煤礦巷道掘進中斷層識別方法研究

張立民

（龍煤集團方圓建筑安裝有限公司，黑龍江 雙鴨山 155124）

由于地質條件的復雜多樣性，運用單一方法很難判斷斷層的特性，故本文結合該礦掘進，運用多種方法，對在實際生產過程中斷層的識別與判斷進行了綜合分析。

1 斷層描述

在井巷掘進過程中，發現只要存在這些現象之一：巷道中出現煤巖層層序重復或煤巖層缺失；巷道中發現煤巖層錯位，煤巖層產狀發生激烈變化；巷道內發現煤巖層的特征(如：厚度、光澤、硬度、煤巖成分)發生變化等，通常預示著有斷層出現。

1.1 斷層位置

通常是通過斷層附近的測量點或井巷開口點的位置來確定斷層面的具體位置。

1.2 斷層面

主要描述斷層面的形態特征是張性狀還是壓性狀，斷層面的受擠壓狀況.斷層面兩盤的擦痕，牽引，伴生小斷層的發育情況，兩盤的煤巖層特征，煤巖層組合關系等.斷層面的產狀確定，在現場可直接用地質羅盤測量斷層面的走向和傾向。

1.3 斷層帶

主要描述斷層帶的寬度及變化情況，破碎帶充填物的巖性特征，碎裂塊狀的大小排列及膠結情況。

1.4 斷層落差

斷層落差指的是斷層兩盤同一煤層之間的標高差。如斷層的落差不大，在巷道內斷層的兩盤均見同一層煤，可以用尺直接量斷層的落差.如斷層的落差大，通常是通過生產勘探法或作圖法分析斷層落差。

2 斷層判斷

巷道掘進過程中遇到斷層落差較小，并揭露出斷層兩盤，可直接判斷斷層類別。當在生產過程中遇到斷層落差較大，不能看到對盤的煤層時，需先確定斷層的性質后，再去尋找斷失的煤層。因此，確定斷層的性質和落差成為確定巷道掘進方向的首要的基礎工作，其斷層判斷方法可分為直接法和間接法。

2.1 直接法

通過總結，在實際生產過程中確定斷層的性質和判斷斷層的落差直接方法通常有以下幾種：

2.1.1 煤巖層對比法，根據巷道揭露的斷層兩盤的煤巖層層位巖性來確定斷層的性質，尋找斷失的煤層.該方法比較簡單實用，但要斷層兩盤均揭露出來，才能判斷斷層類別，這對落差較小的斷層適用。

2.1.2 伴生派生構造判斷法，斷層面附近常伴生派生一些小型及微型的次生構造，在成因上與斷層有聯系，在分布上與斷層相伴，它們既可以作為斷層存在的標志，也可以作為判斷斷層的性質.主要伴生派生構造有：牽引褶曲、斷層擦痕等，在斷層兩盤牽引褶曲彎曲的突出方向所指的方向一般是對盤的運動方向。

2.1.3 標志層對比法，所謂標志層就是容易辨認的特點，而且分布廣泛，層位較為穩定的煤巖層。一般情況下，依據標志就能解決煤層的對比問題，為找斷失的煤層提供了可靠的對比。

2.1.4 煤層特征對比法，各個煤層的厚度、結構和物理性質具有不同的特征，可以利用厚度大小、夾石層數、出現的部位和形態或夾有特殊類型的煤可作為對比，各煤層的物理性質、光澤、硬度、煤質好壞等，利用煤層本身特征，可以直接識別層位，在生產中判斷對盤煤層具有良好的效果。

2.1.5 煤巖層組合特征對比法，在礦區范圍內，煤巖層組合特征比較明顯時，煤層與標志層的組合關系進行煤層對比，同時在標志層控制的基礎下，煤層與標志層又比較穩定時，可利用層間距進行煤層對比。

2.1.6 古生物化石層對比法，通過古生物化石的組合特征可確定煤層的層位，有的煤層頂底板本身就含有一些古生化石層，采用古生物化石層對比，也可以解決尋煤的基本問題。

2.1.7 生產勘探法，在以上幾種方法都取不到良好效果的時候，可采用生產勘探法，生產勘探法主要有：巷探和鉆探兩種：在斷層性質已確定，而落差不能確定的時候，采用巷探；在落差和性質都不能確定的時候，在生產中又需要先查明斷層的性質和落差才能確定巷道的掘進方向時，采用鉆探。

2.2 間接法

結合其他學者和自己的研究成果，在實際生產過程中確定斷層的性質及落差的間接方法分為以下幾種：

2.2.1 規律類推法.隨著礦井地質資料的累積，對礦區出現的斷層得到一些規律性的認識：在小區域范圍內，在同一構造應力作用下形成的成組派生小斷層的性質與同生的主斷層的性質相同.可以利用這些小斷層的性質來預測主斷層的性質。

2.2.2 作圖分析法.當遇到大斷層時，可充分利用各種礦圖，將新揭露的斷層位置點畫在圖上，根據斷層的產狀進行上下左右的對比連接，和附近以往查明的斷層產狀基本一致，特征相同，并能連接，就可以認。為新揭露的斷層是已知斷層的延伸，由此推斷新斷層的性質和落差及延伸長度。

2.2.3 反射波法.依據波動理論知，當波在傳播過程中遇見斷層時，發生反射，其發射波的能量、頻率和相位均發生，利用這些變化特征可以判斷斷層類別。用反射波的振幅、平均頻率、相似系數、主頻帶能量比、容量維等特征，結合人工神經網絡法比較準確地預測了斷層類別和落差.利用反射波法是以后礦井識別斷層的發展方向。

2.2.4 專家系統。專家系統是一個智能計算機程序系統，其內部含有大量的某個領域專家水平的知識與經驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領域問題。

3 斷層處理

主要根據斷層和巷道掘進方向、斷層的性質、落差大小、巷道的用途、運輸方式等綜合考慮處理斷層。一般采用改變巷道的掘進方向或改變巷道的掘進坡度方法處理斷層。

3.1 改變巷道的掘進方向

當工作面的運輸巷遇到落差大于3-5m的斷層，如已掘的運輸巷長度符合正常生產的工作面運輸巷長度，可把斷層作為回采工作面的自然邊界處理，巷道不過斷層，退后一定距離(留一定煤柱)沿煤層作切眼。

3.2 改變巷道的掘進坡度

當上下山巷道遇斷層時，通常采用降低或加大巷道掘進坡度過斷層，尋找另一盤煤層.落差比掘進巷道高度低或相差較小的斷層，采用臥底和挑頂相結合的方法來降低和加大巷道坡度。

結論

巷道掘進中的斷層識別不僅是獲取可靠地質資料的基礎，也是礦井安全生產的基礎工作。由于地質條件的復雜多樣性，運用單一方法往往很難判斷斷層的特性，本文結合現場實踐，研究了斷層的識別，得到了以下幾點結論：

首先巷道中出現煤巖層層序重復，煤巖層缺失等現象；巷道中發現煤巖層錯位，煤巖層產狀發生激烈變化；巷道內發現煤巖層的特征(如：厚度、光澤、硬度、煤巖成分)發生變化。出現這些現象，通常預示著有斷層出現。

其次識別斷層通常有直接法和間接法。直接法包括煤巖層對比、伴生派生構造判斷、標志層對比、煤層特征對比、煤巖層組合特征對比、古生物化石層對比、生產勘探等方法，間接法包括規律類推、作圖分析、反射波、專家系統等方法.為準確識別斷層，在生產實踐中常采用前述幾種方法綜合進行分析判斷，以便互相補充驗證。

再次綜合考慮斷層和巷道掘進方向、斷層的性質、落差大小、巷道的用途、運輸方式等內容，采用改變巷道的掘進方向、掘進坡度處理斷層，同時，巷道過斷層還需要根據現場實際情況，加強巷道的支護。

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