劉興全

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)東北、華東地區(qū)的煤炭資源日益枯竭，在當(dāng)下國(guó)家壓縮產(chǎn)能、煤炭行業(yè)大調(diào)整的背景下，煤炭企業(yè)不得不對(duì)斷層附近煤炭資源進(jìn)行開采，而回收斷層附近煤炭資源又面臨著多種重大的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，斷層附近煤炭資源的利用成為亟待解決的問題。斷層對(duì)于煤炭開采的影響既有積極作用又有消極影響，但是其構(gòu)造特征及產(chǎn)生機(jī)理又未能有確切揭示，斷層對(duì)煤炭資源開采的影響因素成為利用其附近煤炭資源的重中之重，文章就斷層對(duì)煤炭資源開采的影響因素及處理方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：采空區(qū)；采動(dòng)沉陷；建（構(gòu)）筑物；治理

中圖分類號(hào)：F407.21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0089-02

我國(guó)是一個(gè)富煤少氣貧油的國(guó)家，中國(guó)能源消耗一直以煤炭資源為主，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消耗急劇增加，對(duì)于煤炭資源的依賴性越來越強(qiáng)，由于煤炭資源屬于不可再生資源，隨資源保有量的減少，煤炭行業(yè)形勢(shì)下滑，相當(dāng)多的煤炭企業(yè)迫切需要對(duì)斷層附近的煤炭資源進(jìn)行回收，而近斷層煤炭資源的開采又面臨著許多不安全因素，增加了開采的難度。

1 斷層

斷層是有一種由巖層沿破裂面滑動(dòng)發(fā)生明顯位移的地質(zhì)構(gòu)造，由于地殼運(yùn)動(dòng)，斷層在地殼中廣泛存在，是地殼中存在的重要構(gòu)造之一[1]。斷層作為一種斷裂構(gòu)造，切割地層并破壞了其連續(xù)性和完整性，形成了斷層破碎帶，使周圍地質(zhì)條件及巖層力學(xué)特征發(fā)生了較大的變化，并使其周圍空間應(yīng)力場(chǎng)、能量場(chǎng)等產(chǎn)生重新分布。斷層形成的形貌差異較大，規(guī)模不等，小的不足一米，大到數(shù)百、上千千米。對(duì)于斷層的形成的假說存在很多，一般現(xiàn)在比較認(rèn)可的假說是：斷層的形成是由于地殼在移動(dòng)過程中產(chǎn)生了強(qiáng)大的壓、張力，使得原巖超過其本身的強(qiáng)度使得巖層斷裂、錯(cuò)位而產(chǎn)生。巖層斷裂滑移的面稱斷層面。斷層從其運(yùn)動(dòng)方式來分，一般認(rèn)為可分為兩種：正斷層、逆斷層。正斷層是斷層形成后，上盤相對(duì)下降，下盤相對(duì)上升的斷層，逆斷層是為上盤上升，下盤相對(duì)下降的斷層。正是由于斷層由復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造形成，其內(nèi)蘊(yùn)含有大量能量，在斷層附近施工時(shí)，工程擾動(dòng)易引起斷層活化，從而使得工程擾動(dòng)與斷層巖層相應(yīng)能量疊加誘發(fā)工程地質(zhì)災(zāi)害。

2 斷層對(duì)煤炭資源開采的影響因素

井田中斷層的出現(xiàn)機(jī)有其積極的作用又有其消極的影響，一方面斷層的存在使的上升盤的煤層埋深變淺，礦井開拓距離大大縮短，礦井前期投資、生產(chǎn)費(fèi)用等都大大減少，對(duì)于煤炭企業(yè)而言能夠快速回籠資金，進(jìn)行下一步開拓建設(shè)；對(duì)于某些特殊地質(zhì)而言，在其特定的條件下，煤層中瓦斯通過斷層產(chǎn)生的通道，沿破裂面釋放出來，在礦井生產(chǎn)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更加安全的生產(chǎn)工作； 另一方面，斷層破壞了煤層的連續(xù)性和完整性，對(duì)煤礦在生產(chǎn)過程中提出了巨大的挑戰(zhàn)。

2.1 斷層影響井田及采區(qū)劃分

大斷層是井田劃分過程中的最主要依據(jù)之一，當(dāng)采礦工作擾動(dòng)影響波及至大斷層時(shí)，極易誘發(fā)斷層的活化失穩(wěn)，導(dǎo)致斷層滑移，不僅破壞煤層位置分布，礦井地質(zhì)條件，并且易誘發(fā)沖擊地壓、突水潰砂等重大安全事故，對(duì)于礦井生產(chǎn)存在重大威脅。因此在劃分井田或采區(qū)時(shí)，通長(zhǎng)考慮把大斷層作為邊界來進(jìn)行井田境界的劃分。斷層附近通常要留設(shè)大的保安煤柱以防止出現(xiàn)礦井安全事故，在留設(shè)煤柱時(shí)以斷層作為邊界的劃分把邊界保護(hù)煤柱與井田或采區(qū)邊界煤柱合二為一，能夠大大減少煤炭資源的損失。

2.2 斷層影響開拓系統(tǒng)布置

開拓巷道要長(zhǎng)久的服務(wù)礦井，當(dāng)開拓巷道遇到斷層時(shí)，需要考慮斷層落差，合理布置巷道位置，若開拓巷道傾角過大使得皮帶機(jī)無法正常下延，開拓布置不能最優(yōu)化安排，增加了運(yùn)輸路線，影響礦井正常生產(chǎn)安排，增加礦井基建投資，使得礦井在通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)不能夠穩(wěn)定持續(xù)進(jìn)行。

2.3 斷層影響巷道掘進(jìn)

當(dāng)掘進(jìn)至斷層附近時(shí)，需要對(duì)巷道位置重新進(jìn)行標(biāo)定，開掘巷道尋找另一盤中的煤層位置進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，若定位不準(zhǔn)確易造成巖巷掘進(jìn)過長(zhǎng)，找不到煤層，從而無法進(jìn)行下一步工作，或者不能找到煤層從而不能進(jìn)行工作面布置，這樣不僅延誤了工作計(jì)劃而且掘進(jìn)的巷道廢棄造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 斷層影響煤炭資源回收

特大及大型斷層需要留設(shè)足夠大的保護(hù)煤柱以保證工作安全，舍棄了大量?jī)?yōu)質(zhì)煤炭資源，對(duì)于日益減少的資源現(xiàn)狀，對(duì)于斷層附近煤柱的回收實(shí)踐研究工作勢(shì)在必行；斷層發(fā)育密集的地區(qū)由于煤層過于破碎，頂?shù)装鍘r層不完整，采煤時(shí)無法對(duì)頂?shù)装暹M(jìn)行有效支護(hù)，導(dǎo)致資源不可回收；此外對(duì)于薄煤層而言，遇到斷層后易停產(chǎn)，從而丟失大量煤炭資源。

2.5 斷層影響生產(chǎn)成本

斷層的存在使得煤炭?jī)?chǔ)量、井巷施工等收到很大影響，巷道的無效進(jìn)尺，運(yùn)輸、通風(fēng)路線的延長(zhǎng)等都會(huì)增加礦井生產(chǎn)成本，煤炭資源的丟失、工作面停產(chǎn)等更會(huì)使煤礦增加生產(chǎn)成本。

2.6 斷層影響生產(chǎn)安全

當(dāng)采掘工作面過斷層時(shí)，由于斷層兩側(cè)受斷層作用而形成的斷裂破碎帶十分破碎，加之采掘工程擾動(dòng)，極易出現(xiàn)冒頂、片幫的安全事故[2]；當(dāng)采掘工作擾動(dòng)形成的裂縫導(dǎo)通上覆承壓水或者地表水時(shí)，極易使水順斷層滑移區(qū)突入礦井，惡化工作條件，更甚者形成突水事故；當(dāng)采掘工作擾動(dòng)致使斷層處巖層失穩(wěn)，極易引起沖擊地壓與煤與瓦斯突出等安全事故。因此，在采掘工作接近斷層處應(yīng)隨時(shí)觀察周圍情況并制定相應(yīng)規(guī)程預(yù)防各種事故發(fā)生。

3 采掘過程中對(duì)斷層的處理方法

面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)開采條件，首先應(yīng)該強(qiáng)化技術(shù)及管理人員對(duì)地質(zhì)工作重要性的認(rèn)識(shí)，清楚并掌握復(fù)雜地質(zhì)條件的地質(zhì)構(gòu)造特征及辨別方式，提前做好地質(zhì)分析并對(duì)不同的地質(zhì)條件提出相應(yīng)的具體處理方案，并有針對(duì)性的學(xué)習(xí)掌握復(fù)雜地質(zhì)條件處理的基本手段，提高管理人員處理安全事故的應(yīng)急能力，在保證人員、財(cái)產(chǎn)安全的前提下合理安排采掘工作，有序地進(jìn)行采煤活動(dòng)，對(duì)于處理斷層地質(zhì)條件的采掘工作時(shí)應(yīng)該在熟悉已有工作經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，采取有效合理的創(chuàng)新手段對(duì)煤炭資源合理回收，在保障工作計(jì)劃有序進(jìn)行的前提下，最大程度地開采煤炭。

3.1 掘進(jìn)過程中對(duì)斷層的處理

（1）掘進(jìn)平巷時(shí)[3]，可根據(jù)其具體地質(zhì)情況，在斷層落差較小時(shí)采取穿頂、穿底等方式直接通過斷層來進(jìn)行掘進(jìn)工作作業(yè)，如圖1（a）、（b）所示。

（2）在掘進(jìn)平巷時(shí)遇到落差較大的斷層，直接穿過斷層不能保證安全生產(chǎn)時(shí)，可采用順斷層面掘進(jìn)穿過斷層進(jìn)行掘進(jìn)工作，如圖1（c）所示。

（3）掘進(jìn)斜巷時(shí)，可根據(jù)生產(chǎn)要求采用靈活的方式進(jìn)行掘進(jìn)作用。當(dāng)斷層較小時(shí)，可直接采區(qū)挑頂、臥底的方式橫穿斷層，如圖1（d）、（e）所示。

（4）當(dāng)斜巷掘進(jìn)遇斷層較大時(shí)，直接過斷層不能保證安全生產(chǎn)，可采用石門、立眼等技術(shù)手段穿過斷層進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，如圖1（f）、（g）所示。

3.2 回采過程中對(duì)斷層的處理

（1）當(dāng)回采過程中遇到斷層落差較小，可直接采取強(qiáng)行穿過斷層的方式進(jìn)行回采作業(yè)，如圖2（a）所示。

（2）當(dāng)斷層落差較大，大于開采厚度，可采取重開切眼，回采面搬家的方式進(jìn)行回采作業(yè)，如圖2（b）所示。

（3）若采掘接替緊張且采區(qū)較大時(shí)，可將一個(gè)采區(qū)以斷層為界限劃分為兩個(gè)小的采區(qū)分別進(jìn)行回采工作，如圖2（c）所示。

4 結(jié)束語

斷層在地殼中廣泛分布，對(duì)于采掘工作的順利開展有著重大影響作用，明白并掌握其構(gòu)造特征及發(fā)育情況可以更加合理地安排采掘工作計(jì)劃，通過研究其對(duì)采掘工作的影響因素，技術(shù)及管理工作人員可以指定相應(yīng)的規(guī)程及安全措施以保證采掘工作的順利進(jìn)行，掌握并合理使用各種條件下斷層的處理手段，可以更有效的進(jìn)行采掘活動(dòng)，增加企業(yè)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]車樹成，張榮偉.煤礦地質(zhì)學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[2]秦忠誠(chéng)，等.構(gòu)造煤層開采方法[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[3]徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.endprint