淺析沿煤掘進巷道遇斷層處理方法

摘 要：天湖山礦區井田內地質構造較為復雜，準備巷道、采準巷、探井，在掘進過程當中經常會遇到各種斷層，由于斷層會造成另一盤的煤層丟失。因此，如何穿過斷層找到另一盤的煤層，防止煤層丟失，對礦井生產來說，意義重大。

關鍵詞：斷層；煤層丟失；準備巷掘進

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.079

1 天湖山礦區地質構造概況

1.1 褶曲構造

（1）F31斷層上盤：是一種復試單斜構造，整體朝西傾斜。褶曲呈現出波狀寬緩。走向呈NE45～50°，向SW傾伏且有起伏。局部地段因斷層影響形成倒轉、卷曲、平臥褶曲。

（2）F31斷層下盤：以緊密線狀褶皺為主。所有軸大致相互平行，走向為NE35°左右，軸面方向為E，傾角大致為85°，褶曲兩翼不對稱，即向斜東陡西緩，背斜東緩西陡、褶曲幅度一般30～50m。

1.2 斷層構造

天湖山煤田總體區域構造特征為：閩西南坳陷的東條帶，其東邊有福安—南靖斷裂，西邊有政和—大埔斷裂，南邊有永安—晉江斷裂。天湖山井田全部礦區都分布于陽山—劍斗背斜兩翼。井田內部所含的斷裂構造較多，F31逆斷層給整個井田帶來的影響較大，產生出較多逆沖斷裂，斷裂之間又互為影響，使區域地質構造變得非常復雜，斷層縱橫、褶皺發育、煤巖形態萬千、緊密線狀褶皺較多，煤巖層出現重復缺失、給礦區生產布局帶來了很大的難度。給礦井生產帶來較大的影響，然而構造復雜的影響給生產也帶來有利的一面，含煤地層在推覆斷層的影響下，埋藏標高變高，深度變淺，可以在斷層隱伏區找出煤層。區內斷裂構造以正斷層和逆斷層為主，逆掩斷層較少。根據調查發現，當前包含有超過三十米的大斷層有二十條。根據斷層規模、產狀、形態等差異，其總體可分為3類。

（1）東西向斷層：為一走向近東西的逆斷層，如F67。

（2）北北東至北東向斷層：為一組新華夏系斷裂構造，正斷層有F2、F3、F15、F45、F60、F62、F68、F69、F70等斷層；逆斷層有F1、F4、F16、F37、F46、F49、F61、F63等斷層；逆掩斷層有F31。對含春井田開采有影響的主要斷層有含一F68 F37 斷層，含二有F4 F61、F63 斷層。

（3）北西向斷層：為一規模大、斷距達數公里的逆掩斷層，走向北西～南東，傾向南西。

2 斷層構造的識別

2.1 斷層出現時的預兆

在生產過程中，斷層破壞了煤巖層的完整性和連續性，導致整個煤層非常復雜，增加了礦井生產難度。所以，在該礦井生產之前應當充分掌握斷層的具體結構特征，這同時也是礦井地質技術的難點。斷層并非單獨現象，斷層周邊地質會在斷層影響下出現其他地質構造。在采煤時應當對斷層周邊的情況進行全面勘查，能幫助技術人員對前面地質情況進行預測，從而更為針對性地制定措施，做好穿越斷層的準備。通常情況下，若斷層要出現，往往會出現如下方面的特征：

（1）巖層與煤層產狀會出現較為明顯的變化，派生褶皺與伴生褶皺發育較為明顯，由于斷層形成過程中包含有明顯的拖拽、擠壓情況，斷層周邊的巖層、煤層等會出現較為明顯的變化，尤其是煤層傾角與巖層傾角變化明顯，煤層會出現倒轉現象，同時也使煤層出現丟失和呈現出明顯的牽引褶皺等，當煤層頂、底板巖石塑性較強時，煤層更加會出現這種現象。

（2）煤層的底板與頂板會出現較為顯著的不平行特征。因為煤層整體硬度較小，再加上煤層底板與頂板巖層的力學性質有著較大差異。若有斷層存在，在斷層揉搓與擠壓作用下，不同位置的巖層與煤層將出現較大差異，從而導致煤層頂板與底板的產狀出現一定差異，導致煤層頂板與底板出現不平行的情況。

（3）煤層出現了破碎、揉皺、厚度變化情況。當距離斷層越來越近時，煤層會出現滑面增多、結構破壞、揉皺發育等現象，煤質往往會呈現鱗片狀、粉末狀等，整體的光澤也會相對變暗。

（4）煤層的底板與頂板節理發育更加明顯。當與斷層接近時，煤層底板、頂板的節理明顯變多，并通常呈現出一定規律性。隨著巷道和斷層越來越接近，和斷層有關的節理數量不斷增加，且節理的密度也越來越密。但當將要到達斷層時，節理密度又會出現減小。

（5）瓦斯涌出量增加較為明顯，若是煤與瓦斯突出框架或者是高沼氣礦井，當巷道距離斷層越來越近時，巷道水溝中會出現氣泡，煤壁也會發出一定的噴氣聲，瓦斯涌出量明顯增大。

（6）巷道在掘進過程中會出現淋水、滴水的情況。若礦井充水性較大，水文地質也較為復雜，當巷道和斷層接近時，普遍會出現淋水、滴水情況。

根據上述特征，可對斷層進行判定，但并非任何斷層出現都會有上述特征。有些斷層出現會包含幾項內容，有些斷層出現不會有明顯特征，有些甚至出現了上述特征但是并沒有斷層存在，這主要是由于這些征兆特征出現的原因是多方面、多樣的、復雜的，其他地質構造的出現也可能出現上述特征。因此，在實際工作中，要結合礦井地質構造特征，結合已采礦井以前所揭露的斷層資料進行綜合分析、對比，使斷層判定更準確。

2.2 斷層性質的判斷

正斷層是指斷層上盤相對下降，下盤相對上升。斷層傾角較大，斷層傾角多數在45°以上。這種斷層多數是張力或重力作用結果而形成。逆斷層指斷層上盤相對上升，下盤相對下降的斷層。這類斷層主要由水平擠壓應力結果而形成。如何判斷層的性質，主要有以下幾個方面：

（1）斷層兩盤煤、巖層的層位、巖性、產狀、錯位和牽引特征、擦痕、階步、以及節理來判斷斷層兩盤煤、巖層的受力方向。

（2）正斷層斷層面傾角都比較大，傾角大多由于在45°以上。

（3）正斷層的斷層帶由于受張力或重力作用下，相比逆斷層的斷層帶都要比逆斷層要寬。

（4）正斷層的斷層帶充填物棱角發育、分選性較差。

3 確定斷失煤層位置的方法

（1）當斷層斷距較小，對煤巖層影響較小，斷距小于煤層厚度或巷道斷面高度，煤層在巷道能揭露出來時，從巷道邊幫就可以確定斷失煤層位置。

（2）若斷層斷距落差大，對煤巖層影響較較大，斷裂距離超過了煤層厚度或者超過了巷道高度，巷道的兩幫不能將斷失的煤層揭露出來。應當使用如下方法進行判斷：

1）利用煤巖層頂、底板對比法，通過現場分析、對比煤層頂板及底板巖性特征，從而尋找斷失煤層，并確定斷層性質。通過對巷道揭露得到的煤層底板與頂板情況，判定揭露得到的巖層是煤層的底板還是煤層的頂板，從而判斷缺失煤層比原煤層在更高或更低（如圖1、圖2）。這種方法在煤、巖層出現倒轉現象時要注意區分。

2）利用煤層及斷層的產狀作斷煤交線，通過斷煤交線來判定斷失煤層的位置。例如在+510E4-05S運巷掘進過程中揭露一正斷層上盤煤層的斷失點F上，實測煤層產狀為150°﹤60°，斷層產狀為202°﹤45°，地層斷距為10米。通過以上已知條件就可以通過作圖法，求出斷失煤層的位置。（如圖3、圖4）

4 掘進巷道過斷層主要施工方法

當沿煤層走向的準備巷道施工過程中遇到斷層時，煤層出現斷失，生產過程中大多采用沿煤巷道改更掘進方向的方法，尋找斷層斷失煤層。

（1）如：沿煤層走向的準備巷道掘進遇到斷層點時，煤突然缺失，沿煤層走向方向煤層被斷開，巷道迎頭沒有發現煤層，經現場分析研究、判斷斷層是傾向斷層。出現該情況應先分析、斷定迎頭巖層是煤層底板還是煤層頂板。如為煤層頂板巷道穿過斷層后應向頂板方向改變方向掘進。（圖5）

（2）如掘進準備巷道遇斜交斷層，以正斷層為例。若斷層構造帶壓力小，構造帶寬度小，影響小，不會出現片冒等安全情況，可巷道可正常安全施工時，可以沿斷層帶方向掘巷道尋找斷層另一盤煤層（圖6）。考慮到斷層構造帶壓力大、出現淋水，出現冒頂等情況，支護困難，安全難以保證時，掘進巷道沿斷層施工，可根據礦井實際情況，巷道按原方向在穿過斷層20米后，再平行斷層面走向方向掘一小石門，來尋找斷層另一盤的煤層。（圖7）。

5 結論

在礦井生產過程中，準備巷道掘進穿過斷層時，根據斷層產狀，煤巖層頂底板情況等構造分析，選擇正確的判斷方法以及掘進方式，會減少無效進尺的產生，提高礦井單進水平，增加資源的回收率和延長礦井服務年限，從而取得最大程度上的經濟效益。

參考文獻：

[1]何兆平.沿煤巷道掘進過斷層方法[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2014（04）：109.

[2]徐世國.斷層對煤礦生產的影響與處理探討[J].山西焦煤科技，2011（01）：22-23+26.

作者簡介：陳榮萬（1962-），男，福建尤溪人，高級政工師，地質工程師，主要從事煤炭生產經營管理工作。