矿井生产中断层的分析与预测

高田娃

断层破坏了煤层的连续性和完整性,准确的分析、预测未采掘区域断层的切割与延伸情况对矿井安全生产具有重要的意义。在此分同一煤层断层的分析与预测,不同煤层断层的分析与预测,利用岩巷资料对煤层中的断层进行分析与预测,岩巷遇断层的分析与预测及同一水平巷道遇断层的分析与预测等五种情况进行了概括与总结,对矿井采掘生产中断层的预测、预报具有指导意义。

断层;断煤交线;分析与预测

矿井地质构造是影响煤矿生产建设最重要的地质因素,包括褶皱、节理和断层。由于断层破坏了煤层的连续性和完整性,在井巷中较难预测与控制,因此断层是矿井地质构造的研究重点。根据已知断层资料预测未采掘区域断层的切割与延伸情况对确定巷道掘进方案,保证矿井安全生产具有重要的意义。

1.同一煤层断层的分析与预测

该方法指沿同一煤层掘进的巷道,根据已施工的巷道揭露断层,预测其他未采掘区域断层的位置。准确绘出断煤交线是同煤层断层预测的关键,具体可采用以下几种方法。

实测法[1]。对于落差不大的断层,在巷道中能同时观察到断层上下盘的断煤点,应用该方法比较方便。如图2所示,首先在巷道两帮找出断层与同一盘煤层底板的两个交点a与b,然后用线连接两点,用罗盘测量线的倾伏向和倾伏角,即为断煤交线的方向。

剖面法。在巷道的剖面图上标出煤层底板断煤点ab与cd然后按各断煤点至测量控制点的水平距离L1、L2、L3、L4,然后将它们绘在图上,连接ac与bd,则ac即为上盘断煤交线,bd即为下盘断煤交线。

2.不同煤层断层的分析与预测

煤层开采后,采掘区域的断层已基本控制,根据已开采煤层的断层资料可以分析、预测上部或下部未开采煤层的断层位置,为未开采煤层的工作面设计与施工提供技术指导。

如图4所示为已开采的煤层,F32断层在8煤采掘过程中已查明,现要求分析并预测F32断层在6煤位置,以便指导工作面的设计与施工。具体步骤如下:

绘制8煤层揭露的F32断层面等高线。在8煤底板等高线图上连接标高-520m的两个断煤点,得F32断层面-520m等高线;连接标高为-540m的两个断煤点,得F32断层面-540m等高线,并采用内插法绘出断层-560m与-580m等高线。

投绘断层面等高线。将根据8煤底板等高线绘制的F32断层面等高线严格按照坐标绘到6煤底板等高线图上。

修改6煤底板等高线并绘制断煤交线。根据F32断层以西8煤实测走向修改6煤-560m和-580m底板等高线,求出6煤修改后的下盘煤层底板等高线与同标高断层面等高线的交点,连接两点得到下盘断煤交线。

由F32断层以东8煤实测走向修改6煤-570m和-590m底板等高线,求出6煤修改后的下盘煤层底板等高线与同标高断层面等高线的交点,连接两点得到上盘盘断煤交线。

6煤巷道施工时,掘进至断煤交线的位置即为预计巷道揭露断层的位置。

3.利用岩巷资料对煤层中的断层进行分析与预测

根据岩巷揭露的断层的位置、标高、产状、性质,将岩巷中的断层推测到煤层中,绘出断煤交线,得出断层预计位置,具体做法如下(见图5):

投绘断层位置。如图6,东一轨道大巷沿269跋蛭骶蚪过程中揭露FS19断层,将该巷道中见断层的位置及断点,按照坐标投绘到13-1煤层底板等高线图上。

编制断层面等高线。根据断层揭露点的标高和断层产状,采用与13-1煤层底板等高线一致等的比例尺(1:1000:)和等高距(20m),用计算法求出断层面等高线的平距,在煤层底板等高线上绘出断层面等高线。

绘制断煤交线。根据FS19断层以东岩层的实测走向,修改13-1煤底板等高线,求出13-1煤修改后的下盘煤层底板等高线与同标高断层面等高线的交点,连接两点得到下盘断煤交线。

根据FS19断层以西岩层的实测走向,修改13-1煤底板等高线,求出13-1煤修改后的下盘煤层底板等高线与同标高断层面等高线的交点,连接两点得到下盘断煤交线。

断煤交线及底板等高线修订后即可对其他巷道沿13-1煤施工提供指导。

4.岩巷遇断层的分析与预测

利用已知断层的位置、标高、产状、性质,编制断层面等高线,设计巷道与断层面等高线上相交的位置即为巷道遇断层的位置,具体做法如下:

根据已知断层编制断层面等高线。编制断层面等高线时要与岩巷工程平面图比例相同及合适的等高距,用计算法求出断层面等高线的平距。

投绘断层面等高线。将断层面等高线严格按照坐标、参状投绘到岩巷所在的采掘工程平面图上,岩巷将与断层面等高线不同的高程线相交,根据岩巷标高确定与断层面同一标高高程线相交的位置,该位置即为岩巷过断层的位置。

5.同一水平巷道遇断层的分析与预测

该方法指根据一条巷道掘进揭露的断层预测同一水平其他巷道掘进时揭露断层的位置,具体做法是将巷道1揭露断层沿走向延伸,与巷道2相交的位置即为巷道2掘进时见断层的位置。

如图6所示,东一胶带大巷掘进较快,先揭露FS19断层,采用上述方法准确预测了东一回风大巷见断层位置,保证了巷道的安全揭煤。

断层是矿井地质构造研究的主要内容,它影响矿井的开拓部署、掘进效率及安全生产条件。准确的分析、预测未采掘区域断层的切割与延伸情况对矿井安全生产具有重要的意义。

分不同情况对断层的分析、预测进行了概括与总结,对矿井生产过程中断层的预测预报具有一定的指导意义。

[1]龙荣生.矿井地质学.北京:煤炭工业出版社,1991