浅析断层对采煤生产影响与对策.docVIP

浅析断层对采煤生产影响与对策 　　摘要：煤矿生产主要是井下作业,由于其作业环境的特殊性,安全生产至关重要,而影响煤矿安全生产的突出隐患为水、火、瓦斯、煤尘、顶板。其中水、瓦斯、顶板又与地质构造的变化有着直接的关系。断层是影响煤矿安全生产的重要地质因素,关系到矿井的经济效益和社会效益。鉴于此，本文对断层对采煤生产的影响与对策进行了探讨。 　　关键词：断层；采煤生产；地质 　　 　　一、前言 　　岩体是经过漫长的地质演化过程而形成的复杂结构体，由于地质构造运动的影响，地质体发生了弯曲变形和断裂变形，前者使地层产生了不同程度的倾斜和弯曲，而后者使岩体内部存在大量的断层、节理等地质弱面。事实证明:煤层的倾角、厚度等物理条件是影响地表沉陷的主要因素。当岩体内不存在断层时，岩层及地表移动可看成是梁板的弯曲，移动是连续的，不会形成台阶状移动盆地。当有断层存在时，断层处成为移动的界面，易在断层露头处形成台阶状移动盆地，使地表形成不均匀下沉。由此可知，岩体内存在断层，可使岩体的力学性质和地表变形产生明显的异常。岩体的力学性质和地表变形是否出现异常，主要取决于下列因素:断层形成的时代，断层面的性质、断层的产状、断层的组合形式、断层的贯通性、断层面倾向与开采方向的相对位置等。煤矿区地层形成以后，往往会经历多次地质构造运动。断层是由后期的构造运动作用在地层中产生的地质不连续面，是岩体产生相对运动的结果。地层由原来的连续体被断层切割成大小不等的块体，甚至于支离破碎，断层是构造运动对地层最突出的改造作用之一，也是对岩体工程地质性质影响最大的地质作用。煤层上覆岩体没有被断层切割时基本上可以被视为连续的介质，而被断层切割的情况下认为是非连续的介质，即断层作为岩体介质中的“缺陷”，其力学强度远低于周围岩体的强度，因而在地下开采影响下，使岩体及地表移动规律非连续，使地表出现台阶和裂缝，建筑物遭到损坏，水体进入井下，造成较大的危害。 　　二、断层对采煤沉陷的影响 　　天然岩体是一个复杂的结构体，在地下开采之前，处在静态平??状态。开采之后，这种平衡状态遭到破坏，而破坏必然是从薄弱环节开始。当岩体内有断层存在时，断层处成为活动的界面。先开采断层下盘的煤层，断层面因受拉而张开，断层下盘失去支撑，易在断层露头处形成台阶状移动盆地:先开采断层上盘的煤层，上盘岩体在移动过程中，受到下盘岩体的挤压作用，当剪应力小于断层面的抗剪强度，则岩体不沿断层面滑移，即断层露头处不会产生台阶。反之，在断层露头处将产生台阶。断层的存在，破坏了煤层的连续性和完整性，对煤矿生产造成了很大影响。具体而言主要有以下几点： 　　1、断层破坏了岩层的连续性，降低了岩石的强度，容易引起应力集中。因此，当有断层存在时，地表沉陷或塌陷的幅度比较大。2、断层的倾向对地表变形或岩层移动具有重要的控制作用。断层倾向与采煤工作面推进方向一致，即先开采断层下盘的煤层，断层面受拉而张开，断层下盘失去支撑，下盘岩体移动可看成是悬臂梁式的弯曲，在断层露头处形成台阶状移动盆地;当开采方向与断层面倾向相反时，若先开采断层上盘的煤层，由于上盘岩体在移动过程中，受到下盘岩体的挤压作用，则在断层露头处不会产生台阶，主要以简支梁形式弯曲。若先开采断层的下盘，当工作面推进到一定程度时，离层扩展到断层附近，沿断层面产生裂缝。此时断层相当屏障，阻碍破坏向对盘扩展。无论沿那个方向开采，由于断层的屏障作用，阻碍了破坏向对盘方向发展。3、相同的开采强度下，不同的断层组合形式对采煤沉陷的作用也存在一定的差异。地垒组合形式下开采，由于被断层切割的梯形岩块与断层面几乎没有摩擦阻力，因而岩块容易向下跨落，从而在地表形成塌陷坑，但是由于断层的阻隔作用，地表下沉范围较小;相反，地堑组合形式下开采，由于被断层切割的岩块与断层面有较大的摩擦阻力，因此在覆岩中只出现离层，地表表现为弯曲下沉，而地表下沉范围相对较大，但地表下沉值较小。4、影响巷道掘进量。在巷道掘进过程中，如果遇到断层，则煤层在其一翼发生断失。强行施工岩巷穿越断层，如不能正确确定煤层位置，就有可能造成施工巷道报废或拖延施工，而且在岩层中掘进比在煤层中施工要慢，容易造成巷道施工紧张。同时，为寻找断失翼的煤层，多掘进的巷道也增加了掘进量。5、影响煤矿安全生产。通常情况下，断层面附近的煤层及其顶板较为破碎，容易发生冒顶、片帮事故，也给巷道的掘进和支护带来困难。当通过含水量较大和聚集大量瓦斯的断层时，更易发生透水事故和瓦斯事故。这些都给煤矿生产埋下了安全隐患，严重影响煤矿的正常生产。6、影响煤炭资源储量。在较大的断层两侧需要留设保护煤柱，造成可采煤层的储量损失，断层越多，造成的煤炭储量损失越大。在断层密集发育的局部地带，还可能造成不可开采区，使得大量煤炭资源损失。 　　三、煤矿生产中对断层的