試析斷層構造對煤礦生產(chǎn)的影響及處理方法

摘 要：為盡可能避免斷層構造對煤礦生產(chǎn)造成較大影響，必須加深對斷層構造的認識，結合煤礦生產(chǎn)實際，掌握各種規(guī)模、性質斷層的處理方法?；诖?，本文先闡述了斷層對煤礦生產(chǎn)的影響以及斷層構造的控礦作用，然后論述了在煤礦生產(chǎn)過程中對斷層構造的處理方法，可為相關從業(yè)者提供一定參考。

關鍵詞：斷層構造；煤礦生產(chǎn)；影響；處理方法

煤炭的形成、分布受多種地質因素影響，只有正確認識煤礦生產(chǎn)過程中各種地質影響因素以及掌握相對應的處理方法，才能保證煤礦正常生產(chǎn)。影響煤礦生產(chǎn)的地質因素比較多，如煤層厚度變化、地質構造、巖漿侵入、頂板、煤層瓦斯等。在這些影響因素中，煤層厚度變化、地質構造、煤層瓦斯對南方煤礦生產(chǎn)影響較大。因此，探討斷層構造對煤礦生產(chǎn)過程的影響，具有較大的現(xiàn)實意義。

一、斷裂構造的控礦作用

無論是礦產(chǎn)、金屬、能源，都會受地質構造因素影響，并常被后期構造變形作用所改造?？偟膩碚f，斷層構造的控礦作用主要體現(xiàn)在以下兩個方面：第一，斷層構造可為礦體資源的沉淀、形成提供有利空間；第二，斷層構造控制礦體資源的形成、演化。區(qū)域內(nèi)斷層構造和次級構造的交匯部位、早期斷裂疊加部位，都是礦體形成的有利場所，如若斷裂層經(jīng)過不同的巖層，在不同化學性質巖層的作用下，成礦方式也呈現(xiàn)出較明顯的多樣化特征[1]。

斷裂構造的成礦以及礦體的分布，主要受斷裂構造力場方向、大小所制約。通常來說，在應力集中的擠壓帶上，斷裂構造的礦化規(guī)模比較小，而在張應力區(qū)域以及低應力區(qū)域，礦化規(guī)模比較大。如大規(guī)模含礦逆斷層，雖然總體含礦量比較低，但是因斷層走向為舒緩波狀，在相同應力條件下，斷層不同部位有一定的差異，所以在斷層構造的轉彎處、張開處，常存在豐富的礦質。

二、斷層構造對煤礦生產(chǎn)的影響

斷層構造一方面會破壞煤層的完整性、連續(xù)性；另一方面，斷層構造對煤礦礦區(qū)范圍劃定、水平及采區(qū)劃分、工作面和井巷設計、巷道施工和回采造成不同程度的影響。因斷層的規(guī)模大小不同，對煤礦生產(chǎn)的影響也有所不同，目前我國對斷層規(guī)模等級劃分還缺乏一個統(tǒng)一的標準，通過查閱文獻，可采用以下標準劃分斷層構造：大于50m落差值的斷層可判定為特大型斷層；落差值在30m左右的斷層可判定為大型斷層；落差在15m左右的斷層可判定為中型斷層；落差不大于5m的斷層可判定為小型斷層。

斷層構造對煤礦生產(chǎn)的影響可歸納為以下幾點：第一，斷層會破壞煤層的完整性，影響煤礦生產(chǎn)區(qū)域劃分以及井田劃分，尤其是特大型斷層、大型斷層、中型斷層，會直接將煤礦生產(chǎn)區(qū)域、井田一分為二，給煤礦生產(chǎn)帶來巨大影響；第二，斷層構造會影響開拓系統(tǒng)的布設，若是在部署水平、采區(qū)內(nèi)存在落差較大斷層構造，那么必定會對生產(chǎn)系統(tǒng)和工作面布置造成影響；第三，在掘進的過程中，若是揭露較大落差斷層，導致另一側煤層斷失，若無法準確判斷斷層性質、結構、形態(tài)，如不探明斷層情況或修改施工設計，若繼續(xù)向前掘進，輕則導致掘進效率受到影響，重則可能導致巷道報廢[2]；第四，破碎斷層容易引發(fā)片幫、冒頂?shù)仁鹿?，存在較大的支護安全隱患。若是斷層導水性好或斷層附近存在瓦斯富集區(qū)，則可能引發(fā)透水事故或瓦斯安全事故；第五、煤與瓦斯突出礦井受斷層影響特別嚴重，斷層不僅造成防突工作量增大，安全威脅也隨之增大，重則造成工作面無法正?；夭?；第六，為確保生產(chǎn)安全，對中型及以上斷層斷層需留設安全保護煤柱，而煤柱的留設必然會形成不可開采的區(qū)域，造成大量煤炭資源損失[3]。

三、巷道掘進時對斷層構造的處理方法

在掘進巷道的過程中，常會揭露小落差斷層，在處理這些斷層構造時，必須勘測這些斷層的性質、產(chǎn)狀、規(guī)模大小，然后再結合掘進巷道的用途，根據(jù)不同的地質情況、生產(chǎn)需求，選用合理的處理方式。通常來說，若是斷層落差大于掘進斷面高度或者大于煤層厚度，就需要找到斷失翼煤層，確定斷失翼方向以及實際距離，對此可選用層位對比法、小斷層類推法、作圖分析法、生產(chǎn)勘探法、構造分析法作業(yè)。

1.水平巷道掘進斷層處理

一般來說，除石門外，水平巷道掘進所遇到的斷層多為斜交斷層、傾向斷層。沿煤層走向掘進水平巷道在遇斷層時，可根據(jù)煤層斷失的具體位置，采用轉向斜穿底板、斜穿煤層頂板或者沿斷層面掘進等方式通過斷層[4]。其中斜穿底板或頂板不改變巷道掘進坡度，僅調(diào)整巷道掘進方向，但是必須要準確掌握斷層落差，明確斷失煤層的具體位置，才能夠采用該方法通過斷層；沿斷層面掘進是指在水平巷道掘進過程中，若是揭露傾向斷層、斜交斷層，在斷層附近礦壓變大且存在瓦斯、地下水等情況，需綜合分析判定這些威脅因素，然后確定是距斷層構造一定距離按平行走向掘進還是沿斷層面掘進。

2.傾斜巷道掘進斷層處理

在傾斜巷道掘進過程中，揭露走向斷層或斜交斷層，可根據(jù)實際生產(chǎn)需求，采用調(diào)整巷道掘進坡度的方式通過斷層構造。首先，若是斷層的落差小于煤層厚度，可先判定斷失煤層為下盤還是上盤，采用挑頂、臥底的方式通過斷層，或者綜合兩種方式通過斷層；其次，若是斷層落差大于煤層厚度，為避免煤層丟失，可適當加大巷道坡度，或者采用石門揭煤方式來進入另一盤煤層，達到處理斷層構造的目的。

四、煤層回采對斷層構造的處理

1.走向斷層的處理方法

若是斷層的落差小于煤層厚度，可采用臥底、挑頂?shù)姆绞酵ㄟ^斷層。若是斷層為傾向斷層，而斷層的傾向方向和煤層方向相反時，就可采用臥底的方式通過斷層構造，若是傾向斷層的傾向和煤層方向一致，建議采用挑頂?shù)姆绞酵ㄟ^斷層。一般來說，為保證作業(yè)安全，多采用臥底的方式通過斷層。若是斷層的落差大于煤層厚度或者斷層的延展影響距離比較遠，常規(guī)采煤方法回采困難時，可在斷層構造兩側留設一定寬度的煤柱，將工作面重新進行劃分后回采，為防止斷層構造帶來的礦壓影響，工作面的劃分錯開距離控制在25m左右為宜[5]。

2.傾向斷層的處理方法

若是斷層的落差大于煤層厚度，常規(guī)采煤方法回采困難時，需要開掘出“過壓眼”，將工作面逐步推進至斷層構造處，然后停止回采，并從另一盤開出切割眼繼續(xù)進行回采。若是斷層構造的落差小于煤層厚度，可采用臥底的方式強行通過斷層。另外，在綜采工作面設計的時候，要注意盡量回避斷層結構，若是斷層落差值小于煤層開采厚度，并且頂板、底板的巖石較為堅固，就可采用挑頂或者鉆眼爆破的方式通過斷層。

結束語

綜上所述，在煤礦生產(chǎn)過程中時常會揭露斷層構造，構造內(nèi)可能含有瓦斯、水，且破碎層直接會影響頂板安全性，對煤礦的開采以及巷道的掘進有著直接影響。因此，判斷分析斷層構造具體影響程度以及掌握其處理方法，對于煤礦安全生產(chǎn)工作至關重要。而在不同條件下，不同斷層的處理方式均存在一定的局限性以及適用條件，廣大從業(yè)者在實際生產(chǎn)過程中，應根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況，綜合利用多種不同的處理方法，便于相互補充以便對各種斷層進行準確和安全有效處理。

參考文獻

[1]郭凱奇.基于斷層和陷落柱構造對煤礦生產(chǎn)的影響分析[J].礦業(yè)裝備，2017（6）：52-53.

[2]蔣超.煤礦地質構造對安全生產(chǎn)的影響[J].水力采煤與管道運輸，2017（03）：87-89.

[3]尚坤.桐鑫煤礦F2斷層對煤層及開采的影響[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2017（7）：156-156.

[4]李明亮.地質構造對煤礦安全生產(chǎn)的影響[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2017（8）：24-25.

[5]李靜，徐玉，劉凱.斷層構造對安全開采的影響及防治措施[J].山東煤炭科技，2017（8）：77-78.

作者簡介：

唐聰，1986年生，男，四川儀隴人，工程師，從事煤礦地測防治水技術管理工作