掘进工作面测量岩层或断层产状的一种简易方法.doc

掘进工作面中岩层或断层产状测量方法改进探讨 假设一个方位角为的水平巷道掘进过程中与一岩层（断层）相交，将岩层（断层）视为一个绝对平整的无限平面，掘进巷道看作一个长边无限延伸，短边和高固定的长方体，那么该问题就可简化为一个长方体与一个平面相交的立体几何模型。以下将取四种相交情况来分析测量岩层（断层）产状的方法，并推导相关公式。一、掌子面右下角遇岩层（断层）巷道掌子面右下角遇岩层（断层）示意图注：、为同一个水平巷道与同一岩层或断层相交不同时段所呈现的三种情况，初遇时为三角形，而后为五边形，完全通过时为四边形。（一）当巷道与岩层或断层相交成、两种情况下：1、求岩层（断层）倾角求证过程为：在ABD内，作DEAB,又CDAB,CDEAB, CEAB,由此可知，CED为所求岩层或断层的倾角。其中， 又 ， 则 ，该岩层或断层的倾角为：2、求岩层（断层）倾向求证过程为：在CDE中，DE所指的方向即为所求岩层（平面ABC）的倾向。在CDE中，在BED中，在BED中，该岩层或断层的倾向为：（二）当巷道与岩层或断层相交成、两种情况时，因无法测出（情况），上述公式均不适用，需重新求证。1、求岩层（断层）倾角在平面OPQR中，过点P作MNRQ，易证得PNRQ，则，在PNM中，PM=h(巷高)，在MNQ中, ,(s为同一巷道中沿着巷道方向左帮、右帮呈现同一岩层或断层的距离),，又，该岩层或断层的倾角为： 2、求岩层（断层）倾向 因为巷道为水平延伸，所以其所遇岩层或断层与巷道顶板或底板相交线的指向即为该岩层或断层的走向，进而可求出这种相交情况下该岩层或断层的倾向为：结论：当岩层或断层与巷道相交情况为、时，可用如下公式：倾角 倾向 当岩层或断层与巷道相交情况为、时，可用如下公式：倾角 倾向 二、掌子面左下角遇岩层（断层）巷道掌子面左下角遇岩层（断层）示意图注：、为同一个水平巷道与同一岩层或断层相交不同时段所呈现的三种情况，初遇时为三角形，而后为五边形，完全通过时为四边形。求证过程从略。结论：当岩层或断层与巷道相交情况为、时，可用如下公式：倾角 倾向 当岩层或断层与巷道相交情况为、时，可用如下公式：倾角 倾向 三、掌子面右上角遇岩层（断层）巷道掌子面右上角遇岩层（断层）示意图注：、为同一个水平巷道与同一岩层或断层相交不同时段所呈现的三种情况，初遇时为三角形，而后为五边形，完全通过时为四边形。求证过程从略。结论：当岩层或断层与巷道相交情况为、时，可用如下公式：倾角 倾向 当岩层或断层与巷道相交情况为、时，可用如下公式：倾角 倾向 四、掌子面左上角遇岩层（断层）巷道掌子面左上角遇岩层（断层）示意图注：、为同一个水平巷道与同一岩层或断层相交不同时段所呈现的三种情况，初遇时为三角形，而后为五边形，完全通过时为四边形。求证过程从略。结论：当岩层或断层与巷道相交情况为、时，可用如下公式：倾角 倾向 当岩层或断层与巷道相交情况为、时，可用如下公式：倾角 倾向 备注：1、在情况下，其实也有角，但是有两种情况角位于巷道底板，不易直接测出。2、该方法是在假定巷道水平，巷道掘进方向的方位角为，受各种因素影响，巷道帮面延伸方向不一定为方位角，最好要复测以确认，条件允许时可用地质罗盘直接测出岩层（断层）走向，再求出其产状。3、该方法还假定岩层（断层）为一绝对平整的平面，事实上是不可能的，但在其局部范围仍可视为平面，所测得的岩层（断层）产状数值可反映出其局部特性，对工程施工仍然具有指导意义，在测量时每个数据要多测几处取平均值（至少三处），以增加结果的准确性。4、一般来说，当掘进工作面初遇岩层（断层），即在情况时就必须即时测量岩层（断层）产状，以便指导施工，但这时岩层（断层）范围小，揭露不够大，测量时可能不够准确；而当岩层（断层）已过，如情况时再测，揭露范围比较大，但某岩层或断层断裂面受到煤尘、淋水污染，可能不易找取。5、公式中有关字母内容表述：岩层或断层倾角；1巷道掌子面上岩层或断层与水平面的夹角；2巷道帮面上岩层或断层与水平面的夹角；巷道顶或底板与岩层或断层所夹的锐角；巷道延伸方向的方位角；h巷道高度；s巷道同一巷帮上岩层或断层面从出现到结束的水平距离。此外，理论上还应有以下两种特殊情况：五、岩层（断层）倾向与巷道走向重合（即）岩层（断层）倾向与巷道走向重合（即）示意图（一）结论：倾角 倾向 岩层（断层）倾向与巷道走向重合（即）示意图（二）结论：倾角 倾向 六、岩层（断层）走向与巷道走向重合（即）岩层（断层）走向与巷道走向重合（即）示意图（一）结论：倾角 倾向 岩层（断层）倾向与巷道走向重合（即）示意图（二）结论：倾角 倾向 附： 现用岩层或断层产状的方法（拉线法）巷道掌子面右下角遇岩层（断层）示意图 +上图中，AC、BC为巷道中实见的同一岩层层面或断层断裂面，在A、C间任意找一点E，并在B、C间找一点F，使得E、F两点的连线处于水平，用罗盘可直接测出EF线的方位，即所求岩层或断层的走向。岩层或断层的倾向可根据岩层或断层面实际倾斜方向来确定，可通过其走向加、减的90求得；然后再求倾角，可利用罗盘通过测出、或、的值，利用以下公式直接求出：（证明从略）测量倾角时亦可全部使用拉线法，以下图为例，当同一岩层面或断层面与巷道两壁呈交线出露时，首先在巷道两壁与同一层面的交线上，找两个标高相同的点a和b，拉一直线即为岩层的走向线，然后在同一层面上再找一点c，从c点另拉一直线cd，使之垂直于岩层走向，量cd的倾