煤矿采区断层对开采影响的程度定性分析

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1、煤矿采区断层对开采影响的程度定性分析煤矿采区断层对开采影响的程度定性分析张秀峰(淮北朔罩矿,l有限责任公司安徽淮北235052)工业技术--叠_■l[摘要]本文介绍煤矿开采断层落差与走向长度规律的分析,断层走向的分析,预测,以及断层对开采影响的分析.通过分析,找出规律,建立数学模型,预测,预报尚未开采的采取,为安全,合理开采制定科学的技术方案.[关键词]煤矿断层分析数学模型预测中图分类号:F81文献标识码:A文章编号:1009914X(2011)240021—011引言存煤矿开采过程中,断层是影响开采速度的重要地质因素.特别足些大型断层,其影响较大,一般在井田勘探时都已有明,为此在矿井初步设

2、计阶段也作了充分的考虑,小的断层就难以预料了.断层也影响井田的划分和水平的划分,而中,小型断层则直接影响巷道掘进与回采.在实际生产Il'对资源条件的评价多数足遇到的小断层.2断层落差与走向规律的分析21研究断层的目的与意义当采煤T作面遇Nd,型断层时,其顶板压力就会增大,歼采的工效就会降低,而灰分,成本增高,甚至由断层展布规律和破坏程度掌握不清以敛造成停工减产,大着会酿成安全事故所以研究小断层的规律,以便准确预测,预报小断层特征对资源评价及煤炭生产具有重要的现实意义.2.2断层与走向长度的分析方法(1)断层三类分析法.目前分析和研究断层规律方面,主要有三类分析方法:一是地质分析方法.主要利用

3、钻孔揭露的断层资料综合地质力学及地质成因研究地层规律:二是物探方法.通过三维地震和电法勘探来探测断层,但对大,中型断层是可行的,即使探测小断层,目前仍存在一些技术及经济I的问题:三是统计分析.近几年兴起的该法,主要通过对已有小断层资料的统计分析,找出其规律,进而对待采区的小断层及其破坏程度进行预测.(2)断层落差,走向长度与总体频率的分析方法.可以根据生产区域已揭露的小断层,按一定的间距对落差,走向长度分别进行分组研究,分析,讣算}}{每一落差及走向长度区间内小断层的出现频率,这样即可建立数学统计关系.当知道在某工作面可能出现的断层总数时,据此可估计预测某一断层落差及走向长度卜断层指数的期望

4、值,进而预测工作面内断层对开采的影响程度.用平均落差及均走向长度与频率的直方图可以直观地看出关系,并能总结出最佳回归方程.(3)断层走向长度与落差的分析方法.断层走向长度与落差是断层的两个重要参数,走向长度与落差越大,断层对煤炭生产的影响也就越大.实践表明,般情况F,走向长度随着落差的增大而增大.随着矿井勘探,巷道掘进及工作而回采,可不断查明小断层的落着,但延展长度却难以确定.若找出落差与走向长度的统计关系,就可利用落差预测延展区间.尤其当_[作面周围巷道搠好后,可以根据已揭露的小断层落差预测在未采的采区工作而内的延展长度,进而预测断层对采面的影响程度.显然,收集井田内小断层的资料,如分析正

5、断层,逆断层所占比例,小断层落差与走向长度散点图,用线性函数,幂函数和指数函数等函数,对井田小断层落差与走向长度进行回归分析,口找出最优回归方程,进而定性地表示断层落差与走向长度的关系.(4)断层落差与裂隙密度的分析方法.断层落差与附近顶板的裂隙密度有一定的关系,裂隙密度随落差的增大而增加.裂隙密度越大,顶板往往越破碎.在我矿及周围矿井就出现了这种情况.井田巷道较大断层或小断层群处,裂隙非常发育.在煤层顶板正常地段,裂隙条数一般在10条/m以下,接近较大断层处(5~30m)裂隙密度渐增,到断层处可达15条/m以j:,裂隙方向大都与断层方向平行.根据收集的有关巷道断层及其相邻顶板裂隙的资料,总

6、结,并经行回归分析,得出公式如F:H=一0.79+0.106N式中:N一为断层附近10m内的项板裂隙密度,条/m:H一为断层落差,m.当H-0时,N7.5条/m当N>im时,N>12条/m.考虑断层拓展区间,通过观测掘进巷道顶板裂隙,即可预测前方有无断层及断层落差.从而可调整掘进方向和坡度,为采煤时过断层作准备,以减少后期j=作不必要的损失.3断层走向的分析.预测31研究断层走向的目的由于断层走向对开采有直接影响.所以研究对大,中型断层走向,水,}与采区的划分,以及开拓,开采方式,可作充分的准备布置:再者,小型断层的走向不同(与工作面的夹角不同),对叫采工作面的影响程度也不同.遇

7、到断层时可通过调整工作面推进方向来减小断层的影响.所以掌握大断层的走向,则可以选择合理的开拓方式.若能预测工作面小断层走向的期望值,则可以有意识地将工作面布置成与期梁值呈'个有利的夹角,开采便可高效地进行.对断层走向进行统汁分析,找出规律是非常露要的.般矿井投产时,大,中型断层己基本查明,而小断层大都在开采时才能揭露.因此,我们应掌握区域内大,中型断层与小断层走向之间及相邻区域小断层走向间的关系,就可以估小断