地质构造对矿井安全生产的影响和处理技术

1、地质构造对矿井安全生产的影响和处理技术一、实施背景#公司#矿位于#市中部，开拓方式为立井、暗斜井、多水平主下山开拓。现开采煤层为石炭二叠系山西组二1煤，煤厚平均8m，煤层倾角平均20°，矿井地质构造复杂。经过50余年的开采，生产地区已转至井田深部，地质构造对矿井安全生产的影响越来越大，如何趋利避害，将影响降低为最小，需要从多方面入手，采取科学合理的措施，确保矿井安全生产。井田位于太行构造亚区之太行断隆的中部，整体构造形态为一轴向北东45°、向北东倾伏的向斜构造形态，两翼基本对称，北西翼地层倾角15°25°，南东翼地层倾角10°25°。

2、井田内构造以断层为主，依方向大致可分为NE、NNE两组。据统计落差20m的断层8条，局部落差20m的断层较发育，多成组出现，断层均属于正断层。矿井局部发育陷落柱，无见岩浆岩。该煤矿构造复杂。（详见附图1）1.褶曲本矿井主体构造为一倾伏向斜构造，向斜轴走向为N30°55°E。南北两翼地层基本对称，北西翼地层倾角15°25°，南东翼地层倾角10°25°。向斜形态浅、中部由巷道证实，深部由钻孔控制，控制可靠。2.断层矿井构造以断层为主。全矿井落差在0.8m以上的断层发育有98条，其中落差大于20m的大中型断层8条，全为NE或NNE向的正断层

3、。（见附表1）附表1 #公司#矿大中型断层情况一览表编号名称及性质产 状落差/m走向长度控制程度走向倾向倾角（度）F20正NE60NW7075110纵贯全区可靠F20-1正NE3785NW702090贯穿三水平可靠F03正N转NE28NW522040走向长1220m可靠F02正NE3035NW531550走向长800m可靠F01正NE2030NW56651040走向长890m可靠F41正NE2260NW677340200纵贯全区中等F40正NE4050NW4540200纵贯全区可靠F40-1正NE860NW62140200走向大于1200m可靠附图1 #公司#矿构造纲要图在煤矿采掘过程中，揭露

4、的小断层较多，它们常常成组出现。落差一般小于10m，展布长度较短，一般小于100m，走向NE或NNE向，已采掘的3.3km2内发育有77条之多，分布密度为23.3条/km2。本矿小断层规模一般是35m的正断层，展布方向与旁侧主体断层方向平行或呈锐角，一般在大断层两侧部位较为发育，且断层密度不均衡，高密度区一般100m距离内有12条断层出现，低密度区一般200m距离左右出现一条断层。主要小断层有：F49断层：2302工作面揭露,属于正断层。断层倾向120°、倾角45°、落差5m左右，断层延伸约220m。F63断层：33041、3308工作面均有揭露，属正断层。断层倾向3203

5、40°、倾角70°、落差510m，断层延伸约1300m。该断层在33041工作面落差在5m左右，延伸至3308工作面后，断层落差增大至10m，对巷道的掘进和采掘面的布置造成了一定的影响。F45断层：3301工作面揭露，正断层。倾向126°、倾角70°、落差3m左右，断层延伸约540m。F76断层：3301工作面揭露，正断层。倾向126°、倾角70°、落差3m左右，断层延伸约540m。F96断层：3301工作面揭露，正断层。倾向110°、倾角70°、落差7m左右，断层延伸约100m。F91断层：3301工作面揭露，正

6、断层。倾向110°、倾角68°、落差67m左右，断层延伸约540m。二、主要技术路线项目技术路线图地质构造对矿井安全生产影响和处理项目技术路线图见附图2附图2 地质构造对矿井安全生产影响和处理项目技术路线图项目主要内涵1.地质构造对矿井安全生产的影响 地质构造对充水条件的影响断层、裂隙和褶曲轴部的张性裂隙，其中在断层转折部位、断层尖灭端以及褶曲扬起端轴部的裂隙比较发育，往往形成向矿井充水的溃入性通道，它可把不同层位的地下水导入矿井，对矿井安全生产构成较大威胁。矿井东部F40、F41断层使2m与C2tL2、C2tL8或者C2tL2与C2tL8对接；F01、F02、F03断层使

7、C2tL2与C2tL8的间距拉近或对接，从而使C2tL8含水层与2m及C2tL2含水层间发生水力联系，构成矿井东南部补给边界。矿区北部F20、F20-1断层导水性较差，切断了C2tL8含水层与外界的水力联系，构成井田北部相对隔水边界。另外，受构造控制，矿井南部断层发育，二1煤层距C2tL8灰岩含水层间距相对较小，岩溶裂隙发育，加之C2tL8通过断层与C2tL2灰岩对接，充水条件较北翼复杂。#公司#矿C2tL8灰岩出水点基本都分布在南翼，且都与断层有关，充分说明F40、F41、F40-1及F01、F02、F03断层导水性较好，并形成东南的补给边界，给开采带来较大威胁。 地质构造对瓦斯赋存的影响矿

8、井为一倾伏的向斜构造形态，正断层较发育，不同构造部位和构造发育情况对矿井瓦斯赋存和涌出起着一定的控制作用。据#公司#矿采掘实践资料，向斜轴部因应力作用裂隙不甚发育，瓦斯相对涌出量大，而两翼纵张裂隙和断层发育易逸散，瓦斯涌出量小。其次由于向斜西南、北东翼断层发育的不均衡性也导致两翼瓦斯涌出量的差异，北翼由于断层较少，瓦斯涌出量相对较大，而南翼大中型断层较发育，为瓦斯的释放提供了良好的通道，故南翼瓦斯涌出量较北翼小。断裂构造对煤层瓦斯的影响主要表现是：落差较大，相互交会地带的瓦斯逸散条件较好，瓦斯含量低，煤与瓦斯突出的危险性小。中小断层的结构面大部分具有压扭性质，断层面紧密，煤层直接与透气性差的碎

9、屑岩对接，从而使断层构成了煤层瓦斯运移的阻气边界，最终造成其附近瓦斯聚集，含量偏高，压力较大，开采中瓦斯动力现象增多。特别是小断层附近，大断层的尖灭端，地层产状变化等地带，煤层瓦斯含量高，煤与瓦斯突出危险性较大，生产实践中应予以足够重视。 地质构造对煤层、煤质的影响#公司#矿井下断层、褶皱均较发育，破坏了煤层的连续性及稳定性，给矿井生产带来了较大困难。褶皱及其复合形成许多次级构造使煤层产状在小范围内急剧发生变化，断层发育使得煤层连续性遭到破坏。另外由于构造揉搓、挤压的作用，对断层附近煤层厚度变化有一定影响，煤质变质程度有增高现象。 地质构造对采掘系统布置的影响地质构造对往往造成开采和开拓系统的

10、不合理。构造发育使得煤层连续性遭到破坏，对煤层顶板工程地质条件有一定的破坏。较大的断裂破碎带会给采煤工作面布置及矿井的机械化开采带来较大影响，在巷道开拓和工作面布置时均需充分考虑井田内的构造发育规律，避开不利的地质因素。 地质构造对矿井储量的影响对于大断层，可使O2m与C2tL2、C2tL8，C2tL2与C2tL8对接或接近并发生水力联系。另外，采区内断层为压扭性质，未有采掘活动时导水性差，但如果受到采动影响，导水性差的断层可转变为导水断层，特别是C2tL2含水层水通过断层裂隙可能向矿井充水的情况，为此，必须按煤矿防治水规定，在接近大断层的位置必须留设足够宽度的防水煤柱，以保证矿井安全。经计算

11、因设置断层防水煤柱，#公司#矿共损失资源量共计为372.4万t。2.应对措施 防治水方面地质人员要对可能遇到的断层位置、性质及水文情况及时进行预测预报。当采、掘工作面接近断层时，应采用超前钻探措施查清断层是否导水，及导水类型。应始终坚持“有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则。对已探明的导水断层，应留设合理的防水煤柱。当采、掘工作面必须穿过导水断层时，应采注浆封堵断层带，并完善排水设备。防突和防瓦斯方面#公司#矿向斜轴部、断层位置煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大，故在向斜轴部及北翼地区采掘活动中，加强检测工作，严格采取防范措施，做好煤与瓦斯突出的预测预报工作，确保安全生产。在向斜轴部、断层位置抽

12、放封孔时采用带压注水泥浆措施，确保封孔严密，对于抽采浓度衰减的钻孔，采取重新套孔、巷壁喷浆、注浆等措施进行处理，进一步提高钻孔抽采效果。煤质方面在褶曲或断层带，煤层顶板受挤压破碎，工作面放煤中顶板随之垮落，且工作面在过断层时破岩石出的煤与岩石的比例偏高，出现影响煤质的现象，为此，生产单位在运输环节点派专人捡大块矸石，分装分运，做到大块矸石不进煤仓；无法清捡的小块矸石，专门施工矸石硐室进行填埋，确保煤质达到规定要求。采掘系统布置方面巷道布置设计尽量避免地质构造。如果确需通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。巷道轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。依靠

13、调整巷道方向与构造应力方向间的关系，消减构造应力对巷道围岩稳定性的影响。采、掘工作面不得不揭露断层时，必须严格执行敲帮问顶制度；采取短掘短支方式。针对煤墙容易造成片帮现象，控制采煤步距、挑棚高度及坡度，减少放炮装药量，加强煤壁片帮维护。工作面回采时，若遇内部小断层，应避免与断层垂直或平行，调整到斜交状态。采煤工作面主要布置在向斜轴两翼，并避开断层防水煤柱。 储量方面 探清断层的导水性，对没有导水性且采掘影响后也没有导水可能的断层，不用留设防水煤柱，避免储量浪费。在构造之间的块段，合理布置布置工作面，避免乱丢煤。工作面断层复杂时，采取不同走向的采煤方案，并派专人现场跟班督促检查，加强网下煤清理及

14、放煤工序工艺管理，提高煤炭回收率，保证了煤炭产量。项目主要创新点1.防治水方面：对可能遇到的断层及时进行预测预报，靠近断层时坚持 “有掘必探、先探后掘、先治后采”，对探明的导水断层合理留设防水煤柱，对必须穿过的导水断层采取注浆封堵措施。2.防突方面：加强检测，严格防范，封孔严密，抽放达标。3.煤质方面：专人拣矸，分装分运，矸硐填埋，确保煤质。4.采掘布置方面：设计尽量避开构造影响，采掘活动采取过构造措施，5.储量方面：探清断层导水性，不留没必要的煤柱；构造之间合理布置工作面，避免乱丢煤；工作面采用针对性方案，加强网下煤清理和放煤管理，提高煤炭回收率三、实施效果安全效益1.虽然地质构造复杂，但#矿技术人员积极采取“防、堵、疏、截、排”措施，近十年来矿井未发生突水淹头淹面事故，未出现采掘头面误揭煤和误揭构造事故。 2.#矿技术人员在构造带位置及附近地区采取加强监测、严格防范、带压注浆、重新套孔等防突措施，提高了抽放效果，近十年内矿井未煤与瓦斯发生突出事故经济效益1.针对地质构造复杂的情况，#公司#矿工程技术人员坚持“有掘必探”，解放原不可采的煤柱，避免煤炭资源浪费。2.#矿技术人员