在煤礦生產(chǎn)中裂隙和斷層的影響及處理措施

王吉民

【摘 要】裂隙對(duì)工作面布置，鉆眼和爆破，回采率，頂板管理，工作條件產(chǎn)生不同影響；各種斷層對(duì)煤礦生產(chǎn)均產(chǎn)生重要影響。應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，采取科學(xué)有效的處理措施，保證煤礦生產(chǎn)安全。

【關(guān)鍵詞】斷裂構(gòu)造；裂隙；斷層；煤礦生產(chǎn)

斷裂構(gòu)造可破壞煤層的完整性，造成煤（巖）層的不連續(xù)，給采煤生產(chǎn)帶來了一定的影響因素應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確地處理好斷裂構(gòu)造，保證煤礦的生產(chǎn)安全。

1.裂隙對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響及處理

1.1工作面布置中裂隙的影響及處理方法

煤層頂板裂隙發(fā)育時(shí)，布置回采工作面就要考慮裂隙方向。如果工作面平行于主要裂隙方向，則容易出現(xiàn)冒頂片幫事故。因此，布置回采工作面時(shí)，要與主要裂縫方向成一銳角，這樣可以避免或減少冒頂和片幫事故。在掘進(jìn)中當(dāng)掘進(jìn)方向與主要裂隙方向平行時(shí)，巖石的靜壓力將集中作用在支架上，容易造成巷道冒頂，片幫等事故。在設(shè)計(jì)巷道方向時(shí)，要根據(jù)主要裂隙方向，盡量使掘進(jìn)方向與主要裂隙方向呈銳角或垂直。

1.2裂隙鉆眼和焊破效果的影響及處理

裂隙影響發(fā)育時(shí)，炮眼的方向如與主要裂隙平行，容易產(chǎn)生卡釬子事故，而且在爆破時(shí)，因裂隙而漏氣，會(huì)影響爆破效果。所以在鉆眼爆破時(shí)，炮眼的方向應(yīng)盡量垂直于主要裂隙面，這樣，不但可以避免卡釬子，而且還能獲得較好的爆破效果。

1.3裂隙對(duì)回采率的影響及處理方法

在回采高變質(zhì)無煙煤以及低變質(zhì)長焰煤時(shí)，根據(jù)構(gòu)造裂隙的組數(shù)，方向和發(fā)育程度，科學(xué)布置回采工作面。例如，在堅(jiān)硬的無煙煤中，如果有兩組構(gòu)造裂隙，一組傾向西，傾角（50～55°），較發(fā)育；與前組垂直，則不發(fā)育。當(dāng)工作面由東向西推進(jìn)時(shí)，煤容易順發(fā)育的裂隙面脫落，生產(chǎn)效率高、進(jìn)度快；而當(dāng)工作面由西向東推進(jìn)時(shí)，則由于發(fā)育的裂隙傾向與工作面推進(jìn)方向相反，煤不容易脫落；會(huì)影響工作效率。

1.4頂板管理中裂隙的影響及處理措施

煤層頂板裂隙發(fā)育時(shí)，工作面一般不能單獨(dú)使用立柱，還要加用頂梁，頂梁不能平行裂隙方向，以防止頂板沿裂隙面冒落，當(dāng)煤層傾角較小，頂板裂隙發(fā)育時(shí)，放頂距離要縮小，而且放頂時(shí)的回柱方向要根據(jù)頂板的主要裂隙方向確定。這樣，頂板冒落的塊度小，可保證回柱放頂工作的安全。

1.5裂隙對(duì)工作條件的影響及處理措施

裂隙往往會(huì)增加礦井水的涌水量，惡化工作條件，有時(shí)還會(huì)引起井下水患。對(duì)有滴水的工作面要鋪設(shè)雨棚，對(duì)采煤工作面可采用調(diào)面的辦法，使水流向采空區(qū)，再疏干，使工人在無水條件下工作。裂隙還是瓦斯的良好通道，如果煤層頂板裂隙發(fā)育，瓦斯的排放條件好，煤層中的瓦斯含量就小。

2.大斷層對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響及處理

2.1斷層對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響

大斷層對(duì)井田劃分的影響。大斷層作為井田劃分的主要依據(jù)之一。由于大斷層的影響，煤田被分為若干塊段，在劃分井田時(shí)，要考慮以大斷層作為井田的邊界。這樣，既可以把斷層保安煤柱與邊界保安煤柱合為一體，減少煤柱損失，又可盡量避免出現(xiàn)三角煤。

如果在井田內(nèi)存在大斷層，必須增加大量的保安煤柱，給掘進(jìn)運(yùn)輸和巷道維護(hù)帶來很多困難。在水質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)，過大斷層時(shí)，容易造成突水的危險(xiǎn)。許多礦區(qū)常以大斷層作為井田邊界。大中型礦井可以落差大于l00m的斷層作為井田邊界，小型礦井可以落差大于50m的斷層作為井田邊界。如果礦井以斷層為界，要在斷層兩側(cè)各留30m隔離煤柱。

大斷層對(duì)于開拓方式的影響。大斷層影響井田開拓方式的選擇，在選擇井田開拓方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮斷層的影響。緩傾斜煤層，在沒有斷層影響的地質(zhì)條件下，用斜井開拓較好。但是如果煤層被斷層破壞，產(chǎn)狀變化較大時(shí)，就不能用斜井開拓，而要用立井，主要石門開拓。煤層傾角較大，應(yīng)盡量避免采用下山開拓。但當(dāng)井田以斷層為邊界時(shí)，由于主要石門不能貫通所有煤層，因而只好采用下山開拓。

2.2中型斷層對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響

對(duì)傾向和斜交斷層的處理方法。一種是以斷層為采區(qū)邊界另開上山：另一種是采用石門過斷層。一般以為，斷層落差大于20m時(shí)，可作為采區(qū)邊界；當(dāng)落差小于20m時(shí)，則采用石門過斷層的方案較為經(jīng)濟(jì)合理。當(dāng)兩傾向斷層之間的煤層走向長度在600m至800m時(shí)，可用雙翼上山方案開采；當(dāng)煤層走向長度在300m至400m時(shí)可用單翼上山方案。

對(duì)走向斷層的處理方法。如果井田內(nèi)走向斷層落差大，煤層被斷層分割的長度大于3個(gè)區(qū)段，煤的儲(chǔ)量又能滿足一個(gè)水平的服務(wù)年限，可以考慮以該走向斷層作為水平界線。

當(dāng)上山（或下山）部分存在的走向斷層其落差較大，而煤層被斷層分割的傾斜長度較短（1-2個(gè)區(qū)段）時(shí)，應(yīng)以走向斷層為水平內(nèi)的輔助水平界線，這將出現(xiàn)多段提升，使提升系統(tǒng)復(fù)雜化。

2.3小型斷層對(duì)煤礦的影響

采區(qū)內(nèi)有小斷層存在時(shí)，會(huì)給回采和掘進(jìn)帶來困難，只有在布置工作面時(shí)處理得當(dāng)，才能減小斷層對(duì)生產(chǎn)的不利影響。

對(duì)采區(qū)內(nèi)走向斷層的處理方法：當(dāng)采區(qū)內(nèi)走向斷層落差在2m以上，并且沿走向延伸較長時(shí)，常以斷層為界，將工作面一分為二，按雙工作面回采。在這種情況下，上、下工作面應(yīng)保持一定的差距，一般為15-30m，以避免上、下工作面間放頂沖擊地壓的相互影響。

對(duì)采區(qū)內(nèi)斜交斷層的處理方法：采區(qū)內(nèi)有斜交斷層存在時(shí)，往往使工作面斜長不一致，給回采、運(yùn)輸、頂板管理和正規(guī)循環(huán)作業(yè)帶來困難。在這種情況下，可先布置兩個(gè)工作面回采，待過了斷層影響區(qū)之后，再恢復(fù)用一個(gè)工作面生產(chǎn)。

對(duì)工作面小型傾向和斜交斷層的處理方法：當(dāng)工作面小型斷層的落差大于2m時(shí)，需要重新作開切眼：當(dāng)落差小于2m時(shí)，工作面有時(shí)可以直接推過斷層，但過斷層時(shí)，應(yīng)注意使工作面與斷層走向方向成一個(gè)較大交角（以60度-60度最好），以避免沖擊地壓造成工作面切頂在有頂板淋水或底板出水時(shí)，可將工作面調(diào)轉(zhuǎn)一定角度，這樣有利于使水流向采空區(qū)，改善勞動(dòng)條件。

2.4斷層對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響

斷層帶及斷層兩側(cè)的巖石帶十分破碎，當(dāng)采掘工作面遇到斷層時(shí)，容易出現(xiàn)冒頂，片幫等事故，所以要加強(qiáng)支護(hù)。當(dāng)斷層與含水層或地表水相通時(shí)，水會(huì)沿?cái)鄬訋Я魅氲V井內(nèi)，使礦井內(nèi)涌水量增加，勞動(dòng)條件惡化。水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)還會(huì)因此而發(fā)生突水，造成礦井淹沒事故。在高沼氣礦井中，由于斷層附近巖石破碎，容易積聚瓦斯，造成瓦斯突出事故。當(dāng)采掘工程接近斷層破碎帶時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)安全措施預(yù)防各種事故發(fā)生。

斷裂構(gòu)造在地殼中分布廣泛，其形態(tài)和種類繁多，規(guī)模有大有小。它們關(guān)系到煤層的破壞和保存，造成礦層，巖層的錯(cuò)動(dòng)不連續(xù)，對(duì)于礦產(chǎn)的勘探、開采，水文地質(zhì)，工程地質(zhì)均有影響，對(duì)斷層的觀測(cè)研究，處理是一項(xiàng)極重要的工作。