淺談中小型斷層預(yù)測預(yù)報(bào)促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)

趙明國/黑龍江龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司雞西分子公司杏花煤礦

淺談中小型斷層預(yù)測預(yù)報(bào)促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)

趙明國/黑龍江龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司雞西分子公司杏花煤礦

煤礦生產(chǎn)主要集中在井下作業(yè)，由于井下作業(yè)環(huán)境又有其特殊性，安全生產(chǎn)至關(guān)重要，而影響煤礦安全生產(chǎn)的突出隱患為頂板、瓦斯、水、煤塵和煤層自燃等因素。其中頂板、瓦斯、水文與地質(zhì)構(gòu)造的變化有著直接的關(guān)系，斷層就是地質(zhì)構(gòu)造重要因素之一。斷層破壞了煤層的連續(xù)性和完整性，在大型斷層的地質(zhì)要素已經(jīng)在礦井建立初期已經(jīng)探明的情況下，如何做好中小斷層的預(yù)測預(yù)報(bào)顯得尤為重要。

中小斷層；影響；預(yù)測預(yù)報(bào)；作用

制約煤炭生產(chǎn)的主要因素就是地質(zhì)的客觀條件。即礦井生產(chǎn)過程中各種地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。而斷層是地質(zhì)構(gòu)造中重要的地質(zhì)因素之一。在大型斷層的地質(zhì)要素已經(jīng)在礦井建立初期已經(jīng)探明的情況下，那么如何做好中小斷層的預(yù)測預(yù)報(bào)顯得尤為重要。對中小斷層的預(yù)測預(yù)報(bào)直接關(guān)系到礦井日常接續(xù)以及對采區(qū)設(shè)計(jì)和工作面的合理布置有著積極的作用，還能促進(jìn)礦井的生產(chǎn)，在安全、合理和高效中取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

一、小斷層的發(fā)育規(guī)律

1.小斷層基本為大中型斷層的伴生、派生斷層，其發(fā)育范圍一般在大中型斷層旁側(cè)100 m以內(nèi)，均為張性斷層。

2.中小斷層大多呈羽狀排列與大斷層兩側(cè)，大多數(shù)斷層面平直光滑、具有擦痕、不含水。

二、中小斷層預(yù)測預(yù)報(bào)工作的重要性和必要性

煤礦生產(chǎn)主要為井下作業(yè)，而準(zhǔn)確的預(yù)測預(yù)報(bào)礦井井下中小斷層在生產(chǎn)工作中就起到了獨(dú)特的重要性。它對礦井采區(qū)設(shè)計(jì)和工作面的合理布置都有著有效的指導(dǎo)。隨著采掘機(jī)械化程度的不斷提高及目前各地采煤機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)情況證明，落差1米多以上的斷層就能影響其正常工作，如果預(yù)報(bào)預(yù)測不準(zhǔn)確會(huì)造成巷道報(bào)廢、資源丟失、采掘接續(xù)緊張、甚至?xí)斐蓢?yán)重的安全事故，從而影響礦井的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。由此可知，中小斷層的預(yù)測預(yù)報(bào)在掘進(jìn)和回采過程中都有著重要作用。

三、中小斷層在掘進(jìn)施工過程中的影響

1.在掘進(jìn)施工中遇到斷層時(shí)往往具有一定寬度的破碎帶，是由構(gòu)造巖或地殼運(yùn)動(dòng)造成的破碎巖塊，對掘進(jìn)施工會(huì)造成難度加大。如支護(hù)不可靠容易造成漏頂、冒頂?shù)仁鹿剩蚨?，不僅造成施工期間支護(hù)工程的費(fèi)用增加，還直接增加了礦井的生產(chǎn)成本。

2.掘進(jìn)工作面出現(xiàn)斷層后，巷道坡度會(huì)造成較大的起伏和巷道煤層的缺失，對礦井后期的運(yùn)輸與礦井接續(xù)產(chǎn)量都有較大的影響。例如我礦在施工西二二區(qū)30#右三切眼時(shí)，在切眼拉門后45 m處遇見一斷層，因此被迫至工作面退回后重新拉門施工。不僅影響了掘進(jìn)進(jìn)尺及采煤接續(xù)，還增加了掘進(jìn)工程費(fèi)用，而且工作面設(shè)計(jì)儲(chǔ)量比預(yù)期少了近2.5萬噸，直接影響了礦井接續(xù)工作。

四、中小斷層在回采施工過程中的影響

1.回采時(shí)斷層產(chǎn)生的破碎帶、以及破碎帶侵入的火成巖體和斷層的巖性變化會(huì)造成煤質(zhì)下降和機(jī)械設(shè)備的損傷。

2.回采期間過斷層時(shí)，局部頂板壓力會(huì)增大、三角點(diǎn)及超前支護(hù)難度增加。巷道需要經(jīng)常拉底或挑頂來保證巷道中高，增加采煤成本。

五、中小斷層預(yù)測預(yù)報(bào)的實(shí)用方法

1.構(gòu)造對比法。該方法指根據(jù)一條巷道掘進(jìn)時(shí)揭露的斷層預(yù)測同意水平其他巷道掘進(jìn)時(shí)揭露該斷層的位置，根據(jù)已經(jīng)揭露的鄰近區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)資料，進(jìn)行綜合分析、比對，從而確定斷層性質(zhì)而尋找缺失煤層的方法。。如我礦在施工西二二區(qū)回風(fēng)中巷時(shí)，揭露一條傾角55°，落差7.5 m的正斷層，之后在施工運(yùn)輸中巷時(shí)，根據(jù)巷道素描確定為同一斷層，確定施工方案，直接采取巷道按0°施工穿過斷層上盤，尋找到斷層下盤煤層。

圖1：西二二區(qū)30#煤層中巷設(shè)計(jì)施工圖

2.巖層對比法。每個(gè)煤系地層都有明顯的標(biāo)志層，距離煤層都有相對穩(wěn)定的間距。在每個(gè)煤層頂、底板之間的巖性也都具有各自的特點(diǎn)，并及時(shí)做好巷道頂、底板素描工作。只有熟悉和掌握煤系地層之間的特點(diǎn)，才能煤層缺失狀態(tài)下找到斷層的另一盤，保證日常生產(chǎn)工作順利進(jìn)行。

圖2：根據(jù)斷層一翼的巖層性質(zhì)確定斷層另一翼

3.利用斷層帶的特征。利用斷層面的特有性質(zhì)，認(rèn)真觀察斷層面是否存在滑面、擦痕、是否存在煤炭碎小顆粒以及充填在斷層破碎帶內(nèi)的巖性。根據(jù)斷層帶的特征來判斷煤層缺失一翼。

圖3：根據(jù)斷層帶的巖性特征確定斷層一翼

4.利用斷層派生構(gòu)造。在斷層上下兩盤相對錯(cuò)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦，會(huì)造成斷層面附近的煤層和巖層發(fā)生扭曲現(xiàn)象，往往在斷層附近會(huì)有派生褶曲現(xiàn)象，褶曲的弧形方向?yàn)閿鄬訛楸颈P的相對運(yùn)動(dòng)方向，褶曲的尖端為斷層另一盤錯(cuò)動(dòng)方向。當(dāng)巷道煤層傾角出現(xiàn)明顯的變化時(shí)，伴隨著褶曲現(xiàn)象時(shí)，往往在掘進(jìn)過程中會(huì)出現(xiàn)斷層。在根據(jù)其它資料進(jìn)行對比即可進(jìn)行斷層預(yù)測預(yù)報(bào)。

5.根據(jù)規(guī)律類比法。只有在礦井井下實(shí)際工作中不斷的積累，對礦井內(nèi)出現(xiàn)的各種斷層進(jìn)行分析比較，總結(jié)規(guī)律，做好每一條斷層的總結(jié)工作。在井田范圍內(nèi)利用預(yù)測預(yù)報(bào)才能更好的服務(wù)生產(chǎn)。

六、中小斷層預(yù)測預(yù)報(bào)的內(nèi)容

預(yù)測預(yù)報(bào)要做到詳細(xì)有內(nèi)容，切忌數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。描述要做到對巷道的位置，斷層預(yù)計(jì)的產(chǎn)狀、傾角落差、圍巖是否破碎、頂板淋水是否有異常、幫頂巖性有無變化等。并積極采用先進(jìn)的井下物探儀器等來提高預(yù)測預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上督促生產(chǎn)單位做好安全措施，確保安全施工。

七、結(jié)語

斷層構(gòu)造對于煤層的延續(xù)性及賦存產(chǎn)生很大的影響，同時(shí)也使煤巖層的完整性受到了破壞，斷層給煤礦的開采安全帶來了極大的威脅，只有做好斷層的預(yù)測預(yù)報(bào)工作，掌握中小斷層的規(guī)律、發(fā)育特點(diǎn)，對井下的資料收集進(jìn)行繪制分析，并在日常生產(chǎn)工作與之相結(jié)合，才能減小對礦山安全生產(chǎn)的影響。積極利用預(yù)測預(yù)報(bào)，采用多種形式的多種補(bǔ)充勘探形式，認(rèn)真識(shí)別上下巖性層位關(guān)系，不斷提高對資料的分析能力，做到多積累、細(xì)觀察和勤學(xué)習(xí)，才能在實(shí)踐中科學(xué)指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)和服務(wù)礦山。