李四忠

摘要：煤礦開(kāi)采的過(guò)程中出現(xiàn)斷層對(duì)于煤礦開(kāi)采的效率與安全性都會(huì)有影響。在我國(guó)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(duì)斷層構(gòu)造的分析與研究對(duì)煤礦安全生產(chǎn)和礦難的防治有很大的意義。本文通過(guò)對(duì)煤礦開(kāi)采區(qū)斷層的分析以及對(duì)開(kāi)采的影響，找出一定的規(guī)律，能夠預(yù)測(cè)、分析出煤礦開(kāi)采區(qū)斷層的走向等，制定一個(gè)安全合理的開(kāi)采方案，達(dá)到安全開(kāi)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(cè)

一、引言

在煤礦開(kāi)采行業(yè)中，首先要做注意的就是安全問(wèn)題，還有開(kāi)采的速度，煤礦開(kāi)采區(qū)斷層這種地質(zhì)最容易影響開(kāi)采的速度，不過(guò)沒(méi)有提前制定合理的防治措施，嚴(yán)重時(shí)很容易造成井突水淹井等礦難。一些小的斷層很難預(yù)測(cè)，不能提前做好防治工作，這些中、小型的斷層還直接對(duì)巷道的掘進(jìn)與回采產(chǎn)生了影響，而對(duì)于一些比較大的斷層，一般在井田勘探的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)了，這時(shí)就可以在開(kāi)采前的設(shè)計(jì)中將這一因素考慮進(jìn)去。這些大的斷層對(duì)煤礦開(kāi)采的影響更加的大，所以在開(kāi)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(kāi)采方案。

二、對(duì)斷層落差與走向規(guī)律的分析

由于地殼巖層因?yàn)槭芰Φ竭_(dá)一定的強(qiáng)度后發(fā)生破裂，并沿著破裂面有明顯相對(duì)移動(dòng)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(qiáng)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(shí)也是氣體的通道，如果沒(méi)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(cè)的小斷層的采煤工作時(shí)，煤礦開(kāi)采的效率就會(huì)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(yán)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(guò)對(duì)小斷層的規(guī)律進(jìn)行分析來(lái)預(yù)測(cè)斷層對(duì)煤礦開(kāi)采的影響程度是非常有必要的。

三、對(duì)斷層與走向長(zhǎng)度分析的方法

（1）斷層三類分析法。通過(guò)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(guò)三維地震和電法勘探來(lái)探測(cè)斷層的方法就是物探方法；最后統(tǒng)計(jì)分析法也是最新的方法，它是通過(guò)對(duì)已有小斷層資料的統(tǒng)計(jì)分析，然后找出規(guī)律，在根據(jù)找出的規(guī)律對(duì)準(zhǔn)備開(kāi)采的區(qū)域的小斷層進(jìn)行預(yù)測(cè)。以上就是目前現(xiàn)有的對(duì)斷層與走向長(zhǎng)度的分析方法，在地質(zhì)分析法、統(tǒng)計(jì)分析法以及物探分析法這三類分析方法中，統(tǒng)計(jì)分析法還是很適用于對(duì)小斷層的分析預(yù)測(cè)的，而物探方法對(duì)一些大、中型的斷層探測(cè)分析還是挺不錯(cuò)的。

（2）分析研究斷層落差、走向長(zhǎng)度與總體頻率的方法。通過(guò)發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的斷層，按其走向長(zhǎng)度及其間距對(duì)落差分別進(jìn)行研究、分析，然后經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)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(jì)關(guān)系。假如了解了工作面出現(xiàn)斷層的總數(shù)的時(shí)候，然后就可以根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)斷層落差以及走向長(zhǎng)度下斷層指數(shù)的期望值，這樣就可以預(yù)測(cè)工作面內(nèi)斷層對(duì)開(kāi)采的影響程度了。

（3）對(duì)斷層走向長(zhǎng)度與落差分析的方法。我們想要成功的預(yù)測(cè)斷層的延展區(qū)域，就可以通過(guò)找出斷層長(zhǎng)度與落差的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，然后利用落差成功預(yù)測(cè)。因?yàn)閿鄬拥淖呦蜷L(zhǎng)度和落差直接決定了斷層的區(qū)域大小以及對(duì)煤礦生產(chǎn)影響的大小，斷層走向長(zhǎng)度如果比較小，那么煤礦生產(chǎn)受到的影響也就會(huì)越小，反之，受到的影響就會(huì)越大。為什么說(shuō)利用落差進(jìn)行預(yù)測(cè)呢？因?yàn)樾鄬拥穆洳钤谶M(jìn)行煤礦勘探以及開(kāi)采時(shí)就會(huì)被了解清楚，但是走向長(zhǎng)度不能夠很好的確定。

（4）對(duì)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(shuō)，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(huì)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(dāng)接近比較大的斷層的地方裂隙的密度也會(huì)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(dāng)H=0時(shí)，N=7.5條/m；當(dāng)N>im時(shí)，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(guò)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(kāi)采進(jìn)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(kāi)采的走向，提前制定出一個(gè)合理的開(kāi)采方案，減小斷層對(duì)煤礦開(kāi)采的影響。比如提前預(yù)測(cè)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(duì)煤礦開(kāi)采影響最小的角度，能有效的提高煤礦開(kāi)采的效率。中型以上的斷層一般在做提前工作的時(shí)候就已經(jīng)被了解清楚了，但是一些小的斷層只有在進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)候才能發(fā)現(xiàn)。所以，我們要想提前預(yù)測(cè)小斷層的走向，必須要分析出開(kāi)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(guò)容易發(fā)現(xiàn)的大、中型斷層預(yù)測(cè)小斷層的走向，提前制定準(zhǔn)確安全的開(kāi)采方案。

2、斷層走向分析方法

想要準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)區(qū)域斷層走向?qū)﹂_(kāi)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(jì)的方法很多，但是都存在一定的漏洞。所以實(shí)現(xiàn)采礦區(qū)域斷層間的關(guān)系和預(yù)測(cè)不是那么容易，要對(duì)其不斷的研究分析，找出更好更準(zhǔn)確的方法。現(xiàn)在主要通過(guò)對(duì)斷層走向的頻率分布分析，用直線直方圖等方法表示出來(lái)；小斷層走向及小斷層與大斷層走向間關(guān)系統(tǒng)計(jì)分析這樣的方法進(jìn)行研究分析。

五、斷層對(duì)開(kāi)采的影響

通過(guò)上述分析我們知道斷層對(duì)煤礦開(kāi)采的影響很大，但是不同的斷層對(duì)煤礦開(kāi)采的影響也有所不同，在細(xì)化一下，斷層的走向及落差等特點(diǎn)對(duì)煤礦開(kāi)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(gè)比值越大，斷層的落差就越大，對(duì)煤礦開(kāi)采的影響也就越大。在煤礦開(kāi)采時(shí)，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(dòng)，對(duì)煤礦的開(kāi)采影響很大，如果厚度大于支架的最低高度，支架容易移動(dòng)，但對(duì)煤礦的開(kāi)采影響很小。

2、斷層走向與工作面之間的形成的角度。當(dāng)其夾角特別小的時(shí)候，也就是斷層走向與工作面基本平行的時(shí)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(dòng)，這種情況下對(duì)煤礦的開(kāi)采影響最大。反之，其頂板破碎寬度比較小，對(duì)煤礦開(kāi)采的的影響也會(huì)比較小。所以，斷層走向與工作面的夾角小于20度的時(shí)候，斷層對(duì)開(kāi)采影響比較大；當(dāng)夾角大于20度小于65度的時(shí)候?qū)γ旱V的開(kāi)采影響也比較大；當(dāng)夾角大于65度到90度的時(shí)候，對(duì)于開(kāi)采影響很小，但是這種斷層有時(shí)會(huì)對(duì)采面長(zhǎng)期正常生產(chǎn)有影響，也要注意。

3、斷層走向長(zhǎng)度和面積。斷層的長(zhǎng)度用I表示，面積用s表示，斷層走向長(zhǎng)度與面積的比值用u表示，所以當(dāng)斷層走向長(zhǎng)度越大，斷層面積越小的時(shí)候，對(duì)開(kāi)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(duì)開(kāi)采影響的程度，當(dāng)比值u較大，頂板巖性較軟時(shí)過(guò)斷層較容易。但是要注意的是如果巖性過(guò)于軟，頂板就會(huì)很難控制，這樣對(duì)開(kāi)采也會(huì)有影響。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦在生產(chǎn)的時(shí)候，對(duì)其出現(xiàn)的斷層還有斷層對(duì)開(kāi)采的影響程度進(jìn)行研究分析是十分重要的。通過(guò)一系列的分析研究，制定出一個(gè)比較安全合理的開(kāi)采方案。

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