煤矿巷道大型断层落差精准判定

薛 强

（霍州煤电集团庞庞塔煤矿，山西 临县 032000）

煤矿开采过程当中，大型断层的精准判定是掘进过程中的重要环节，也是矿井生产、采区划分、巷道布置等各项工作的基础，在大型断层的精准判定上存在偏差，轻则需对巷道进行重新设计，重则使巷道报废，甚至会造成安全隐患，因此断层落差的精准判定重要性不言而喻。本文结合实例探讨了具体的大型断层落差判定的方法。

霍州煤电集团庞庞塔煤矿（全文简称庞庞塔煤矿）是霍州煤电集团一座千万吨级现代化矿井。主采煤层为5号、9号煤层。矿井开拓方式为斜井开拓，全井田划分两个水平开拓，一水平标高为+750 m，采用上下山开采，上山开采至隐伏露头，下山开采至＋400 m；二水平标高为+200 m，仅采用上山开采至＋400 m。除此之外，原庞庞塔煤矿+910 m和+440 m辅助水平设置为两个辅助水平。两个水平之间采用暗斜井连通。全井田共划分15个采区，其中划分一水平7个双翼采区、4个单翼采区，共11个采区；二水平划分3个双翼采区、1个单翼，共4个采区。

井田处于离柳矿区北端，总体上为一走向近南北，向西缓倾斜的单斜构造，地层倾角一般3°~28°。局部出现35°~40°。断层走向多为北北东或近南北向，倾向多数向西，少数向东，倾角一般60°~70°。庞庞塔矿揭露大型断层（H≥20 m）2条，中型断层（20 m＞H≥5 m）73条，小型断层（5 m＞H≥1 m）166条，共揭露陷落柱9个，其中上组煤陷落柱1个，下组煤陷落柱8个。

1 巷道概况

1）五采区回风上山二段位于矿井五采区，巷道设计长度691 m，设计沿5号煤层顶板掘进，所掘煤层属于低磷分煤为主的1/3焦煤（1/3JM）和少量气煤（QM），煤层厚3.40~7.75 m，平均5.66 m，属厚煤层。煤层结构简单，一般含一层夹矸，煤层顶底板均为泥岩及砂质泥岩。

2）本巷掘进至270 m处时，巷道正前施工炮眼时，全部由煤变成岩石，放炮后，工作面全岩，立即停止施工，随后组织相关技术人员对其进行了分析，经分析，揭露的断层落差过大，断层的落差无法准确判定。具体情况需施工专项断层探测钻孔进一步确定。

2 地质构造超前探测及分析

1）为了进一步确定五采区回风上山二段巷道270 m处掘进前方断层落差、煤层赋存情况、断层导水情况，编制了钻探设计及安全技术措施，对其进行了探测。设计钻孔4个，设计孔深360 m。

2）探测期间，技术人员全程盯紧钻孔岩性变化，并进行了认真记录，累计钻孔4个，累计孔深347 m。探测完成后，由技术人员对其探测结果进行了认真分析，分析结果：巷道前方80 m范围内，顶底板上下各20 m范围内未见5号煤层，探测钻孔均无水，煤层赋存情况及断层落差未能精准判定。

3）组织相关分管领导、部门负责人、主要技术人员，对其断层情况进行了会诊，会诊要求一是利用巷探的方式来确定断层落差，生产设计部门按照巷道设计末端最终的层位及标高，给予队组一个坡度开始掘进，待巷道全断面揭露断层，出现标志层位后，再进行精准判定；二是在巷道设计末端地面施工一个地质钻孔来确定煤层赋存情况。

3 运用层位对比法、作图法进行判定

1）巷道掘进至300 m位置时，巷道内出现灰岩，灰岩是进入太原组的主要标志层，最近的一层灰岩是位于5号煤层下部20 m处，但是从5号煤层至9号煤层还有两层灰岩，不可作为层位的判定依据，因此巷道继续掘进，再掘进至350 m位置时，巷道出现一层煤线，厚度为0.7 m，通过灰岩、煤线的揭露，基本可精准确定巷道现在的层位，5号煤层被断层断至顶板上部。

2）结合断层揭露前后的岩性、结合周边的柱状图，绘制了断层剖面图（见下页图1），并对断层落差进行了预判。

图1 运用层位对比法、作图法判定示意图

4 运用锚索钻机探测标志层

上述运用了层位对比、作图法对断层落差进行了初步判定，本次采用向顶板上部施工钻孔来找准其他标志层（见图2）。

图2 运用锚索钻机探测标志层（m）

安排队组采用锚索钻机对巷道顶板上部岩性探测，技术人员现场盯紧收集岩性资料，探顶板岩性15 m,其中在6.8 m位置处见煤矸煤，在9 m位置处见6号煤（0.8 m），通过6号煤的见煤位置，再结合巷道内揭露的7号煤，两层煤线的距离与柱状上6号煤层与7号煤层的距离相差不大，说明判定层位应该是没有问题的，断层的落差也就可以进行判定了。

5 运用钻孔资料演算判定

1）为了能够更精准的分析断层，为采区及采面巷道布置提供技术依据，结合已施工的地面钻孔三个及下部已回采的工作面地质资料，进行了认真分析。

2）三个钻孔分别为P93、P94、ZK-2号孔，分别在采区的左、中、右三个位置处，通过三个钻孔与下部已回采工作面标高可计算煤层倾角分别为0°、27°、28°，但是同样的该位置处下部回采面对应的煤层倾角为11°、18°、24°，单纯数字的对比上，煤层倾角变化很大，不符合变化性质，应该在中间可能存在断层，导致煤层倾角发生了变化。

3）地面新施工的ZK-2号孔，见5号煤底板标高为1 074.13 m，但是按照之前巷道施工的见煤点，按照煤层倾角推算，ZK-2号孔5号煤底板标高为1 050 m，标高差相差24 m，说明中间肯定存在断层。

4）通过钻孔ZK-2孔与P94孔对比，两个钻孔中间标高相差53 m，距离相差56 m，推算出倾角为43°，倾角的异常变化属于不正常，经分析可能该段中间还会有断层，也可能是由于该钻孔靠近井田边界，井田边界属于隐伏露头区，煤层出露造成煤层倾角增大，矿井在七采区靠近东部边界的时候煤层倾角也是异常增大。

6 断层对于采区采面布置的影响

1）通过上述多种方法，有效的论证，基本可以精准的判定断层落差，最终断层落差确定为高H=28 m，可是这么大的断层又出现在采区巷道内，直接会影响后面两个采面的布置，因此，采面会因为该断层的影响，重新进行划分。

2）断层高H=28 m，走向延展长度预计1 670 m，导致采面切眼长度变短，由181 m变为124 m，由大面变为了小面，因断层影响，导致了储量也大面积减少，后续的工作面布置也造成难度增大、同时对矿井衔接也造成了很大的影响。

7 结语

在现代化大型矿井生产过程中，存在着各种各样的影响，井田内不同类型中，大小断层的存在，会给回采、运输、顶板管理和正规作业循环等造成困难，使煤矿生产水平划分、采区划分和工作面布置受到不同程度的影响，增加巷道掘进量，可能会引起生产设计方案调整和寻找断失煤层，甚至会形成大量废巷，直接影响着煤矿生产的经济效益。因此，为了使矿井生产达到预期效果，能够精准地对断层进行识别和判定是非常重要的一项首要任务，也只有做到精准判定断层，才能给企业产生巨大的安全、经济和社会效益。