潞安高河礦“三角煤”探測小斷層的方法及研究

高偉

（山西高河能源有限公司，山西長治 046000）

潞安高河礦“三角煤”探測小斷層的方法及研究

高偉

（山西高河能源有限公司，山西長治 046000）

小斷層的存在影響著井下巷道的正常掘進,高河礦“三角煤”探測法是準確探測小斷層性質及參數的有效方法之一，文章以高河礦E1310工作面Fe110斷層為例，系統的闡述了這一方法。

斷層；鉆探；煤厚；三角煤

一般來講，小斷層大致有三方面的含義：一是在常規勘探的地震資料解釋中,利用通常的斷層識別標準難以發現其存在；二是斷層的斷距和延伸長度上規模都比較小[1]。三是在一些文獻中把落差小于5 m的斷層稱之為小斷層。隨著煤礦綜采及掘進機械化程度的不斷提高，小斷層的存在影響著井下巷道的正常、快速掘進。為了給生產業務科室及采掘隊組提供詳盡、準確的斷層參數，保障礦井的安全生產，斷層參數的勘探工作顯得尤為重要。

1 “三角煤”探測法

“三角煤”是指在掘進巷道剖面圖中煤層的賦存由于斷層的存在產生斷裂，斷層面與斷層上盤（或下盤）煤層頂底板及巷道掘進迎頭工作面組成的三角區域。

具體探測方法闡述如下：巷道掘進過程中（假設巷道沿底板掘進）遇到前方煤層底板斷裂。可以在掘進工作面迎頭處垂直向下施工底板勘探鉆孔，鉆孔巖性變化為巖-煤-巖。巷道沿底板掘進剖面圖，見圖1。可判斷該斷層傾向與掘進方向相反，進而確定該斷層為逆斷層。根據鉆孔的深度及反渣情況大致確定斷層在施工鉆孔處的落差。根據底板的斷裂延伸趨勢大致判斷該斷層的走向。有時也可以根據巷道兩幫揭露的斷層情況通過水平拉線，測量準確的斷層走向。

當掘進過程中（假設巷道沿底板掘進），遇到前方煤層底板突然抬起。可以在掘進工作面迎頭斜上方，施工勘探鉆孔，若鉆孔反渣一直為巖粉，可適當增大鉆孔角度。當鉆孔巖性變化若為煤-巖-煤時巷道沿頂板掘進剖面圖，見圖2。可判斷該斷層傾向與掘進方向相反，進而確定該斷層為正斷層。鉆孔施工過程中根據鉆進的煤、巖深度，鉆孔角度，本盤煤層傾角，再結合煤層厚度，可以繪制該斷層的預想剖面。

掘進過程中還可能會遇到巷道沿頂板掘進；斷層傾向與掘進方向相同以及巷道沿給定坡度施工等其他情況，探測鉆孔的巖性變化會各不相同。具體問題應當結合實際具體分析。“三角煤”的探測方法的具體應用此處不再贅述。高河礦煤厚6～7.3 m,厚度穩定。傾角小（0°～8°），屬厚層近水平煤層。經過“三角煤”探測法后，結合鉆孔數據，巖性變化，根據煤層厚度大致一致原則（包括斷層面附近），可繪制斷層區域預想剖面。

2 Fe110斷層探測的實際應用

2.1 E1310工作面概況

E1310工作面位于高河礦井東一盤區北部。該工作面整體為單斜構造，西低東高，煤層傾角+2° ～+7°，煤層平均厚度6.7 m。切眼長度300 m，順槽長1 000 m。開采煤層為二疊系山西組3號煤層。偽頂為厚0.1～0.4 m灰黑色，薄層狀，水平層理，局部含炭質碎屑泥巖。直接頂為厚3.85～4.07 m的灰黑色-暗灰色，薄-中厚層狀，夾細砂條帶，水平層理砂質泥巖-泥巖。直接底為厚0.44～1.16 m的深灰色，薄-中厚層狀，含植物化石，含砂巖包體的粉砂巖。

2.2 Fe110斷層揭露概述

E1310進風順槽掘進工作面揭露Fe110斷層情況；當時該工作面迎頭見夾矸厚1.63～3 m,白色砂巖，硬度大。巷道自斷面見巖以來已掘進3.6 m。E1310進風順槽工作面素描展開圖，見圖3。

2.3 Fe110斷層鉆探情況

首先利用風鉆向迎頭砂巖下部煤層打鉆施工1號孔，角度為-25°，鉆探至1.5 m處見巖。確定了掘進前方砂巖下的煤層在前方處尖滅。然后退后工作面3.6 m(揭露巖石時的位置)、5 m分別施工2號、3號孔分別探測頂板煤厚，結果均為2.5 m（巷高4.2 m，巷道沿煤層底板掘進）。得出2號、3號孔施工區域煤層賦存完好區域仍未本盤煤層。根據現場勘探發現迎頭矸石為深灰色的粉砂巖，硬度大,并非平時煤層中夾矸（黑色泥巖，硬度很小）。另外此處煤巖交界面發現有明顯的扭曲錯動及牽引現象。推斷迎頭砂巖并非夾矸而是由于斷層導致煤層底板抬升。粉砂巖下的薄煤層為斷層上盤煤層受到擠壓應力導致煤層分叉。隨后，為驗證該推斷，采用“三角煤”的探測法施工勘探鉆孔。在工作面退后8 m的位置，向頂板施工傾角為+20°的4號孔，該孔穿越煤層厚度為9 m，之后為全巖鉆進，累計孔深21 m。鉆孔巖性為煤-巖。5號孔首先穿越煤層厚度為3 m，之后為穿越巖層3.5 m,隨后又見煤，穿越煤層2.5 m后，又見巖。繼續鉆進，為全巖，累計孔深19 m。（巖性為煤-巖-煤-巖）。根據巷道兩幫揭露的斷層情況，通過水平拉線，確定了斷層走向。最后實地丈量了斷層的落差及傾角。至此勘探過程結束。上井后通過內業處理，根據現場實際鉆探情況繪制了Fe110斷層的預想剖面，見圖4。隨后，生產業務部門根據我地測人員給定的斷層參數及預想剖面，制定了相應的過斷層方案，順利的通過了Fe110斷層區域。

3 結論

1）“三角煤”探測法一般適用于落差小于煤層厚度的小斷層。對于落差比較大的斷層可結合物探儀器與鉆探手段相結合的方法。實際施工鉆探鉆孔時需選用鉆機功率與扭矩比較大的鉆探設備。

2）為準確探明斷層參數須將煤厚探測與“三角煤”探測法有機的結合。

3）施工探測鉆孔時，鉆孔角度和鉆孔內的巖性變化及變化深度應當及時記錄，為后續繪制斷層預想剖面提供準確的原始探測依據。

4）由于受到斷層作用的影響，斷層面附近煤層可能出現分叉，需結合煤層夾矸、煤層層理、是否有牽引和扭曲錯動等斷層標志認真分析。判別此類斷層性質及參數時應當結合實際具體問題具體分析。

[1]王彥輝，王歡，李綱，等.小斷層的識別方法[J].大慶石油地質與開發，2000,19(5):31-32.

Detecting Small Faults with Triangular Coal in Goahe Mine

GAO Wei
(Shanxi Gaohe Energy Co.,Ltd.,Changzhi 046000,China)

Small faults affect normal driving.Triangular coal is one of effective methods that could precisely detect the properties and parameters of the small faults.The paper systematically illustrated the method with the Fe110 fault in E1310 working face in Gaohe Mine.

fault;drilling;coal thickness;triangular coal

TD823

A

1672-5050（2015）02-0016-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.02.006

（編輯：薄小玲）

2014-10-28

高偉（1986-），男，山西晉城人，大學本科，助理工程師，從事礦井地質工作。