張宇

（四川煤炭產(chǎn)業(yè)集團芙蓉公司四川珙縣644501）

綜采工作面隱伏斷層預(yù)測技術(shù)研究

張宇

（四川煤炭產(chǎn)業(yè)集團芙蓉公司四川珙縣644501）

隨著綜合機械化的發(fā)展,煤礦對綜采工作面隱伏斷層的超前預(yù)測提出了更高要求。然而，傳統(tǒng)的地質(zhì)方法難以滿足現(xiàn)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(zhì)研究，通過對礦井地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造和地應(yīng)力分布規(guī)律分析，利用綜采工作面隱伏斷層切面參數(shù)收集并用地質(zhì)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(yù)測方法。

隱伏斷層預(yù)測模擬綜采工作面

0　前言

珙泉煤礦隸屬于四川煤炭產(chǎn)業(yè)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(zhèn)。由于礦井地質(zhì)條件復(fù)雜，隱伏斷層呈階梯狀發(fā)育，使得工作面煤層、頂?shù)装迳舷洛e亂，煤炭開采存在開采難度大，煤炭質(zhì)量低，開采推進緩慢，工作面發(fā)火威脅大，機械損耗嚴重等等問題。

1　礦區(qū)地形地貌

礦區(qū)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(fù)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(qū)內(nèi)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(qū)。

2　礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

從區(qū)域構(gòu)造位置上看，礦區(qū)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(qū)域內(nèi)主體構(gòu)造為珙長背斜，該背斜為緩傾斜單斜構(gòu)造,地層傾角為12°～30°。

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

3　礦區(qū)煤系地層

通過對地質(zhì)鉆孔資料分析得知礦區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)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(qū)主要含煤段，含煤地層巖性以灰色、深灰色薄層泥巖、砂質(zhì)泥巖夾煤層為主，少量細砂巖和粉砂巖。

4　隱伏斷層預(yù)測技術(shù)研究

4.1隱伏斷層研究的內(nèi)容

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

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

（3）斷層性質(zhì)。包括壓性(剪性)和張性,對斷層的構(gòu)造應(yīng)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(xué)性質(zhì),并以剪性為主。剪性正斷層的構(gòu)造特征總體上為壓性,但也表現(xiàn)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(yù)測兩種。探測方法（比如三維地震技術(shù)）雖然可以有效地查明探測區(qū)內(nèi)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(yù)測方法可以預(yù)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(guī)律恰恰形成一種互補的特征。

5　隱伏斷層預(yù)測技術(shù)應(yīng)用

通過前期的調(diào)查研究弄清了珙泉煤礦地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造以及斷層特點等等，為隱伏斷層預(yù)測研究奠定了理論基礎(chǔ)，為此在2283綜采工作面實施了隱伏斷層預(yù)測的研究與應(yīng)用。

5.12283工作面情況簡介

2283工作面開采B4煤層，工作面對應(yīng)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(fā)育,且應(yīng)力主要集中在NW和SW?？梢灶A(yù)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(nèi)，預(yù)計有落差大于2m以上的斷層存在，對煤層傾角及走向產(chǎn)生影響，煤厚變化異常及受逆斷層影響造成煤層重復(fù)，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(xiàn)象。

5.22283工作面隱伏斷層預(yù)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(diào)查，并收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料結(jié)合前期調(diào)查對該斷層的延伸情況進行模擬預(yù)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(shù)，利用地質(zhì)行業(yè)Dips軟件將各揭露的參數(shù)錄入，分析生成斷層極點投影及應(yīng)力分布圖。其次，通過數(shù)字軟件模擬斷層受力分布，在應(yīng)力集中區(qū)F隱伏斷層de段裂隙發(fā)育，de外緣兩翼呈發(fā)散性收斂。最終預(yù)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(jié)論

通過對綜采工作面隱伏斷層預(yù)測技術(shù)的調(diào)查研究及實施驗證，證明了結(jié)合礦區(qū)地形地貌特點、構(gòu)造應(yīng)力分布、控煤構(gòu)造樣式以及斷層發(fā)育特點等等因素，利用工作面隱伏斷層各參數(shù)進行分析和軟件模擬，能較為準確地預(yù)測隱伏斷層的發(fā)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(zhì)量，降低治災(zāi)成本，減少機械損耗等等有很好指導(dǎo)作用。

P612[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-220-1

張宇（1983～），男，四川煤炭產(chǎn)業(yè)集團芙蓉公司地質(zhì)測量部工程師，研究方向為礦山資源管理、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與防治、礦山水文地質(zhì)研究，礦山瓦斯地質(zhì)研究，礦山地質(zhì)研究等。

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

[2]龍榮生.煤礦中小構(gòu)造預(yù)測的方法與途徑〔J〕.礦井地質(zhì),1987.