綜采工作面隱伏斷層預測技術研究

張宇

（四川煤炭產業集團芙蓉公司四川珙縣644501）

綜采工作面隱伏斷層預測技術研究

張宇

（四川煤炭產業集團芙蓉公司四川珙縣644501）

隨著綜合機械化的發展,煤礦對綜采工作面隱伏斷層的超前預測提出了更高要求。然而，傳統的地質方法難以滿足現有要求,物探也存在自身難以克服的問題。筆者長期從事礦山地質研究，通過對礦井地形地貌、地質構造和地應力分布規律分析，利用綜采工作面隱伏斷層切面參數收集并用地質軟件分析模擬，提出了一種隱伏斷層擬合、推演延展情況的預測方法。

隱伏斷層預測模擬綜采工作面

0　前言

珙泉煤礦隸屬于四川煤炭產業集團芙蓉公司，為全資國營煤礦，位于宜賓市珙縣縣城南東，距縣城約15km的珙泉鎮。由于礦井地質條件復雜，隱伏斷層呈階梯狀發育，使得工作面煤層、頂底板上下錯亂，煤炭開采存在開采難度大，煤炭質量低，開采推進緩慢，工作面發火威脅大，機械損耗嚴重等等問題。

1　礦區地形地貌

礦區地處四川盆地向云貴高原的過渡地帶，地勢呈西南高東北低，地形較為復雜，山巒起伏，溝谷縱橫，山勢較陡，沖溝狹窄，地形坡度10°～45°，局部有陡崖、陡坡。礦區內山脈與溝槽呈北西～南東向平行展布，形成由北西向南東的兩谷、兩山地形，山脈呈北坡陡，南坡緩，屬于中山地貌區。

2　礦區地質構造

從區域構造位置上看，礦區位于四川盆地川東坳陷帶赤水坳褶南西段與婁山坳陷帶筠連坳褶北西段的接合部。區域內主體構造為珙長背斜，該背斜為緩傾斜單斜構造,地層傾角為12°～30°。

通過調查分析表明，礦區范圍內地層走向由近東西向，轉到北西—南東向，再到近南北向，形成弧形彎曲。而礦區構造體系受由北而南的主應力方向擠壓，形成了東西向構造體系，同事由于又受南北向主應力及力偶扭動力的水平側壓作用，使礦區內構造具有各構造體系特征，最終形成向北突出的弧形構造群，具有較明顯順時針壓旋特征。

3　礦區煤系地層

通過對地質鉆孔資料分析得知礦區含煤地層為二疊系上統宣威組（P3x），屬海陸過渡的三角洲、沼澤相沉積。煤系地層自上而下劃分為C煤組（第三段）、B煤組（第二段）、A煤組（第一段）。其中第二段(B煤組)為礦區主要含煤段，含煤地層巖性以灰色、深灰色薄層泥巖、砂質泥巖夾煤層為主，少量細砂巖和粉砂巖。

4　隱伏斷層預測技術研究

4.1隱伏斷層研究的內容

（1）隱伏斷層密度、位置、落差及延伸長度。這是幾個關聯性比較強、煤礦生產中最關心的問題,主要通過探測手段來解決,預測方法也有一定的意義。

（2）斷層產狀包括走向、傾向和傾角。一般來說,走向低角度斷層對生產影響較大,傾向高角度斷層影響較小。

（3）斷層性質。包括壓性(剪性)和張性,對斷層的構造應力研究有重要意義,可以通過井下實際觀測來確定。一般認為逆斷層、平移斷層為壓性,正斷層為張性。但理論和實際研究均表明,正斷層有剪性和張性兩種力學性質,并以剪性為主。剪性正斷層的構造特征總體上為壓性,但也表現出一定的張性特點。

4.2隱伏斷層研究的方法

總體上包括探測和預測兩種。探測方法（比如三維地震技術）雖然可以有效地查明探測區內落差>3m～5m的隱伏斷層,但對落差更小的斷層效果卻不明顯。而預測方法可以預測包括落差<3m～5m的小斷層及順煤層斷層等,與探測方法所揭示的斷層規律恰恰形成一種互補的特征。

5　隱伏斷層預測技術應用

通過前期的調查研究弄清了珙泉煤礦地形地貌、地質構造以及斷層特點等等，為隱伏斷層預測研究奠定了理論基礎，為此在2283綜采工作面實施了隱伏斷層預測的研究與應用。

5.12283工作面情況簡介

2283工作面開采B4煤層，工作面對應地表標高為600--800m，巷道距地表埋深為382--538m。從煤層開采揭露的資料分析，該工作面正斷層較為發育,且應力主要集中在NW和SW。可以預測工作面在開采過程中煤層受斷層的影響將造成煤層成階梯狀，對工作面的回采及頂板管理帶來一定的難度；在工作面施工范圍內，預計有落差大于2m以上的斷層存在，對煤層傾角及走向產生影響，煤厚變化異常及受逆斷層影響造成煤層重復，局部地段受斷層影響C1和B4有合層傾向，造成層間距變薄，瓦斯變化異常及煤層缺失等現象。

5.22283工作面隱伏斷層預測

從工作面開采過程中揭露的隱伏斷層情況來看，嚴重影響了工作面正常開采的共計有7條。

為此，只選擇其中一條F隱伏斷層跟蹤調查，并收集相關數據資料結合前期調查對該斷層的延伸情況進行模擬預測。首先，通過收集工作面在開拓布置時揭露的斷層、裂隙等參數，利用地質行業Dips軟件將各揭露的參數錄入，分析生成斷層極點投影及應力分布圖。其次，通過數字軟件模擬斷層受力分布，在應力集中區F隱伏斷層de段裂隙發育，de外緣兩翼呈發散性收斂。最終預測F隱伏斷層在工作面沿走向再推進30米將逐漸尖滅。

6　結論

通過對綜采工作面隱伏斷層預測技術的調查研究及實施驗證，證明了結合礦區地形地貌特點、構造應力分布、控煤構造樣式以及斷層發育特點等等因素，利用工作面隱伏斷層各參數進行分析和軟件模擬，能較為準確地預測隱伏斷層的發育特點和延伸趨勢，對綜采工作面采場管理和采高控制，提高煤炭質量，降低治災成本，減少機械損耗等等有很好指導作用。

P612[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-220-1

張宇（1983～），男，四川煤炭產業集團芙蓉公司地質測量部工程師，研究方向為礦山資源管理、地質災害監測與防治、礦山水文地質研究，礦山瓦斯地質研究，礦山地質研究等。

[1]崔洪慶.煤層巷道小斷層預測的空間解析幾何方法〔J〕.阜新礦院學報，1992.

[2]龍榮生.煤礦中小構造預測的方法與途徑〔J〕.礦井地質,1987.