回采工作面大型断层产状综合探查分析

高森林

（霍州煤电集团腾晖煤业，山西 霍州 031400）

腾晖煤业为资源整合矿井，整合了8处小煤窑，2#煤层受到不同程度开采和破坏。为避让小煤窑采空破坏区，2-202工作面布置在了断裂构造发育区。为了保证工作面资源储量，矿井开展断裂构造综合探查分析，为回采工作面布置提供准确可靠的地质资料。

1 概况

2-202工作面开采2#煤层，煤层厚度5.1～6.1m，平均倾角为3°，煤层底板标高+282～ +306m。顶板含水层为山西组砂岩含水层，据以往回采工作面实际揭露，该含水层富水性弱，局部区域顶锚索有少量淋水，一般一周内可自行疏干，对掘进无影响。底板含水层主要为奥陶系灰岩含水层，根据矿井水文孔资料，该区域奥灰含水层富水性弱，无历史出水记录。工作面地表沟壑纵横，为黄土、基岩剥蚀型山岳地貌，无地面建筑物，煤层埋藏深度301～442m。工作面位于二采区回风巷前进方向左翼，南部为已回采的2-201工作面，西部为井田边界，东部为二采区主要巷道。

二采区回风巷、胶带巷、轨道巷均揭露落差为6～8m的F2断层，根据断层走向情况，预计2-202工作面Ⅰ段内部包含该断层。工作面相对位置示意图如图1所示。

图1 2-202工作面相对位置示意图

2 工作面物探探测

2-202工作面掘出两顺槽后，针对F2断层延伸情况对回采面内部开展了无线电坑道透视探测，探测成果如图2所示。

根据物探探测成果，工作面信号强度较为稳定，数据衰减幅度在10db左右。据此情况判断该断层在工作面Ⅰ段内落差逐步减少至尖灭，或者在工作面内部整体均有延伸但断层落差低于煤层厚度，对坑透信号强度影响较小。根据坑透探测情况，矿井对工作面内部进行了网格化钻探。

图2 物探及钻探成果示意图

3 工作面钻探探测

为探测断层发育情况，兼顾后期抽放瓦斯需要，从停采线往里在正副巷每间隔30m施工探测钻孔，进一步分析断层延伸情况。实际钻探过程中，在停采线往里150m处钻探为全煤，判断断层未延伸至工作面深部或者落差进一步减小低于煤层厚度，因此往里间隔60m施工探测钻孔。探测钻孔参数及具体揭露煤岩情况如表1所示。

2-2021巷A1至A5钻孔在41～80m、2-2022巷B1至B4钻孔在34～76m由煤层变为岩，预计该区域揭露F2断层破碎带；B5钻孔0～85m为煤，A6钻孔全孔段为煤，分析F2断层在此尖灭或者落差已经小于煤层厚度；B5、B7钻孔在85m、87m揭露岩层，A9、A10钻孔在75m、78m揭露岩层，分析为钻孔穿入煤层顶板。为进一步验证钻孔轨迹，协助分析断层发育情况，采用YCJ90/360窥视测井仪对部分钻孔进行测斜分析。

表1 探测钻孔参数及揭露煤岩情况统计表

4 测斜验证情况

A1至A5、B1至B4钻孔孔壁完整性差且煤泥较多，测斜探杆仅能推入30m左右即塌孔，无法进一步探查钻孔轨迹情况。B5钻孔孔壁完整，探测深度为92.6m，但由于煤泥较多，仅能看清前50m为煤，之后煤泥遮挡摄像头，无法看清岩性情况。钻孔测斜情况如图3、图4所示。

图3 B5钻孔轨迹平面图

图4 B5钻孔轨迹剖面图

根据测斜平剖面图及影像资料，分析B5钻孔至85m时轨迹向上偏移4.3m，进入煤层顶板，且A5、A6钻孔在该区域探查煤层正常，因此判断F2断层未延伸至该区域。

5 结论

通过物探、钻探、窥视测斜手段，准确查明了工作面内部大型断层的落差及延展情况，进一步修正了断层产状，为工作面安全生产提供了可靠地质资料。本次回采工作面大型断层综合探查分析方法对同类矿井构造探查分析研究具有借鉴意义。