小型地質構造在煤礦掘進中的識別及處理

2 0 1 4年 3月 ( 下旬刊 ) l 煤礦能源 小型地質構造在煤礦掘進中的識別及處理 任 守 敏 黑 河 市煤 炭 生產 安 全 管理 局 摘要 ： 本文結合新建煤礦生產 實踐 ， 介 紹了常見的 中小型地質構造的類型， 探討 了不同地質構造下巷道掘進對策． 闡述 了中小型斷 層 的定 向預 測 方 法和 回采 工 作 面 中小 斷層 的定 位 預 測 方法 。 關鍵 詞 ： 巷道 掘 進 ； 地 質構 造 ； 斷層 定 向預 測 研究地質小構造類 型和相應 的過構造 的掘 進對 策 ．對煤礦 安全生產有 一定 的現實意義 在煤礦設計 中大 型地質構造往往 作 為井田邊界和采區邊界 ．掘進 中經常遇見 的地質構造主要是 現在煤層頂 底板 中的各 種小型地質 構造 ． 如小斷層 、 小褶皺 這 些小型地質構造由于構 造類型不同 ．加之所處 的煤層開采地 質條件不 同． 其掘進過構造時所采取的方式也應不同 首先要搞 清楚礦 井內部構造分 布的區域特征 ．根據 已施工 的掘進和開拓 巷 道實際揭 露斷層 資料對 正施 _T巷道的前方隱伏 斷層進 行定 向 預測 ：其次是依據實測 斷層對回采T作面 的中小斷層進行定位 預測 ； 最后與井 下物探資料進 行綜合分 析 ． 提供 預測 圖紙 ， 從而 達到保證生產順利進行的 目的 1 ． 常見 的地質小構造類型 煤 礦地 質小構造 主要 是伴 生 、 次 生 、 派生 于大型地質構造之 中 ． 受大型地質構造控制 的次一級 的小型地質構造 ． 主要包括小 斷層 、 小褶皺 、 復合頂板等 1 ． 1 小斷層 1 ． 1 ． 1掘進過程 現小斷層 的標志 掘進過 程可 能出現小斷層的標志主要有 ：煤層 頂板或底板 移位 ：在順 著煤 層的巷道中出現煤厚急劇增大 而后 出現巖石楔 子 ； 煤 層厚度減小 甚至 出現尖 滅 ： 煤層突然被 巖石取代 ； 煤 層頂 板 或底 板出現巖性變 化 ： 出現被揉皺 的巖石帶 ： 裂隙壁有滑動痕 跡 等現象 這些現象表明巷道前方可能有斷層 出現 1 ． 1 ． 2小斷層類型 掘 進中常見 的小斷層有正 斷層 、 逆斷層 、 層 滑構造 、 小 裂 隙 f 破碎帶1 。小斷層一般落差在 5 m以內 小型正斷層以反傾正斷層 居 多． 一般來說上盤下降 ． 下盤上升 ， 斷層面傾向和煤層 面傾 向相 反 斷層面一般較平整 ．上下兩盤煤層和煤層頂底板往往 比較完 整． 同巖穩定性往往相對于逆斷層要好 小型逆斷層以同傾逆斷層居 多． 一般來說上盤上升． 下盤下降． 斷層面傾 向和煤層面傾向相 同。 1 ． 2小褶 皺 小 褶皺常見有 小型 向斜 、 小型 背斜 、 煤層頂 板撓 曲構造 ， 其 中以煤層頂板撓曲構造為主 頂板撓曲構造往往規模不大 ． 影響 范圍也就 2 O m 左有 ． 主要表現為不規則的小褶皺 。 這些小褶皺造 成附近煤巖層發生塑性 變形 ． 巷道支 護環境破壞 ． 嚴 重時會造成 冒頂傷人事故 1 ． 3復合頂板 煤層頂板一般由偽頂 、 直接頂和老頂組成 。有些煤層頂板在 偽 頂與直接頂之間有 1 層 薄煤線 ．有時有 多層煤 線與薄巖層互 層 ． 組成復合頂板 該頂板給巷道支護增加 了難度 。 2 ． 不同地質構造下的巷道掘進對 策 2 ． 1 巷道過正 斷層 的掘進對策 掘進巷道過正斷層有 兩種情形 ： f 1 1 巷道 由斷層 上盤向下盤掘進 。掘進見 斷層后表現沿頂板 掘進過程中突然煤層頂板 上升 ． 往往造成冒頂事故 的發生 。巷道 掘進過程中一旦煤層 傾角發生急變 ． 或煤巖層層理紊亂 ． 巷道前 方有可能揭露斷層 ． 應做好過斷層前 準備工作 ． 用煤 電鉆 向前上 方探煤層頂板位置 ． 防止一旦揭露斷層 造成上頂抽 冒。過斷層 時 應采用棚子支護 ． 并對棚距進行適當加密。 f 2 1 巷道 由斷層下盤 向上盤掘進 。巷道 見斷層后煤層頂板下 移 ． 巷道過斷層時需打板 ． 巷道坡度需 向下調整。 2 ． 2巷道過逆斷層的掘進對 策 巷道過逆斷層 時主要 表現為煤層重疊 當巷道 由斷層 下盤 向上盤通過時 ， 應注意上頂重疊煤層 冒頂事故的發生 ． 應加強 頂 板支護工作 ， 通常采用加密棚距 通過 當巷道 ft i 斷層上盤向下盤 通過斷層時 ． 需要調大巷道坡度 打板通過 2 - 3 巷道在 復合頂板煤層 中的掘 進對策復合頂板 易冒頂 ． 不 好支護 ． 巷道掘進時應盡可能地沿直接頂掘進 2 ． 4巷道遇見磺板撓曲構造 的掘進對策應根據頂板撓曲構 造 特征進行預測 ． 一旦煤 層傾角突然變 大 ． 應該采 用接桿釬子 向前 探測煤層頂板位 置。巷道過頂板撓 曲構造時應加 密支護 2 ． 5巷道過頂板裂隙或特厚煤層底板 的掘進對策巷道過頂板 裂隙或特厚煤層底板巷道沿 底掘進時 ． 上頂破碎 ． 巷道掘進 時應 加強支護。 3中小 型斷層 的定 向預測 方法 在礦 井生產的掘進T作 中． 前 方 的隱伏斷層往往造成 另一盤煤層或者巖層 的變化 ．使沿煤 層 的巷道迷失方 向 定 向預測 就是為 了尋找 斷失翼的煤層并及 時 確定巷道掘進的方 向 新建煤礦通常采用下列幾種預測方法 3 ． 1 煤巖層層位對 比法 依據巷道已揭露 的斷層另一盤煤巖層的層位 ． 結合礦井的標 志層 、 煤 層及 煤層 頂底 板特征 ． 通過層位對 比確 定斷層 的性質 和 斷距 ， 以此尋找斷失的煤層 ． 達到對煤層定向預測 的 目的 3 ． 2規 律 類 推 法 王莊煤 礦是一個具有 4 0年 開采歷史 的老煤礦 積累了大量 的地質資料 ， 通過對資料的分析整理 ． 找 其 中的規律 依此 規 律可 以幫助確定正在施T巷 道所 遇斷層 的性質 ．從而指導尋 找 斷失的煤層和巷道施工 的方 向 3 ． 3構造對 比法 構造對 比法就是在新 掘巷道遇斷層后 與相 鄰巷道或鄰 近的 上下煤層所掘巷道 已經揭露 的實測斷層 的性質 相對 比．從 而確 定新揭露斷層的性質 ． 達到定向尋找 斷失煤層 的目的 3 ． 4根據派生的小型構造及 斷層 面特征尋找斷失的煤層 靠近斷層附近 的煤 巖層 由于斷層 的影 響發生變形常 常形 成 彎曲 ． 這種彎 曲稱為牽引褶 曲 牽引褶 曲弧形彎曲突起方 向指示 本盤 的移動方 向． 牽引褶 曲一翼 與斷層 面交一銳角 ． 銳角方 向指 示另一盤移動的方向． 即為找煤 方向 3 5作 圖分析法 作圖分析法就是把新 揭露的斷層產狀 資料填繪到礦井地 質 剖 面 、 煤層 底板等高 線圖 、 煤層立 面投影 圖和水平切 面圖上 ， 然 后把 這個斷層 與同煤層 、 同水 平 、 不 同煤層 、 不 同水平 的巷道 已 經查 明的斷層進行綜合 分析對 比．如果新 揭露的斷層與 已經查 明的斷層產狀一致或相似且特征相似 ． 并且能夠 自然連接 ． 那么可 認為新 斷層就是 已經查明的斷層的延伸 ．因此該斷層 的性質和規 模即可確定 ． 從而指示尋找斷失的煤層 ， 達到定向預測的 目的。 3 ． 6生產 勘 探 法 在遇斷層后 ． 通過觀測和分析仍 不能確定 斷層