板掘进作切眼布置工作面.如已掘巷道长度不够满足生产需要，巷道过断层后需改变掘进方向寻找煤层，如44采区的4443运输巷掘进100m时，遇到垂直断距H=5m的正断层，由于断层附近围岩不稳定，处于应力集中区.