煤礦采區(qū)斷層對開采影響的程度定性分析

李四忠

摘要：煤礦開采的過程中出現(xiàn)斷層對于煤礦開采的效率與安全性都會有影響。在我國絕大多數(shù)約的煤與瓦斯突出和礦井突水淹井事故是由斷層引起的，所以對斷層構(gòu)造的分析與研究對煤礦安全生產(chǎn)和礦難的防治有很大的意義。本文通過對煤礦開采區(qū)斷層的分析以及對開采的影響，找出一定的規(guī)律，能夠預(yù)測、分析出煤礦開采區(qū)斷層的走向等，制定一個安全合理的開采方案，達到安全開采的目的，避免事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：煤礦斷層；分析；影響程度；預(yù)測

一、引言

在煤礦開采行業(yè)中，首先要做注意的就是安全問題，還有開采的速度，煤礦開采區(qū)斷層這種地質(zhì)最容易影響開采的速度，不過沒有提前制定合理的防治措施，嚴重時很容易造成井突水淹井等礦難。一些小的斷層很難預(yù)測，不能提前做好防治工作，這些中、小型的斷層還直接對巷道的掘進與回采產(chǎn)生了影響，而對于一些比較大的斷層，一般在井田勘探的時候就發(fā)現(xiàn)了，這時就可以在開采前的設(shè)計中將這一因素考慮進去。這些大的斷層對煤礦開采的影響更加的大，所以在開采前一定要將這些斷層查明，不管是大斷層還是小斷層，然后制定合理安全的開采方案。

二、對斷層落差與走向規(guī)律的分析

由于地殼巖層因為受力到達一定的強度后發(fā)生破裂，并沿著破裂面有明顯相對移動的構(gòu)造就是斷層。煤巖層產(chǎn)生斷層的區(qū)域是地質(zhì)應(yīng)力作用較強烈的位置，使煤巖層不能保持很好的完整性，而且斷層地質(zhì)一般都有導(dǎo)水性同時也是氣體的通道，如果沒有提前查明很容易造成水害事故或者瓦斯中毒事故。在遇到不好預(yù)測的小斷層的采煤工作時，煤礦開采的效率就會大大降低，而且灰分、成本也增大了，如果不能很好的分析出斷層的走向與落差就有可能要停工，甚至造成嚴重的安全事故。因此，煤礦企業(yè)要想提高生產(chǎn)的安全性與生產(chǎn)效率，通過對小斷層的規(guī)律進行分析來預(yù)測斷層對煤礦開采的影響程度是非常有必要的。

三、對斷層與走向長度分析的方法

（1）斷層三類分析法。通過鉆孔然后發(fā)現(xiàn)的斷層資料綜合地質(zhì)力學(xué)和地質(zhì)成因研究地層規(guī)律就是地質(zhì)分析法；而通過三維地震和電法勘探來探測斷層的方法就是物探方法；最后統(tǒng)計分析法也是最新的方法，它是通過對已有小斷層資料的統(tǒng)計分析，然后找出規(guī)律，在根據(jù)找出的規(guī)律對準備開采的區(qū)域的小斷層進行預(yù)測。以上就是目前現(xiàn)有的對斷層與走向長度的分析方法，在地質(zhì)分析法、統(tǒng)計分析法以及物探分析法這三類分析方法中，統(tǒng)計分析法還是很適用于對小斷層的分析預(yù)測的，而物探方法對一些大、中型的斷層探測分析還是挺不錯的。

（2）分析研究斷層落差、走向長度與總體頻率的方法。通過發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的斷層，按其走向長度及其間距對落差分別進行研究、分析，然后經(jīng)過一系列的計算得出小斷層出現(xiàn)的頻率，最后就可以根據(jù)以上數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)統(tǒng)計關(guān)系。假如了解了工作面出現(xiàn)斷層的總數(shù)的時候，然后就可以根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)測斷層落差以及走向長度下斷層指數(shù)的期望值，這樣就可以預(yù)測工作面內(nèi)斷層對開采的影響程度了。

（3）對斷層走向長度與落差分析的方法。我們想要成功的預(yù)測斷層的延展區(qū)域，就可以通過找出斷層長度與落差的統(tǒng)計關(guān)系，然后利用落差成功預(yù)測。因為斷層的走向長度和落差直接決定了斷層的區(qū)域大小以及對煤礦生產(chǎn)影響的大小，斷層走向長度如果比較小，那么煤礦生產(chǎn)受到的影響也就會越小，反之，受到的影響就會越大。為什么說利用落差進行預(yù)測呢？因為小斷層的落差在進行煤礦勘探以及開采時就會被了解清楚，但是走向長度不能夠很好的確定。

（4）對斷層落差與裂隙密度的分析。斷層附近頂板的裂隙密度大小受到了斷層落差大小的影響，可以說，斷層落差越大裂隙密度也就越大。隨著裂隙密度的增大，頂板就會越破碎。很多的煤礦礦井都有這種情況。有的礦井煤層頂板正常的區(qū)域，裂隙條數(shù)一般在9條/m以下，當接近比較大的斷層的地方裂隙的密度也會隨著增多，挨著斷層的地方甚至有15條/m以上，裂隙方向大都與斷層方向平行。根據(jù)收集的有關(guān)巷道斷層及其相鄰頂板裂隙的資料，總結(jié)、并經(jīng)行回歸分析，得出公式如下：H=-0.79+0.106N式中：N—為斷層附近10m內(nèi)的頂板裂隙密度，條/m；H—為斷層落差，m。當H=0時，N=7.5條/m；當N>im時，N>12條/m。

四、分析斷層走向的意義及方法

1、研究斷層走向的意義

煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中要在安全的前提下不斷提高工作效率，而導(dǎo)致工作效率降低，甚至引起安全事故的主要原因就是斷層，斷層的走向直接影響了煤礦的開采進度。因此，如果我們提前分析研究了斷層的走向，就可以調(diào)整開采的走向，提前制定出一個合理的開采方案，減小斷層對煤礦開采的影響。比如提前預(yù)測出了工作面小斷層走向，這樣就可以提前把工作面與小斷層走向的夾角調(diào)整成對煤礦開采影響最小的角度，能有效的提高煤礦開采的效率。中型以上的斷層一般在做提前工作的時候就已經(jīng)被了解清楚了，但是一些小的斷層只有在進行開采的時候才能發(fā)現(xiàn)。所以，我們要想提前預(yù)測小斷層的走向，必須要分析出開采區(qū)中型以上斷層和小斷層的走向關(guān)系，這樣就可以通過容易發(fā)現(xiàn)的大、中型斷層預(yù)測小斷層的走向，提前制定準確安全的開采方案。

2、斷層走向分析方法

想要準確的預(yù)測區(qū)域斷層走向?qū)﹂_采的影響程度，就必須得很好的估算出斷層的走向，雖然現(xiàn)在統(tǒng)計的方法很多，但是都存在一定的漏洞。所以實現(xiàn)采礦區(qū)域斷層間的關(guān)系和預(yù)測不是那么容易，要對其不斷的研究分析，找出更好更準確的方法。現(xiàn)在主要通過對斷層走向的頻率分布分析，用直線直方圖等方法表示出來；小斷層走向及小斷層與大斷層走向間關(guān)系統(tǒng)計分析這樣的方法進行研究分析。

五、斷層對開采的影響

通過上述分析我們知道斷層對煤礦開采的影響很大，但是不同的斷層對煤礦開采的影響也有所不同，在細化一下，斷層的走向及落差等特點對煤礦開采的影響又有不同，下面我們分別分析一下。

1、落差與煤厚。落差與煤厚決定了斷層落差的大小，落差與煤厚的數(shù)據(jù)之比得出的值越大斷層落差越大，煤厚越小這個比值越大，斷層的落差就越大，對煤礦開采的影響也就越大。在煤礦開采時，如果厚度小于或者等于支架的最低高度，這樣支架不容易移動，對煤礦的開采影響很大，如果厚度大于支架的最低高度，支架容易移動，但對煤礦的開采影響很小。

2、斷層走向與工作面之間的形成的角度。當其夾角特別小的時候，也就是斷層走向與工作面基本平行的時候，其頂板破碎面積比較大，壓力都集中在頂板上，導(dǎo)致支架不容易移動，這種情況下對煤礦的開采影響最大。反之，其頂板破碎寬度比較小，對煤礦開采的的影響也會比較小。所以，斷層走向與工作面的夾角小于20度的時候，斷層對開采影響比較大；當夾角大于20度小于65度的時候?qū)γ旱V的開采影響也比較大；當夾角大于65度到90度的時候，對于開采影響很小，但是這種斷層有時會對采面長期正常生產(chǎn)有影響，也要注意。

3、斷層走向長度和面積。斷層的長度用I表示，面積用s表示，斷層走向長度與面積的比值用u表示，所以當斷層走向長度越大，斷層面積越小的時候，對開采影響肯定是越大的。而且我們要知道頂板的巖性軟硬也關(guān)系著斷層對開采影響的程度，當比值u較大，頂板巖性較軟時過斷層較容易。但是要注意的是如果巖性過于軟，頂板就會很難控制，這樣對開采也會有影響。

六、結(jié)束語

綜上所述，煤礦在生產(chǎn)的時候，對其出現(xiàn)的斷層還有斷層對開采的影響程度進行研究分析是十分重要的。通過一系列的分析研究，制定出一個比較安全合理的開采方案。

參考文獻：

[1] 陳江峰，胡誠；煤中斷裂分布的分形特征[J]；煤田地質(zhì)與勘探；1999年01期

[2] 何俊，馮雨；焦作礦區(qū)突出分形區(qū)劃研究[J]；煤礦安全；2000年06期endprint