张忠岩
开滦股份范各庄矿业分公司 河北唐山 063000
摘要：介绍了常见的中小型地质构造的类型，探讨了不同地质构造下巷道掘进对策，阐述了中小型断层的定向预测方法和回采工作面中小断层的定位预测方法。
关键词：巷道掘进；地质构造；断层定向预测
一、前言
在煤矿设计中大型地质构造往往作为井田边界和采区边界，掘进中经常遇见的地质构造主要是出现在煤层顶底板中的各种小型地质构造，如小断层、小褶皱。这些小型地质构造由于构造类型不同，加之所处的煤层开采地质条件不同，其掘进过构造时所采取的方式也应不同。因此，研究地质小构造类型和相应的过构造的掘进对策，对煤矿安全生产有一定的现实意义。
中小型地质构造是影响矿井生产和安全的主要地质问题，有时由于它的存在会严重影响矿井生产的正常进行。因此，矿井地质工作者的主要任务就是研究矿井内中小型地质构造的地质特征及其展布规律，以此对其进行可靠的预测，从而保证矿井生产的顺利进行。
要搞好预测，首先要依据勘探资料和矿井实际揭露资料进行综合分析，搞清楚矿井内部构造分布的区域特征，根据已施工的掘进和开拓巷道实际揭露断层资料对正施工巷道的前方隐伏断层进行定向预测；其次是依据实测断层对回采工作面的中小断层进行定位预测；最后与井下物探资料进行综合分析，提供预测图纸，从而达到保证生产顺利进行的目的。
二、常见的地质小构造类型
煤矿地质小构造主要是伴生、次生、派生于大型地质构造之中，受大型地质构造控制的次一级的小型地质构造，主要包括小断层、小褶皱、复合顶板等。
1、小断层
①掘进过程出现小断层的标志
掘进过程可能出现小断层的标志主要有：煤层顶板或底板移位；在顺着煤层的巷道中出现煤厚急剧增大而后出现岩石楔子；煤层厚度减小甚至出现尖灭：煤层突然被岩石取代；煤层顶板或底板出现岩性变化；出现被揉皱的岩石带；裂隙壁有滑动痕迹等现象。这些现象表明巷道前方可能有断层出现。
②小断层类型
掘进中常见的小断层有正断层、逆断层、层滑构造、小裂隙（破碎带）。小断层一般落差在5m以内。
小型正断层以反倾正断层居多，一般来说上盘下降，下盘上升，断层面倾向和煤层面倾向相反。断层面一般较平整，上下两盘煤层和煤层顶底板往往比较完整，围岩稳定性往往相对于逆断层要好。
小型逆断层以同倾逆断层居多，一般来说上盘上升，下盘下降，断层面倾向和煤层面倾向相同。断层面一般不太平整，地层倾角较大。逆断层上下两盘煤层常常伴有引捩小褶皱，造成巷道支护条件进一步恶化，给巷道过构造增加难度。
层滑构造主要表现为岩层受到外力的作用后，发生岩层间滑动，层滑构造附近煤岩层层理常常表现混乱，煤、岩强度变弱。
小裂隙（破碎带）主要是受区域地质构造影响，造成局部煤岩层应力集中，煤岩层发生破裂，但未发生位移。小裂缝造成岩石强度变弱，给巷道支护增加了难度。
2、小褶皱
小褶皱常见有小型向斜、小型背斜、煤层顶板挠曲构造，其中以煤层顶板挠曲构造为主。顶板挠曲构造往往规模不大，影响范围也就20m左右，主要表现为不规则的小褶皱。这些小褶皱造成附近煤岩层发生塑性变形，巷道支护环境破坏，严重时会造成冒顶伤人事故。
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3、复合顶板
煤层顶板一般由伪顶、直接顶和老顶组成。有些煤层顶板在伪顶与直接顶之间有1层薄煤线，有时有多层煤线与薄岩层互层，组成复合顶板。该顶板给巷道支护增加了难度。
三、不同地质构造下的巷道掘进对策
1、巷道过正断层的掘进对策
掘进巷道过正断层有两种情形：
①巷道由断层上盘向下盘掘进。掘进见断层后表现沿顶板掘进过程中突然煤层顶板上升，往往造成冒顶事故的发生。巷道掘进过程中一旦煤层倾角发生急变，或煤岩层层理紊乱。巷道前方有可能揭露断层，应做好过断层前准备工作，用煤电钻向前上方探煤层顶板位置，防止一旦揭露断层造成上顶抽冒。过断层时应采用棚子支护，并对棚距进行适当加密。
②巷道由断层下盘向上盘掘进。巷道见断层后煤层顶板下移，巷道过断层时需打板，巷道坡度需向下调整。
2、巷道过逆断层的掘进对策
巷道过逆断层时主要表现为煤层重叠。当巷道由断层下盘向上盘通过时，应注意上顶重叠煤层冒顶事故的发生，应加强顶板支护工作，通常采用加密棚距通过。当巷道由断层上盘向下盘通过断层时，需要调大巷道坡度打板通过。
3、巷道在复合顶板煤层中的掘进对策
复合顶板易冒顶，不好支护，巷道掘进时应尽可能地沿直接顶掘进。
4、巷道遇见顶板挠曲构造的掘进对策
应根据顶板挠曲构造特征进行预测，一旦煤层倾角突然变大，应该采用接杆钎子向前探测煤层顶板位置。巷道过顶板挠曲构造时应加密支护。
5、巷道过顶板裂隙或特厚煤层底板的掘进对策
巷道过顶板裂隙（破碎带）或特厚煤层底板巷道沿底掘进时，上顶破碎，巷道掘进时应加强支护。
四、中小型断层的定向预测方法
在矿井生产的掘进工作中，前方的隐伏断层往往造成另～盘煤层或者岩层的变化，使沿煤层的巷道迷失方向。定向预测就是为了寻找断失翼的煤层并及时确定巷道掘进的方向。王庄煤矿通常采用下列几种预测方法。
1、煤岩层层位对比法
依据巷道已揭露的断层另一盘煤岩层的层位，结合矿井的标志层、煤层及煤层顶底板特征，通过层位对比确定断层的性质和断距，以此寻找断失的煤层，达到对煤层定向预测的目的。例如：在西翼7451工作面风道掘进时，开始为沿着3#煤层顶板掘进遇一断层，另一盘岩性为灰白色细砂岩，具有炭化面和水平层理，由于3#煤层顶底板中都有这一层砂岩，所以很难确定断层的性质和落差，为此，在巷道迎头布置一垂直的下孔，钻孔揭露矿井标志层，结合断层产状确定了本断层为正断层，也为掘进指出了方向。
对于多煤层的矿井，由于断层的影响常常把不同的煤层连在一起，从而使得沿煤层掘进的巷道发生串层，而且不易识别断层的存在。这时，可以根据煤层的结构、厚度及煤岩类型等项标志来确定断层的位置、性质和落差。比如矿井有一条沿8#煤层底掘进的巷道A，掘到B时进入了9#-煤层顶板的位置，由于掌握了两煤层的煤岩类型，很快发现A，B两点问存在的断层，并确定了断层的性质和落差。
2、规律类推法
王庄煤矿是一个具有40年开采历史的老煤矿，积累了大量的地质资料，通过对资料的分析整理，找出其中的规律。依此规律可以帮助确定正在施工巷道所遇断层的性质，从而指导寻找断失的煤层和巷道施工的方向。如43盘区煤层所见断层均为正断层，依此规律在7256斜溜子道遇断层后也认为是正断层，后来经打钻和掘进验证确实为正断层。规律类推法为巷道施工指出了正确的方向，也保证了施工的顺利进行。
3、构造对比法
构造对比法就是在新掘巷道遇断层后与相邻巷道或邻近的上下煤层所掘巷道已经揭露的实测断层的性质相对比，从而确定新揭露断层的性质，达到定向寻找断失煤层的目的。例如南翼二水平7254掘进时揭露了一条正断层，依构造对比法对南三水平的8282溜子道相应位置进行了定向预测，后来经过验证此预测是正确的。
4、作图分析法
作图分析法就是把新揭露的断层产状资料填绘到矿井地质剖面、煤层底板等高线图、煤层立面投影图和水平切面图（道巷图）上，然后把这个层与同煤层、同水平、不同煤层、不同水平的巷道已经查明的断层进行综合分析对比，如果新揭露的断层与已经查明的断层产状一致或相似且特征相似，并且能够自然连接，那么可认为新断层就是已经查明的断层的延伸，因此该断层的性质和规模即可确定，从而指示寻找断失的煤层，达到定向预测的目的。
五、回采工作面中小断层的定位预测
定向预测是为了保证掘进开拓工作的顺利进行。当该项工作结束，采区工作面形成以后就要求对采区工作面的中小断层（包括未揭露的断层）进行定位预测。特别是随着回采机械化程度的提高，对工作面中断层定位预测的准确性要求也越来越高，准确的定位预测能为确定采煤方法和采煤机械提供保证，从而保证生产的顺利进行。在构造复杂区，可依据四壁巷道已经揭露的断层展布，并结合工作面布局布置一定数量的巷道，既可作为巷探巷道，探清构造，又可作为生产巷道使用。这样既可探清构造达到定位预测的目的，又可被生产所利用，并解决了实际问题。
六、结束语
掘进巷道所见地质小构造比较复杂，但常见地质小构造类型却只有那么几种，总结过地质小构造的掘进对策，可以指导现场掘进支护，确保掘进安全生产。
参考文献：
[1]李元利．煤层断裂[M3]．阜新：阜新矿业学院出版社，2004：101-110.
[2]柴登榜．矿井地质工作手册[M]．北京：煤炭工业出版社，1999：35—80.
论文作者:张忠岩
论文发表刊物:《基层建设》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/10/8
标签：断层论文; 煤层论文; 巷道论文; 顶板论文; 地质论文; 矿井论文; 岩层论文; 《基层建设》2015年5期供稿论文;