浅析掘进巷道遇断层后的找煤方法

刘作淮

摘  要：“地层是基础，构造是关键”是每一位地质工作者都深知的找煤精髓。针对当前各矿井现场实际断层构造发育，造成矿井主采煤层在空间上不连续和不稳定，且随着开采时间，矿井资源量日渐减少、“三量”的不平衡、采煤接替紧张等地质问题，故在当前资源紧缺的情况下，掌握一套行之有效的找煤方法，寻找断失翼煤层及新增储量，对巷道的掘进布置、资源的充分利用和延长矿井的服务年限，均具有重要的意义。

关键词：层位;断层;断失翼煤层;找煤方法

中图分类号：TD163     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2016）03-0179-02

一对矿井是否有资源是决定矿井是否发展的关键因素之一，因矿井开采年久、地质构造复杂、煤层稳定性差等地质因素的影响，使目前许多矿井都面临资源紧缺的严重问题，故加强地质找煤和对断层性质、断距的研究，寻找断失翼煤层，是对资源的充分利用和延长矿井服务年限有着重要意义。

1  地层新老关系对比法

1.1  标志层对比法

标志层对比法，即过断层后所揭露的层位，为该矿井地层的特征层位，能够反映其地层在柱状图中的位置，进而判断断层性质和地层断距的一种方法。

福建煤电某煤矿，延二采区+100水平沿37#煤跟煤掘进时遇一断层，因过断层之后另一盘揭露一层煤线，其顶板岩性为黑灰色稍具丝绢光泽的泥岩且含少量黄铁矿、结核及顶板动物化石丰富。通过与柱状图结合进行综合分析，确定该煤线为37#煤以下18 m处的一个特征层38#煤。进而确定该断层地层断距约19.5 m。最后通过打反眼，成功的找到断失翼的37#煤层。

标志层对比，如图1所示。

1.2  岩性组合对比法

岩性组合对比法，即过断层后所揭露的岩层，通过作地层岩性变化小柱状图及观察岩层中是否有结核、白云母片、鲕粒、生物扰动和厚砂岩等结构特征与断层前岩性组合或离工作面较近的钻孔柱状图进行综合对比分析，判断断层前后岩性的新老关系，进而合理布置巷道掘进方向的一种方法。

福建煤电昌福山煤矿，中井田+255水平3#跟煤巷遇一断层断失，揭露断层另一盘时，岩性为厚的石英砂岩与砂质泥岩组合，再根据该工作面南偏东10 °方向距30 m处有一钻孔（3—8号孔），通过进行断层前后岩性的综合对比分析，得出该套岩性组合为3#煤层顶板的岩层，最后布置巷道掘进方向为向左拐，结果掘进3.5 m后成功的找出断失的3#煤层。岩性组合对比，如图2所示。

1.3  古生物化石对比法

古生物化石对比法，指利用煤层顶板岩层中保存下来的化石，有些能够反映出特定的沉积相，通过将煤层顶板中的化石组合特征来判断掘进巷道过断层后，地层层位所在综合柱状图的位置，进而判断与过断层前层位的新老关系的一种方法。

福建煤电昌福山煤矿，构造特征主要为穹窿构造，断层、次级褶皱发育，属构造复杂型，在巷道掘进过程中经常遇断层，层位变化大，因而通过化石组合综合对比分析才能快速得出过断层后，层位所在的大致位置，进而指导巷道的布置。

昌福山煤矿东采区+150水平3#后石门，该掘进巷道本是7#跟煤巷，后遇断层，断失，之后又穿过穹窿构造的核部、次级背向斜和断层，岩层破碎，层位不清，直至穿过另一翼地层后，岩层相对稳定，之后连续出现3层煤层，其直接顶板均为动物化石，中间一层煤间接顶板含植物化石，（这一特征在综合柱状图上只有23#煤有这种特征）之后又出现密集的煤线0.2～0.3 m其顶板均为植物化石，最后通过与综合柱状图中煤层顶板化石组合特征进行综合分析，得出这些煤层所在层位为24#～16#的煤层。这样则明确了主采煤层3#、5#、7#、9#均还在前方。古生物化石对比，如图3所示。

2  构造形迹判定法

构造形迹判定法是断层在形成过程中两盘遗留下来的痕迹。即根据与断层伴生和派生的小型和微型构造来判断断层性质的一种方法。（下面介绍几种常见的构造形迹特征）

2.1  牵引构造

断层两盘紧邻断层的煤岩层，受到断层两盘相对错动而对岩层拖曳，常发生明显的弧形弯曲，这种弯曲叫做牵引褶皱，并且一般情况下褶皱的弧形弯曲的突出方向指示本盘的运动方向，如图4所示。

由上面几种情况分析，煤岩层因受断层牵引构造的影响，使临近断层的岩层产状变化大，而过断层较远处，受断层影响较小的岩层其产状与断层前的岩层产状基本一样或相反。因而在断层带上不易找出很直观的弧形弯曲时，可通过整体产状变化特征来进行对比分析，进而判断断层的性质。

2.2  擦痕和阶步

擦痕和阶步是断层两盘相对错动时在断层面上留下的痕迹。一般情况下，擦痕表现为一端粗而深一端细而浅的“丁”字形，其细而浅端或感觉光滑的方向指示对盘运动方向。阶步的陡坎一般面向对盘的运动方向，如图5所示。

2.3  羽状节理

在断层两盘相对运动过程中，在断层一盘或两盘的岩石中常常产出羽状排列的张节理，这些派生节理与主断层斜交。一般情况下羽状节理与主断层所交锐角指示所在盘的运动方向。

2.4  断层空间展布分析法

断层空间展布分析法是根据某巷道已揭露出断层的性质、产状，推断该断层在同一水平或不同水平的出露位置，进而在其他巷道揭露该断层后，能够快速做出判断的一种分析方法。断层空间展布分析法，如图6所示。

在矿井井巷揭露过程中，遇到的断层有时因牵引构造不明显、断层两盘地层新老关系不易判断、断层破碎带发育等因素，至使在现场掘进巷道不易判断出断层的性质、产状。这时可以通过对同一水平或不同水平巷道已揭露出的该同一断层的性质，根据产状推出在同一水平或不同水平该断层的出露位置。即在井巷揭露断层时，除了根据现场的一些特征来判断外，还可以结合图纸（水平切面图、煤层底板等高线图等）根据断层的产状，得知该断层在图纸上、空间上的展布情况，进而来预测其他巷道揭露同一断层后能够快速指导掘进巷道的合理布置。

2.5  力的形成机制判定法

力的形成机制判定法即地壳构造运动时，力的释放作用在地质体、岩块上。根据力的释放方式不同会产生不同组合的断层，进而通过组合方式推出未知断层的性质的一种方法。

昌福山煤矿东采区+1 50运输大巷，在掘进过程中，揭露穹窿构造的核部时，有一断层，因断层带破碎，不易看出断层的性质及产状，之后通过在之前还有一断层知其性质及产状，再结合形成该构造是因为底部有向上的力拱起。故最后判断出其断层组合为两条走向基本一致倾斜相反的正断层组成。如图7所示。

3  理论图解分析法

理论图解分析法，即根据现场实际测出煤岩层产状及断层性质产状来判断巷道应往什么方向掘进的一种方法。下面介绍跟煤巷道遇断层后根据地层新老关系来确定掘进方向，如图8所示。

通过以上情况得知，跟煤巷道遇断层后的找煤步骤：首先在井下现场分析判断断层的产状、性质并判断过断层后所揭露岩层与断层前岩层的新老关系，其次根据煤岩层的产状来确定断失煤层的方向，之后通过综合分析确定断距的大小，最后合理布置巷道的掘进方向。

4  结  语

①找煤的理论方法很多，但最为有效的方法莫过于长期经验的积累。因为这些方法都要在很清楚层位的特征和构造特征后的分析方法。②在当前资源紧缺的情况下，煤层的赋存状态差、地质构造复杂，使得地质工作尤为重要。寻找新资源和断失翼煤层是当前煤矿企业发展的关键因素之一。③井下任何一种寻找断失翼煤层的方法都有局限性和适用性。因而在找煤过程中，应该通过多渠道多种方法的综合对比分析应用。④地质工作者，寻找断失翼煤层，是对巷道掘进布置、资源的充分利用和延长矿井的服务年限均有着重要意义。

参考文献：

[1] 杨孟达.煤矿地质学（第一版）[M].北京：煤炭工业出版社，2000.

[3] 徐开礼.构造地质学[M].北京：地质出版社，1989.

[4] 王定武，王运泉.煤田地质与勘探方法[M].北京：中国矿业大学出版社，

1995.

[5] 杜远生，童金南.古生物地史学概论[M].武汉：中国地质大学出版社，

1998.