煤矿地质——矿井地质构造

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第二节   矿井地质构造　　地质构造是影响煤矿建设和生产的各种地质因素中最重要的因素之一。地质构造包括褶皱、节理和断层。褶皱虽然影响煤（岩）层的产状和形态，但没有破坏岩层和煤层的延续性，在井巷中比较容易追索和控制；节理（裂隙）由于尚未独立构成对煤矿生产的直接影响，仅是其它开采地质条件的影响因素和组成部分；而断层则破坏了煤层的延续性和完整性，在井巷中较难查明和控制，给采掘生产带来很大影响。因此，断层是矿井地质构造的研究重点。矿井地质构造按其规模大小和对生产的影响程度，可分为大、中、小三种类型。大型构造是指决定井田边界的大型褶曲与断层，这类构造在勘探阶段已基本查明。中型构造是指分布在井田范围内，影响水平、采区划分和巷道布置的次一级构造，它们对煤矿生产影响极大，是矿井地质工作的重点。小型构造是指那些在巷道或工作面中比较容易查明全貌的更次一级的褶曲与断层。大、中、小三种类型地质构造之间存在着密切联系，大型构造控制中、小型构造，小型构造反映大、中型构造。因此，在工作中应把大、中、小型构造的研究有机地结合起来。一、褶曲构造对煤矿生产的影响与研究（一）褶曲构造对煤矿生产的影响1．大型褶曲大型褶曲在勘查段已经查明，它的规模、方向和位置影响到井田的划分和矿井开拓方式及开拓系统的部署，是矿井设计考虑的主要问题。2．中型褶曲中型褶曲对整个矿井的开拓部署影响不大，但对采区的布置关系密切，影响到采区的大小和采区巷道的布置。3．小型褶曲小型褶曲是在回采工作面准备过程中，在巷道中揭露的幅度仅几米到几十米，长度为几米到几十米的褶曲。它影响煤层平巷的掘进方向，从而影响工作面长度，给机械化回采、顶板管理带来一定困难。小型褶曲还往往引起煤层厚度发生变化，使生产条件复杂化。小型褶曲特别发育时，甚至会使煤层变为不可采。（二）煤矿生产中褶曲构造的研究1．褶曲的判断判断井下褶曲的存在，主要是根据煤、岩层产状的规则变化和岩层层序的对称重复出现这两大标志。如在石门巷道中岩层倾向相背或相倾，或是在煤层平巷中由于煤层走向的急剧变化而使平巷弯曲（图6—11），表明有褶曲（背斜或向斜）存在。在构造简单，岩层标志比较明显的地区，根据褶曲核部和两翼的岩层层序，不难判断背斜或向斜的存在。但在褶曲形态复杂的地区，要特别注意层位的对比及岩层顶底板面的鉴定，不要把倒转褶曲、等斜褶曲及平卧褶曲等褶曲误认为单斜构造，而出现判断失误。6 判断褶曲轴的方法有两点：（1）        根据上部资料推断。（2）根据区域构造线方向推断。2．褶曲的观测3．褶曲的探测（三）褶曲的处理通过对褶曲的判断、观测、探测，已基本查明它的位置、方向及产状变化。在此基础上可对褶曲采取如下措施进行处理。1．大型褶曲（1）        褶曲轴线作为井田边界。 （2）大型褶曲在井田开拓部署中的处理方法。2．中型褶曲    （1）以褶曲轴线作为采区中心布置采区上山或下山。对开阔的平缓褶曲，以向斜轴作为采区中心，向两翼布置回采工作面，（2）                    以褶曲轴作为采区边界。在较紧闭的褶曲轴部，次一级构造往往发育，因此常以褶曲轴作为采区边界（图6—13）。（3）工作面直接推过褶曲轴。当褶曲较宽缓，而规模不太大时，可布置单翼采区，工作面直接推过褶曲轴部。3．小型褶曲（1）        采面重开切眼生产。6 （2）        采面运输巷改造取直。二、断裂构造对煤矿生产的影响与研究（一）节理（裂隙）对煤矿生产的影响及处理1．影响钻眼爆破效果2．影响开采效率3.影响顶板控制方法4．影响工作面布置5．对其它方面的影响（二）断层对煤矿生产的影响断层对煤矿生产的影响主要表现在以下七个方面：1.影响井田划分2.影响井田开拓方式3.影响采区和工作面布置4.影响安全生产5.增加煤炭损失量6.增加巷道掘进量7.影响煤矿综合经济效益（三）煤矿生产中断层的研究1.断层的判断断层的出现不是孤立的，常在断层附近的煤、岩层中伴生一些与正常情况不同的地质现象，这些现象预示者前方可能有断层存在，应作好过断层的准备工作。在断层出现前，可能遇到的征兆，主要有以下几种现象：（1）煤层、岩层的产状发生显著的变化时，可能有断层存在。6 （2）煤层厚度发生变化，煤层顶底板出现不平行现象时，可能有断层存在。（3）掘进巷道中经常出现明显的小褶曲（如开滦唐山煤矿），或煤层常发生强烈揉皱，滑面增多或变为鳞片状碎煤（如淄博龙泉矿）等现象时，可能有断层存在。（4）煤层和顶、底板中的裂隙显著增加，并有一定的规律性时，可能有断层存在。（5）在大断层附近常伴生一系列小断层，这些小断层是判断大断层的重要标志。（6）在高瓦斯的矿井，在巷道中瓦斯涌出量常有明显变化地段，可能有断层存在。如焦作矿务局焦西矿掘进巷道时，遇断层前后瓦期涌出量出驼峰现象（图6-16）。利用这一规律，也可预见掘进前方有断层存在。（7）充水性强的矿井，巷道接近断层时，常出现滴水、淋水以至涌水的现象，可能有断层存在。在实际工作中，应根据上述各种征兆，再结合矿井的具体地质条件和已采掘地段断层资料，进行综合分析，使判断更符合实际。2.断层的观测（1）        确定断层位置。(图6-17).（2）观察断层面特征。（3）观察断层的伴生派生构造。（4）确定断层性质及断层力学性质。（5）测量断层面产状。（6）确定断层的落差。（图6-18）。3．断层的探测（断失煤层的寻找）在掘进过程中遇到落差较大的断层时，常不能看到另一盘的煤层，由此需寻找断失煤层。因此，确定断层性质和断距已成为正确决定巷道掘进方向的重要问题。目前，煤矿中判断断层性质和确定断距的方法主要有以下五种： （1）层位对比法。。 （2）伴生派生构造判断法。6 （3）规律类推法。 （4）作图分析法。 （5）生产勘探法。（四）断层的处理1．开拓设计阶段对断层的处理（1）        井田边界和采区边界的确定。（图6-19）（图6-20a）；（图6-20b）。（2）井筒位置的选择。（图6-21）。（3）运输大巷的布置。(图6-22)（4）采区内块段划分。（5）井田开拓方式的确定。（图6-23a）（图6-23b）。2．巷道掘进阶段对断层的处理（1）平巷过断层。平巷过断层分为穿过煤层顶板（或底板）和顺断层面掘进两种方式。（图6-24a）（图6-24b）（图6-25a）；（图6-25b）。（2）倾斜巷道过断层。上山、下山等倾斜巷道遇断层后，可以根据生产的要求采取多种形式通过断层。（图6-26）3．回采阶段对断层的处理（1）采用强行通过的方法。（2）采用重开切眼的方法。（3）采用划小工作面的方法。 6 6