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        田莊礦斷裂構(gòu)造復(fù)雜性與發(fā)育規(guī)律的分析研究

        2018-08-05 04:01:04賈延坤
        世界有色金屬 2018年10期

        賈延坤

        (山東能源臨礦集團田莊煤礦,山東 濟寧 272103)

        1 礦井概況

        礦井位于濟寧高新區(qū)王因鎮(zhèn)境內(nèi),2002年11月正式投入生產(chǎn),核定生產(chǎn)能力90萬噸/年,主采16上和17層礦,礦層厚度分別為1.2m、0.97m,均為薄礦層;礦種為氣礦。礦井低瓦斯、低二氧化碳,井田面積32.07km2。主、副、風(fēng)井三個立井開拓、二個水平開采、中央并列式通風(fēng),走向長壁后退式采礦方法,根據(jù)地質(zhì)條件不同,采用多種采礦和掘進工藝[1]。

        2 斷裂構(gòu)造對開拓布局與生產(chǎn)的影響

        田莊礦主采礦層16礦平均厚度1.2m,17礦平均厚度0.97m,落差1m左右的斷層就可以將礦層斷失,掘進期間必須進行挑頂,臥底或施工全巖巷道尋找失翼礦層;工作面斷層多,頻繁補開回采切眼,造成萬噸掘進率大幅升高;落差在5m~10m左右的斷裂構(gòu)造直接影響工作面及采區(qū)開拓布局。受地質(zhì)環(huán)境影響,礦井?dāng)鄬用芗?,產(chǎn)狀復(fù)雜多變,是影響礦井生產(chǎn)的首要問題[2]。

        3 生產(chǎn)揭露斷層復(fù)雜性情況描述

        斷層落差大,走向延展較短,根據(jù)工作面實際揭露,此類斷層主要表現(xiàn)在斷層走向延展長度不大于30m,但落差發(fā)生急劇變化,極易造成,工作面推采受阻,無法正常推進。需重新施工補切眼,安裝回采設(shè)備,不僅影響回采進度還造成丟礦現(xiàn)象。(圖1)

        圖1 工作面揭露斷層示意圖

        斷層延展較長,走向,傾角變化大,此類斷層致使工作面順槽不能按照設(shè)計方向布設(shè),增加運輸設(shè)備、環(huán)節(jié),且造成工作面丟礦現(xiàn)象。斷層落差大,次生斷層多,斷層破碎帶寬膠結(jié)性差,造成掘進支護困難,切極易發(fā)生冒頂事故。斷層密集,在短距離內(nèi),發(fā)育有多條,產(chǎn)狀差異較大的斷層,造成巷道上下起伏大,運輸困難,回采困難。

        4 斷層發(fā)育規(guī)律研究與分析成果

        4.1 斷層延展長度與走向變化

        礦井正常地質(zhì)工作中,常常將相鄰順槽或工作面揭露的產(chǎn)狀、走向近乎一致的斷層,理解為同一條斷層。但在田莊礦礦實際生產(chǎn)中,因斷層走向變化大,相鄰采掘工程揭露產(chǎn)狀、走向近乎一致的斷層,為同一斷層的實際情況不多(據(jù)統(tǒng)計只占30%左右)。因此不能盲目將相鄰區(qū)域揭露的產(chǎn)狀、走向近乎一致的斷層解釋為同一條斷層,而施工補切眼或巷道工程。

        4.2 同一條斷層在不同層位產(chǎn)生不同斷層傾角、落差

        在多層礦開采的礦井中,常常利用上部礦層開采時揭露斷層的產(chǎn)狀,對下部礦層斷層位置及落差進行預(yù)計。根據(jù)田莊礦礦開采的實際揭露情況證實,在層間距只有6~7米的16、17層礦中,16礦揭露斷層傾角,落差與17礦差異很大,有時16層礦中存在的落差較小的斷層,在17層礦中未發(fā)育;斷層位置與按照16礦斷層傾角推斷的位置差異較大。經(jīng)實踐研究分析,主要原因是,石炭系地層中,巖性變化較多,巖層性質(zhì)不同、硬度懸殊較大,在地層受壓斷裂過程中,因巖性不同造成落差、傾角差異較大。硬度高的脆性巖石斷層面整齊,落差相對較大,軟性巖石落差相對較小或只產(chǎn)生褶曲未斷裂的情況。

        4.3 同一條斷層不同地點傾角的變化與斷層性質(zhì)的轉(zhuǎn)變

        斷裂面傾角的方向決定了斷層的性質(zhì),正斷層,受水平拉伸發(fā)生張裂,上盤相對下降,下盤相對上升,斷層面傾角較大,一般在45°以上;逆斷層,受水平擠壓,上盤相對上升,斷層面傾角較小。

        田莊井田經(jīng)采掘?qū)嶋H多次揭露,同一條斷裂,斷層面的傾角方向相反,正斷層轉(zhuǎn)為逆斷層情況。此種現(xiàn)象多發(fā)生在斷面傾角在70°~80°的正斷層上,斷層面傾角由后傾轉(zhuǎn)為前傾,斷層性質(zhì)有正變逆。在相鄰順槽揭露時為一條正一條逆,推采完全揭露斷層后,發(fā)現(xiàn)是同一條斷層(圖3)。傾角發(fā)生逆轉(zhuǎn)后的逆斷層均為逆沖斷層,逆掩斷層、輾掩斷層未發(fā)現(xiàn)類似情況。

        圖3 斷層面傾角發(fā)生扭轉(zhuǎn)平面示意圖

        4.4 不同時期形成的斷層在實際采掘過程中體現(xiàn)

        根據(jù)礦井工作面實際揭露以下幾種情況能夠充分體現(xiàn)斷層的先后形成時間。

        AA’斷層先期形成后B斷層后形成,并在產(chǎn)生錯動的同時產(chǎn)生了水平移動,造成AA’斷層在平面位置上發(fā)生偏移。C斷層先形成D斷層后形成,C斷層延展較長,斷層落差大造成斷層兩盤相對孤立,后構(gòu)造運動不劇烈,只在斷層上盤形成斷裂,產(chǎn)生落差。

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