礦井生產中斷層的分析與預測

高田娃

斷層破壞了煤層的連續性和完整性,準確的分析、預測未采掘區域斷層的切割與延伸情況對礦井安全生產具有重要的意義。在此分同一煤層斷層的分析與預測,不同煤層斷層的分析與預測,利用巖巷資料對煤層中的斷層進行分析與預測,巖巷遇斷層的分析與預測及同一水平巷道遇斷層的分析與預測等五種情況進行了概括與總結,對礦井采掘生產中斷層的預測、預報具有指導意義。

斷層;斷煤交線;分析與預測

礦井地質構造是影響煤礦生產建設最重要的地質因素,包括褶皺、節理和斷層。由于斷層破壞了煤層的連續性和完整性,在井巷中較難預測與控制,因此斷層是礦井地質構造的研究重點。根據已知斷層資料預測未采掘區域斷層的切割與延伸情況對確定巷道掘進方案,保證礦井安全生產具有重要的意義。

1.同一煤層斷層的分析與預測

該方法指沿同一煤層掘進的巷道,根據已施工的巷道揭露斷層,預測其他未采掘區域斷層的位置。準確繪出斷煤交線是同煤層斷層預測的關鍵,具體可采用以下幾種方法。

實測法[1]。對于落差不大的斷層,在巷道中能同時觀察到斷層上下盤的斷煤點,應用該方法比較方便。如圖2所示,首先在巷道兩幫找出斷層與同一盤煤層底板的兩個交點a與b,然后用線連接兩點,用羅盤測量線的傾伏向和傾伏角,即為斷煤交線的方向。

剖面法。在巷道的剖面圖上標出煤層底板斷煤點ab與cd然后按各斷煤點至測量控制點的水平距離L1、L2、L3、L4,然后將它們繪在圖上,連接ac與bd,則ac即為上盤斷煤交線,bd即為下盤斷煤交線。

2.不同煤層斷層的分析與預測

煤層開采后,采掘區域的斷層已基本控制,根據已開采煤層的斷層資料可以分析、預測上部或下部未開采煤層的斷層位置,為未開采煤層的工作面設計與施工提供技術指導。

如圖4所示為已開采的煤層,F32斷層在8煤采掘過程中已查明,現要求分析并預測F32斷層在6煤位置,以便指導工作面的設計與施工。具體步驟如下:

繪制8煤層揭露的F32斷層面等高線。在8煤底板等高線圖上連接標高-520m的兩個斷煤點,得F32斷層面-520m等高線;連接標高為-540m的兩個斷煤點,得F32斷層面-540m等高線,并采用內插法繪出斷層-560m與-580m等高線。

投繪斷層面等高線。將根據8煤底板等高線繪制的F32斷層面等高線嚴格按照坐標繪到6煤底板等高線圖上。

修改6煤底板等高線并繪制斷煤交線。根據F32斷層以西8煤實測走向修改6煤-560m和-580m底板等高線,求出6煤修改后的下盤煤層底板等高線與同標高斷層面等高線的交點,連接兩點得到下盤斷煤交線。

由F32斷層以東8煤實測走向修改6煤-570m和-590m底板等高線,求出6煤修改后的下盤煤層底板等高線與同標高斷層面等高線的交點,連接兩點得到上盤盤斷煤交線。

6煤巷道施工時,掘進至斷煤交線的位置即為預計巷道揭露斷層的位置。

3.利用巖巷資料對煤層中的斷層進行分析與預測

根據巖巷揭露的斷層的位置、標高、產狀、性質,將巖巷中的斷層推測到煤層中,繪出斷煤交線,得出斷層預計位置,具體做法如下(見圖5):

投繪斷層位置。如圖6,東一軌道大巷沿269跋蛭骶蚪過程中揭露FS19斷層,將該巷道中見斷層的位置及斷點,按照坐標投繪到13-1煤層底板等高線圖上。

編制斷層面等高線。根據斷層揭露點的標高和斷層產狀,采用與13-1煤層底板等高線一致等的比例尺(1:1000:)和等高距(20m),用計算法求出斷層面等高線的平距,在煤層底板等高線上繪出斷層面等高線。

繪制斷煤交線。根據FS19斷層以東巖層的實測走向,修改13-1煤底板等高線,求出13-1煤修改后的下盤煤層底板等高線與同標高斷層面等高線的交點,連接兩點得到下盤斷煤交線。

根據FS19斷層以西巖層的實測走向,修改13-1煤底板等高線,求出13-1煤修改后的下盤煤層底板等高線與同標高斷層面等高線的交點,連接兩點得到下盤斷煤交線。

斷煤交線及底板等高線修訂后即可對其他巷道沿13-1煤施工提供指導。

4.巖巷遇斷層的分析與預測

利用已知斷層的位置、標高、產狀、性質,編制斷層面等高線,設計巷道與斷層面等高線上相交的位置即為巷道遇斷層的位置,具體做法如下:

根據已知斷層編制斷層面等高線。編制斷層面等高線時要與巖巷工程平面圖比例相同及合適的等高距,用計算法求出斷層面等高線的平距。

投繪斷層面等高線。將斷層面等高線嚴格按照坐標、參狀投繪到巖巷所在的采掘工程平面圖上,巖巷將與斷層面等高線不同的高程線相交,根據巖巷標高確定與斷層面同一標高高程線相交的位置,該位置即為巖巷過斷層的位置。

5.同一水平巷道遇斷層的分析與預測

該方法指根據一條巷道掘進揭露的斷層預測同一水平其他巷道掘進時揭露斷層的位置,具體做法是將巷道1揭露斷層沿走向延伸,與巷道2相交的位置即為巷道2掘進時見斷層的位置。

如圖6所示,東一膠帶大巷掘進較快,先揭露FS19斷層,采用上述方法準確預測了東一回風大巷見斷層位置,保證了巷道的安全揭煤。

斷層是礦井地質構造研究的主要內容,它影響礦井的開拓部署、掘進效率及安全生產條件。準確的分析、預測未采掘區域斷層的切割與延伸情況對礦井安全生產具有重要的意義。

分不同情況對斷層的分析、預測進行了概括與總結,對礦井生產過程中斷層的預測預報具有一定的指導意義。

[1]龍榮生.礦井地質學.北京:煤炭工業出版社,1991