断层分析六步法.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除海 孜 煤 矿技 术 创 新 申 报 表项 目 名 称 845工作面 防治水优化设计 项 目建议人 xx xx xx 申 报 单 位 海孜矿地测科 申 报 时 间 编 号 海孜煤矿技术创新办公室制申 报 说 明一、本表申报项目,只限于个人或班组，科区（车间）集体提出的科研、发明创造、可行性探讨、科技论文；对设备、设施、工艺进行的技术革新和改造；引进新技术、新工艺、新材料、新设备等推广应用。二、申报项目必须符合下列规定：1、项目要符合“三性”统一的原则，能有效解决矿井发展某些方面或某些环节存在的实际问题，具有推广应用价值或指导作用。2、年创造经济价值计算系指项目年创纯经济价值。三、申报项目所属范围指：工程技术、安全与环保、经营管理、质量标准化创建等。四、项目来源：上级指令性计划项目和科研项目不列入本表范围。1技术创新项目名称845工作面防治水优化设计2项 目 来 源生产实践3申报项目类型新技术推广4项目所属范围工程技术5开发人姓名工作单位工龄职务职称提出人李忠凯海孜矿地测科9副科长工程师完善人协助人6实施单位（人）海孜矿实施起止时间2007年7月至今7项目应用范围、对象：距845工作面上覆745 采空区，8项目存在问题与现状：海孜煤矿7煤层顶板存在巨厚火成岩体，在多煤层的开采下，使得中煤组覆岩不均匀沉降，产生离层积水，火成岩在采动动力影响下对砂岩中的封闭离层水体产生较高的动水压力，瞬间突破有限的隔水层，导水裂隙带成为水进入工作面的自然通道，从而引发工作面突水，对工作面的安全生产构成严重威胁，如何有效治理7煤层顶板砂岩离层水体直接关系到矿井的安全生产和稳定发展。9注：本表1-12项、14项由建议人填写项目创新或改进的主要特点：845工作面上覆745采空区，10项目实施方案、办法、措施说明：（应附必要的图纸、模型、技术及经济论证材料）断层的形成，从力学角度上讲是应力在煤（岩）体中从开始产生应力积聚最后释放的过程。因此，在应力释放部位（断层面）及其附近的煤岩层中，会保存一些受力、释放的记录断层的牵引、伴生和派生现象，这些现象可以证实断裂构造变动及其强度，或预示前方是否存在断层及所在的位置，因此分析判断、记录这些现象对分析判断断层意义重大，现以煤矿为例进行说明。当采掘工作面出现断层构造时我们应充分利用断层自身特点，进行准确判断，为采掘赢得时间。第一步：层位对比这是分析断层的基本方法，也是最常用的方法，直观性较强，往往能够直接判断断层性质。当断层落差小于煤层厚度（巷道高度）时，通过直接观察就能轻易的进行判断。图一 曳曲当断层落差大于煤层厚度时，我们可以根据煤层顶底板岩性变化进行判断。一般情况下，固定层位的岩层具有固定的性质和特点，通过对岩层层位的认知就可以对断层的性质进行分析和判断。如我矿10煤层顶板岩石颜色一般较浅，为灰色，以细砂岩或粉砂岩为主，中厚层状，离煤层较近的泥岩中往往发育有碎片状叶片化石。而煤层底板岩层颜色一般较深，为深灰色或灰黑色，以粉砂岩或泥岩为主，薄层状，离煤层较近的泥岩中往往发育有柱状或长条状根茎化石。通过上述岩层特点就能很轻松得判断断层性质，指导生产。但是当巷道施工层位在岩层中，且岩层厚度较大，断层断距小于岩层厚度时就不能利用该方法进行判断，这时我们用断层力学现象进行判断。第二步：牵引分析断层的产生也是一个受力量变到质变的过程，也就是说岩层在外力作用下，经过塑性形变，最后刚性断裂的过程，在这一变化过程中，对周围岩层也会产生一定的影响，特别是剪切破断时，其牵引现象明显，这种牵引在地质学上又称为曳曲，即断块相当运动使断层两盘煤（岩）层发生弯曲现象。正常情况下曳曲的指向就为相对盘运动方向。见图一。第三步：擦痕（阶步）判断图二 阶步擦痕又称“丁”字痕，是擦沟和擦纹的总称。它是由于断层在形成过程中岩粒摩擦断层面形成的痕迹，一般与断层两盘运动方向平行，“丁”字痕丁头指向为对盘运动的方向，也就是说擦痕的延展方向表示断层的滑动方向。阶步又称擦阶，是断层面上与断层擦痕伴生并与之垂直的微小陡坎，坎高不足一毫米或几毫米，陡坎的走向与断层滑动方向垂直，阶步的缓坡向陡坡的方向即对盘的位移方向。见图二。第四步：共扼（X）节理分析断层两盘相对运动过程中，侧旁常常发育羽状排列的张节理和剪节理。这些派生节理与主断层斜交，交角的大小因派生节理的力学性质不同而有差异。羽状张节理与主断层常成45角相交，羽状张节理与主断层所交锐角指示节理所在盘的运动方向。断层派生的节理除羽状张节理外，还可能有两组剪节理，一组与断层面成小角度相交，交角一般小于15，即内磨擦角的一半；另一组与断层成大角相交或直交。小角度相交的一组节理，与断层所交锐角指示本盘运动方向。见图三。利用该方法时必须与曳曲区分开，曳曲就是岩层层面的弯曲，而节理则是与岩层层面相交，切割岩层。通过上述四步分析与判断，一般的断层都能进行准确判断，但并不是所有断层在发育发展中都会产生上述断层痕迹，如果发现这种现象该如何判断呢？我们就要采取第五步，把井下实见资料收集后，进行地面分析，我认为首先要进行标高对比。第五步：标高对比由于断层错动，使煤层顶、底板标高在同一水平或垂直线上发生变化。当我们利用钻孔、井巷工程进行绘制等高线时，在断层附近会发现等高线及其不协调，反之当未知断层存在的前提下，如果发现无论采取三边网还是四边网对一些点进行计算标高时，等高线均表现及其不协调现象，我们就能初步判断该点附近发育有断层，再根据周围见煤点（钻孔、井巷）或其它特征岩层进行判断断层性质和落差，及时下发联系单，指导生产。图三 断层伴生节理素描图但是这种方法存在最大的问题就是不能准确区分小型波幅较大的褶曲，因此采取该步骤时要综合所有能利用的地质资料，进行综合分析。若判断点附近存在三维地震勘探或地震时间剖面的话，问题就迎刃而解了。第六步：物探资料分析目前技术相当完善、手段先进的三维地震勘探已广泛应用于矿山生产中。它主要是利用地质体自身特点，采取地震波的形式，对地下地层地质现象进行分析的勘探方法，不论是断层还是褶曲等地质现象在地震波上均有所反应，通过对地震时间剖面进行解译，就可以得到准确的地质信息。揭露大中型断层时相应波形发生变化，如：目的层和追踪层反射波组发生明显错断。受断层面反射波影响，顶底板波明显缺失或紊乱。目的层在断层附近波形缺失。而揭露小型断层时波形相应发生如下变化，目的层连续但波组错断。目的层较两侧起伏变化大，往往是低角度中小型断层的反映。顶底板波形完整或轻微错断。目的层反射波同相轴分叉、合并、强相位转移等。通过上述现象，准确对目的层追踪，就能准确判断煤层位置。断层解释六步，是一个从简到繁的过程，上述步骤可以孤立使用也可综合利用，关键是怎么样能够从快从准解决矿井生产问题。对断层的分析并不是仅仅存在上述六步，还可以通过断层旋回、伴生小构造、钻探查明等方法。总而言之，为了准确判断断层，指导矿井生产，要求地质工作者认真记录各种地质现象，不断总结经验，提高自我认知能力，不论采取哪知方法，只要解决了矿井生产实际问题都是值得提倡的。11项目实施费用预算：项目依靠平时经验积累，不需投入。12项目年节约或创造纯经济价值计算：准确判断断层，预计煤层位置，不仅可以减少钻探实施的时间和费用，同时保证了巷道的安全顺利施工。13财务部门对年节约或创造经济价值审核意见：负责人签章审定日期14开发人对项目实施后（或暂未实施）的意见：通过上述方法的实施，准确