煤矿采区断层对开采影响的程度定性分析

李四忠

摘要：煤矿开采的过程中出现断层对于煤矿开采的效率与安全性都会有影响。在我国绝大多数约的煤与瓦斯突出和矿井突水淹井事故是由断层引起的，所以对断层构造的分析与研究对煤矿安全生产和矿难的防治有很大的意义。本文通过对煤矿开采区断层的分析以及对开采的影响，找出一定的规律，能够预测、分析出煤矿开采区断层的走向等，制定一个安全合理的开采方案，达到安全开采的目的，避免事故的发生。

关键词：煤矿断层；分析；影响程度；预测

一、引言

在煤矿开采行业中，首先要做注意的就是安全问题，还有开采的速度，煤矿开采区断层这种地质最容易影响开采的速度，不过没有提前制定合理的防治措施，严重时很容易造成井突水淹井等矿难。一些小的断层很难预测，不能提前做好防治工作，这些中、小型的断层还直接对巷道的掘进与回采产生了影响，而对于一些比较大的断层，一般在井田勘探的时候就发现了，这时就可以在开采前的设计中将这一因素考虑进去。这些大的断层对煤矿开采的影响更加的大，所以在开采前一定要将这些断层查明，不管是大断层还是小断层，然后制定合理安全的开采方案。

二、对断层落差与走向规律的分析

由于地壳岩层因为受力到达一定的强度后发生破裂，并沿着破裂面有明显相对移动的构造就是断层。煤岩层产生断层的区域是地质应力作用较强烈的位置，使煤岩层不能保持很好的完整性，而且断层地质一般都有导水性同时也是气体的通道，如果没有提前查明很容易造成水害事故或者瓦斯中毒事故。在遇到不好预测的小断层的采煤工作时，煤矿开采的效率就会大大降低，而且灰分、成本也增大了，如果不能很好的分析出断层的走向与落差就有可能要停工，甚至造成严重的安全事故。因此，煤矿企业要想提高生产的安全性与生产效率，通过对小断层的规律进行分析来预测断层对煤矿开采的影响程度是非常有必要的。

三、对断层与走向长度分析的方法

（1）断层三类分析法。通过钻孔然后发现的断层资料综合地质力学和地质成因研究地层规律就是地质分析法；而通过三维地震和电法勘探来探测断层的方法就是物探方法；最后统计分析法也是最新的方法，它是通过对已有小断层资料的统计分析，然后找出规律，在根据找出的规律对准备开采的区域的小断层进行预测。以上就是目前现有的对断层与走向长度的分析方法，在地质分析法、统计分析法以及物探分析法这三类分析方法中，统计分析法还是很适用于对小断层的分析预测的，而物探方法对一些大、中型的断层探测分析还是挺不错的。

（2）分析研究断层落差、走向长度与总体频率的方法。通过发现在生产过程中出现的断层，按其走向长度及其间距对落差分别进行研究、分析，然后经过一系列的计算得出小断层出现的频率，最后就可以根据以上数据建立数学统计关系。假如了解了工作面出现断层的总数的时候，然后就可以根据数据预测断层落差以及走向长度下断层指数的期望值，这样就可以预测工作面内断层对开采的影响程度了。

（3）对断层走向长度与落差分析的方法。我们想要成功的预测断层的延展区域，就可以通过找出断层长度与落差的统计关系，然后利用落差成功预测。因为断层的走向长度和落差直接决定了断层的区域大小以及对煤矿生产影响的大小，断层走向长度如果比较小，那么煤矿生产受到的影响也就会越小，反之，受到的影响就会越大。为什么说利用落差进行预测呢？因为小断层的落差在进行煤矿勘探以及开采时就会被了解清楚，但是走向长度不能够很好的确定。

（4）对断层落差与裂隙密度的分析。断层附近顶板的裂隙密度大小受到了断层落差大小的影响，可以说，断层落差越大裂隙密度也就越大。随着裂隙密度的增大，顶板就会越破碎。很多的煤矿矿井都有这种情况。有的矿井煤层顶板正常的区域，裂隙条数一般在9条/m以下，当接近比较大的断层的地方裂隙的密度也会随着增多，挨着断层的地方甚至有15条/m以上，裂隙方向大都与断层方向平行。根据收集的有关巷道断层及其相邻顶板裂隙的资料，总结、并经行回归分析，得出公式如下：H=-0.79+0.106N式中：N—为断层附近10m内的顶板裂隙密度，条/m；H—为断层落差，m。当H=0时，N=7.5条/m；当N>im时，N>12条/m。

四、分析断层走向的意义及方法

1、研究断层走向的意义

煤矿企业在生产过程中要在安全的前提下不断提高工作效率，而导致工作效率降低，甚至引起安全事故的主要原因就是断层，断层的走向直接影响了煤矿的开采进度。因此，如果我们提前分析研究了断层的走向，就可以调整开采的走向，提前制定出一个合理的开采方案，减小断层对煤矿开采的影响。比如提前预测出了工作面小断层走向，这样就可以提前把工作面与小断层走向的夹角调整成对煤矿开采影响最小的角度，能有效的提高煤矿开采的效率。中型以上的断层一般在做提前工作的时候就已经被了解清楚了，但是一些小的断层只有在进行开采的时候才能发现。所以，我们要想提前预测小断层的走向，必须要分析出开采区中型以上断层和小断层的走向关系，这样就可以通过容易发现的大、中型断层预测小断层的走向，提前制定准确安全的开采方案。

2、断层走向分析方法

想要准确的预测区域断层走向对开采的影响程度，就必须得很好的估算出断层的走向，虽然现在统计的方法很多，但是都存在一定的漏洞。所以实现采矿区域断层间的关系和预测不是那么容易，要对其不断的研究分析，找出更好更准确的方法。现在主要通过对断层走向的频率分布分析，用直线直方图等方法表示出来；小断层走向及小断层与大断层走向间关系统计分析这样的方法进行研究分析。

五、断层对开采的影响

通过上述分析我们知道断层对煤矿开采的影响很大，但是不同的断层对煤矿开采的影响也有所不同，在细化一下，断层的走向及落差等特点对煤矿开采的影响又有不同，下面我们分别分析一下。

1、落差与煤厚。落差与煤厚决定了断层落差的大小，落差与煤厚的数据之比得出的值越大断层落差越大，煤厚越小这个比值越大，断层的落差就越大，对煤矿开采的影响也就越大。在煤矿开采时，如果厚度小于或者等于支架的最低高度，这样支架不容易移动，对煤矿的开采影响很大，如果厚度大于支架的最低高度，支架容易移动，但对煤矿的开采影响很小。

2、断层走向与工作面之间的形成的角度。当其夹角特别小的时候，也就是断层走向与工作面基本平行的时候，其顶板破碎面积比较大，压力都集中在顶板上，导致支架不容易移动，这种情况下对煤矿的开采影响最大。反之，其顶板破碎宽度比较小，对煤矿开采的的影响也会比较小。所以，断层走向与工作面的夹角小于20度的时候，断层对开采影响比较大；当夹角大于20度小于65度的时候对煤矿的开采影响也比较大；当夹角大于65度到90度的时候，对于开采影响很小，但是这种断层有时会对采面长期正常生产有影响，也要注意。

3、断层走向长度和面积。断层的长度用I表示，面积用s表示，断层走向长度与面积的比值用u表示，所以当断层走向长度越大，断层面积越小的时候，对开采影响肯定是越大的。而且我们要知道顶板的岩性软硬也关系着断层对开采影响的程度，当比值u较大，顶板岩性较软时过断层较容易。但是要注意的是如果岩性过于软，顶板就会很难控制，这样对开采也会有影响。

六、结束语

综上所述，煤矿在生产的时候，对其出现的断层还有断层对开采的影响程度进行研究分析是十分重要的。通过一系列的分析研究，制定出一个比较安全合理的开采方案。

参考文献：

[1] 陈江峰，胡诚；煤中断裂分布的分形特征[J]；煤田地质与勘探；1999年01期

[2] 何俊，冯雨；焦作矿区突出分形区划研究[J]；煤矿安全；2000年06期endprint