煤矿开采工作面内小构造预测研究

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1、煤矿开采工作面内小构造预测研究　　摘要：在采煤工作面中普遍存在一些小型的“隐伏”构造，其不仅会对巷道的正常开拓与工作面回采的进度产生直接影响，而且受其构造应力场的作用，地质构造会破坏煤层结构与瓦斯的分布，所以针对煤矿开采工作面内小构造的预测有着重要的现实意义。本文就针对该问题展开讨论，介绍两种小构造预测的方法，即数学分析法与综合预测法。　　关键词：煤矿开采工作面；小构造预测；数学分析法；综合预测法　　中图分类号：X752文献标识码：A　　1小构造预测的数学分析法　　从某种意义上讲，数学分析法是小构造预测向定量方面发展的趋势，具体方

2、法如下：　　1.1构造复杂程度评价指数　　现阶段评价构造复杂度的指标包括以下几个：　　第一，煤质倾角的大小与变化程度，在确定该指标时，先根据倾角大小进行分带，再根据带进行倾角标准差与变异系数的统计，如下式：　　上式中，S为倾角标准差；r为变异系数；n为观测点的数量；为统计条带内的平均倾角；为每个测量点的倾角。在上式中，S与r均是反应倾角变化程度的参数，即小型褶皱发育的程度。　　第二，褶皱强度系数，该参数反映的是褶皱的强烈程度，其表达如下式：6　　K=（L’-L）/L　　上式中，K为褶皱强度系数；L’为垂直于褶皱轴迹剖面中煤层底板两

3、点间的实际长度；L为上述两点的水平投影长度。　　第三，褶皱复杂性指数，该参数反映的是褶皱的复杂程度，其由煤层面斜率与底板等高线曲率之积表示，其评价步骤包括以下两个环节：其一，在煤层底板等高线图或者一次趋势面差值等值线图上，根据钻孔的平均间距画出正方格网，网线与主要褶皱轴迹保持平行或者垂直；其二，在每个十字交叉点求出交叉点四邻四个方格面积内的褶皱复杂性指数，其表达如下：　　KTC=h*ω/L*S　　上式中，KTC为褶皱复杂性指标，h为计算面积内等高线的高度差；L为等高线平均平距，由此可知，h/L=tga，即煤层面斜率；ω为等高线走向

4、的变化值，表示为弧度，反应等高线的曲率；S为统计方格的面积。可以用穿过计算面积内等高线数取代h/L以进一步减化计算，则经过简化的公式表达如下：　　KTC=ω*n*系数6　　第四，断裂破坏系数，可以采用多种方法评价断裂密度与破坏系数，此处针对小断层对煤层破坏程度的预测方法进行重点分析。在针对煤层破坏系数做构造复杂程度分级过程中，直接利用断层即可，首先收集生产矿井中每个开采煤层的小断层资料，然后将小断层发育带绘至开采平面图上；接下来逐一筛选出相关信息，包括每个小断层的形态、延伸长度、断裂倾角、落差、相邻断层的间距等，并绘制出小断层展布

5、图；最后根据下式计算出煤层构造的破坏系数：　　K1=ΣHL/S　　上式中，H为破坏带内每个断层的正常落并；L为断层的长度；S为各巷范围内破坏带的面积。可以根据构造破坏系数可以将小断层对煤层的破坏程度为分五个等级，由破坏系数K值确定出来。　　1.2已知断层的延展预测　　首先计算出延伸长度上的变化值，即各组断层的落差变化梯度；然后计算出断层延伸长度与最大落差的方程式，可以采用断层断距预测法来实现。在实践中可以采用下式计算：　　H=KL±0.5　　上式中，H为断层落差；K为系数值；L为断层延伸长度。　　2小构造预测的综合预测法　　2.1

6、划分地质单元　　通常在特定范围内，所有构造的形迹均是基于特定的规律的，构造分区分块的特性是指某个矿区根据构造的展布规律、复杂程度等划分出不同地段，其属于构造发展的客观反映，在矿井构造分区预测过程中，必须进行地质单元的划分。同一个矿井会在同一次构造运动中形成某种构造格局，该构造格局具有某种固定形式，构造应力场会对其产生控制，具体就表现为明显的分区性；而区段不同，其岩性、边界条件等也各不相同，所以构造就表现出一定的随机性。　　2.2统计断层规模与方向6　　断层的等级不同、规模不同，其对生产的影响程度也存在差异，并且针对各个矿区或者矿井

7、，断层影响工作面正常生产的级别也不同，因此要对断层的大小、等级进行及时的统计，才能正确掌握具体某个断层的实际强度等级。　　2.3断层空间的分布规律　　分析断层空间分布规律的主要内容就是通过统计方法获得区域内层的线形土壤，结合历史勘探资料以及生产过程中获取的地质资料、探煤钻孔泥土标本等，将各类断层的空间变化特征统计分析出来，对开拓区构造的分布规律做进一步的预测。　　2.4预测断层分布形态　　断层落差与水平延伸长度呈正比关系，观测同一断层的平面分布可知，其落差大部分在空间呈现出特定的变化规律，即断层的中部通常是落差最大的，越靠近两端则

8、落差越小，所以可以根据断层自身的这种变化规律对其进行预测分析，参考巷道断层断距的差异即可求出断层的落差。　　3综合预测法的实际应用　　上述两种方法均可以对小构造做出比较准确的预测，限于篇幅，下文主要通过实例针对综合预测法的实际应用进行分析。　　3.