煤礦采區(qū)斷層對開采影響的程度定性分析

1、煤礦采區(qū)斷層對開采影響的程度定性分析煤礦采區(qū)斷層對開采影響的程度定性分析張秀峰(淮北朔罩礦,l有限責(zé)任公司安徽淮北235052)工業(yè)技術(shù)-疊_l摘要本文介紹煤礦開采斷層落差與走向長度規(guī)律的分析,斷層走向的分析,預(yù)測,以及斷層對開采影響的分析.通過分析,找出規(guī)律,建立數(shù)學(xué)模型,預(yù)測,預(yù)報尚未開采的采取,為安全,合理開采制定科學(xué)的技術(shù)方案.關(guān)鍵詞煤礦斷層分析數(shù)學(xué)模型預(yù)測中圖分類號:F81文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1009914X(2011)240021011引言存煤礦開采過程中,斷層是影響開采速度的重要地質(zhì)因素.特別足些大型斷層,其影響較大,一般在井田勘探時都已有明,為此在礦井初步設(shè)計階段也作了充分

2、的考慮,小的斷層就難以預(yù)料了.斷層也影響井田的劃分和水平的劃分,而中,小型斷層則直接影響巷道掘進與回采.在實際生產(chǎn)Il'對資源條件的評價多數(shù)足遇到的小斷層.2斷層落差與走向規(guī)律的分析21研究斷層的目的與意義當(dāng)采煤T作面遇Nd,型斷層時,其頂板壓力就會增大,殲采的工效就會降低,而灰分,成本增高,甚至由斷層展布規(guī)律和破壞程度掌握不清以斂造成停工減產(chǎn),大著會釀成安全事故所以研究小斷層的規(guī)律,以便準(zhǔn)確預(yù)測,預(yù)報小斷層特征對資源評價及煤炭生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義.2.2斷層與走向長度的分析方法(1)斷層三類分析法.目前分析和研究斷層規(guī)律方面,主要有三類分析方法:一是地質(zhì)分析方法.主要利用鉆孔揭露的

3、斷層資料綜合地質(zhì)力學(xué)及地質(zhì)成因研究地層規(guī)律:二是物探方法.通過三維地震和電法勘探來探測斷層,但對大,中型斷層是可行的,即使探測小斷層,目前仍存在一些技術(shù)及經(jīng)濟I的問題:三是統(tǒng)計分析.近幾年興起的該法,主要通過對已有小斷層資料的統(tǒng)計分析,找出其規(guī)律,進而對待采區(qū)的小斷層及其破壞程度進行預(yù)測.(2)斷層落差,走向長度與總體頻率的分析方法.可以根據(jù)生產(chǎn)區(qū)域已揭露的小斷層,按一定的間距對落差,走向長度分別進行分組研究,分析,訃算每一落差及走向長度區(qū)間內(nèi)小斷層的出現(xiàn)頻率,這樣即可建立數(shù)學(xué)統(tǒng)計關(guān)系.當(dāng)知道在某工作面可能出現(xiàn)的斷層總數(shù)時,據(jù)此可估計預(yù)測某一斷層落差及走向長度卜斷層指數(shù)的期望值,進而預(yù)測工作面

4、內(nèi)斷層對開采的影響程度.用平均落差及均走向長度與頻率的直方圖可以直觀地看出關(guān)系,并能總結(jié)出最佳回歸方程.(3)斷層走向長度與落差的分析方法.斷層走向長度與落差是斷層的兩個重要參數(shù),走向長度與落差越大,斷層對煤炭生產(chǎn)的影響也就越大.實踐表明,般情況F,走向長度隨著落差的增大而增大.隨著礦井勘探,巷道掘進及工作而回采,可不斷查明小斷層的落著,但延展長度卻難以確定.若找出落差與走向長度的統(tǒng)計關(guān)系,就可利用落差預(yù)測延展區(qū)間.尤其當(dāng)_作面周圍巷道搠好后,可以根據(jù)已揭露的小斷層落差預(yù)測在未采的采區(qū)工作而內(nèi)的延展長度,進而預(yù)測斷層對采面的影響程度.顯然,收集井田內(nèi)小斷層的資料,如分析正斷層,逆斷層所占比例,

5、小斷層落差與走向長度散點圖,用線性函數(shù),冪函數(shù)和指數(shù)函數(shù)等函數(shù),對井田小斷層落差與走向長度進行回歸分析,口找出最優(yōu)回歸方程,進而定性地表示斷層落差與走向長度的關(guān)系.(4)斷層落差與裂隙密度的分析方法.斷層落差與附近頂板的裂隙密度有一定的關(guān)系,裂隙密度隨落差的增大而增加.裂隙密度越大,頂板往往越破碎.在我礦及周圍礦井就出現(xiàn)了這種情況.井田巷道較大斷層或小斷層群處,裂隙非常發(fā)育.在煤層頂板正常地段,裂隙條數(shù)一般在10條/m以下,接近較大斷層處(530m)裂隙密度漸增,到斷層處可達(dá)15條/m以j:,裂隙方向大都與斷層方向平行.根據(jù)收集的有關(guān)巷道斷層及其相鄰頂板裂隙的資料,總結(jié),并經(jīng)行回歸分析,得出公

6、式如F:H=一0.79+0.106N式中:N一為斷層附近10m內(nèi)的項板裂隙密度,條/m:H一為斷層落差,m.當(dāng)H-0時,N7.5條/m當(dāng)N>im時,N>12條/m.考慮斷層拓展區(qū)間,通過觀測掘進巷道頂板裂隙,即可預(yù)測前方有無斷層及斷層落差.從而可調(diào)整掘進方向和坡度,為采煤時過斷層作準(zhǔn)備,以減少后期j=作不必要的損失.3斷層走向的分析.預(yù)測31研究斷層走向的目的由于斷層走向?qū)﹂_采有直接影響.所以研究對大,中型斷層走向,水,與采區(qū)的劃分,以及開拓,開采方式,可作充分的準(zhǔn)備布置:再者,小型斷層的走向不同(與工作面的夾角不同),對叫采工作面的影響程度也不同.遇到斷層時可通過

7、調(diào)整工作面推進方向來減小斷層的影響.所以掌握大斷層的走向,則可以選擇合理的開拓方式.若能預(yù)測工作面小斷層走向的期望值,則可以有意識地將工作面布置成與期梁值呈'個有利的夾角,開采便可高效地進行.對斷層走向進行統(tǒng)汁分析,找出規(guī)律是非常露要的.般礦井投產(chǎn)時,大,中型斷層己基本查明,而小斷層大都在開采時才能揭露.因此,我們應(yīng)掌握區(qū)域內(nèi)大,中型斷層與小斷層走向之間及相鄰區(qū)域小斷層走向間的關(guān)系,就可以估小斷層在未采采區(qū)的走向,確確定開拓,開采方案3.2斷層走向分析方法在現(xiàn)有的各種統(tǒng)計方法中,都小能圓滿解決有關(guān)斷層走向估計等問題,弄不清某一區(qū)域斷層走向的期望值與離散程度,所以就難預(yù)測區(qū)域斷層(走向)

8、對開采的影響程度,斷層問的關(guān)系與預(yù)測更不能實現(xiàn).主要研究方法有:(1)斷層走向的頻率分布分析,用圓周直方圖,直線直方圖,玫瑰圖示方法表示:(2)斷層的平均走向與圓上方差分析:(3)小斷層走向及小斷層與大斷層走向問關(guān)系統(tǒng)計分析.4斷層對開采影響分析由于工作面小斷層對開采的影響可能有斷層落差,走向長度,傾角,斷層走向與工作面夾角有關(guān),但各影響的程度,方式卻不.在此,用四個變量作為斷層的影響因素,介紹幾種分析方法.(1)落差與煤厚.落差h與煤厚m的比值u越大,即斷層落差越大:煤厚越小,j:作面過斷層就越困難,對生產(chǎn)影響也越大.對綜采,若厚度大于或稍大于支架的晟低高度,則支架就容易移動,但對其采煤影響

9、不大,反之則不然.(2)斷層面傾角.其B小,在工作面出現(xiàn)的破碎帶寬度較大,冒項危險程度也加大,反之則影響小3)斷層走向與工作面的夾角.當(dāng)斷層走向與工作面平行或近似平行時(0=0),斷層全部或大于部分同時暴露于工作面,頂板破碎面積大,來壓集中,頂板就不易管理,支架移動也困難,容易造成工作面切頂,此時對開采最為不利.因此,當(dāng)斷層走向與工作面夾角在0.20.時,斷層就不容易通過:當(dāng)2O.<0<65.時較難通過:當(dāng)0>65.9O.容易通過,但也有時此斷層會對采面長期正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響,也不十分有利.(4)斷層走向長度和面積.斷層走向長度1和面積s的比值u,在l越大,s越小時,對開采影響越大.,斷層對開采的影響還與頂?shù)装鍘r性有關(guān),當(dāng)u較大時,過斷層較容易,否則較難.但巖性太軟,頂板則難以控制,這也不利