矿山机械杂志浅析煤矿井下实见断层延展

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摘要：摘要：针对冯家坛煤矿井下采、掘工作面揭露的部分断层，依据其断层形成的机制分析及实测断层的产状，进行其延展长度尖灭点的预测。 关键词：断层,落差,产状,形成机制 在煤矿井下开采中，断层对生产的影响程度主要取决于断性、延伸长度、落差大

　　摘要：针对冯家坛煤矿井下采、掘工作面揭露的部分断层，依据其断层形成的机制分析及实测断层的产状，进行其延展长度尖灭点的预测。

　　关键词：断层,落差,产状,形成机制

　　在煤矿井下开采中，断层对生产的影响程度主要取决于断性、延伸长度、落差大小、延展深度等因素。我国目前的煤矿井下对于断层的预测方法很多，主要分为定性和定量预测两种方法。但是总体而言大多还是局限于对断层预测的定性分析的基础上，然而对于煤矿的生产来讲，地质部门能够对揭露的断层准确定量的预测出未揭露断层的具体情况尤为重要，正确的预测断层对其采掘面布置、选择开采方法和生产都具有重要的决定意义。

　　地壳表层岩石一般为脆性，随着地下深度的增加，压力增高，变为韧性，浅层次则形成脆性断层。断层形成的类型很多，在这仅阐述分析正、逆断层两种类型的形成分析。

　　一般认为正断层的形成多为张性，并且具有张性断层的一般特征：断层面比较粗糙，断层角砾多为棱角、次棱角状，排列杂乱无章，没有强烈 挤压形成的小褶皱;然而大量的实际观测表明：正断层并非主要是张性，而是剪性断层，具剪性断层的一般特征。

　　从理论分析上讲：正断层既可以是剪应力作用形成的剪破裂，又可以是张应力作用下形成的张破裂。岩石的破裂方式主要取决于以下因素：

　　1.岩石的抗剪、张强度。由于岩石的抗张强度仅为抗剪强度的1/3，因此在自然的条件下，岩石更易发生张性破裂。

　　2.岩石变形的地质环境。断层一般形成在地下围压很大的条件下，围压的作用不利于张性破裂的发育形成，而对剪性破裂的发育更有利。

　　3.构造应力场的性质。在构造应力场中，岩石在张应力作用下，超过其抗张强度形成张性破裂，在压应力作用下则形成剪性破裂。

　　从实际情况上来讲：断层一般形成在地下围压很大的条件下，在压应力作用下，主要形成剪性破裂，只有在张应力作用下才形成张性破裂，因此，尽管岩石的抗张强度远小于抗剪强度，但由于受到围压作用的影响，岩石中更多的形成是剪切破裂，而不是张性破裂，同时也就说明了正断层为剪性断层。

　　以上理论中受力分析基源于剪切破裂摩尔圆图。

　　1.剪性正断层：最大主动力σ1垂直向上，推动断层下盘沿高角度断裂面向上运动，断层两盘相互作用力σ3较弱。

　　2.张性正断层：在最大主动力σ1的作用下，断层上盘沿高角度断裂面向下运动，断层两盘相互作用力σ3很弱。

　　3.逆断层：最大主动力σ1水平推动断层上盘沿低角度断裂面向上运动，断层两盘相互作用力强烈，表现出典型的压剪性构造特征。

　　通过受力分析，明确了断性，在断距未知的情况下，同时也为寻找断失翼的煤层提供了有利依据。

　　从上述断层形成的机制分析、综合“华北型沉积煤田”各矿断层控制、大量研究表明：断层的落差为中间大，往两端逐渐变小直至尖灭，如果巷道揭露两帮的断层落差大小相等，可认为此处为揭露断层的最大落差处的认识的基础上，现依据冯家坛煤矿实测采掘面断层的产状，针对于断层落差小于煤厚的情况做如下的分析预测：

　　在已掘巷道的两帮揭露的断层实测断层的产状，并测量其揭露的断层走向长度，计算出断层的落差变化梯度：

　　K= 公式中： K—断层落差变化梯度

　　H1、H2 —两帮揭露的断层落差

　　L—断层揭露的走向长度

　　变换公式：可以预测出各点的落差大小及断层尖灭点

　　一、断层落差的计算

　　1.欲求点H1点的落差大于已知H2点的落差时：

　　H1=H2+LK (适用于同一巷道同一断层)

　　2.欲求H2点的落差小于已知点的落差时

　　H2=H1-LK (适用同上)

　　二、断层尖灭点的计算

　　预测断层的尖灭点，即欲求点的落差为零时：

　　结论：在采、掘面揭露断层起始处，实测了断层的产状、给予断层命名，并用红色喷漆做好了标记，便于今后观测和预测工作的进行。随采、掘面的推进、每天下井1次对其观测、跟踪、徒手画出采、掘面揭露的地质情况，进行了前后对比、寻找规律。经理论和实际分析得出：巷道揭露在推采过程中，经观测跟踪断层，掘进巷道FN③号断层在预测前方13米、FN④号在预测前方10.1米、FN⑤号断层在预测前方16.5米.、FN①号断层在预测前方8米、FN②号断层在预测前方7.1处分别尖灭，与预测结果基本相符，偏差在正负0.5米内，认为可做为参考依据。

　　参考文献

　　[1]朱志澄.构造地质学.中国地质大学出版社.1999

　　[2]龙荣生.矿井地质学.北京：煤炭工业出版社 .1990.58-70

　　[3]黄定华.普通地质学. 煤炭工业出版社.2006.6

　　[4]断层延展长度的定量预测.江苏煤炭.1993.03期

　　[5]采掘工作面断层的延展预测.河北煤炭.1997.03期

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