任健刚

煤炭开采中断层的识别与应对

任健刚

(中国神华神东煤炭集团公司生产管理部，陕西 神木 719315)

断层构造对煤炭开采具有重要影响，本文从断层的识别标志入手，阐述了断层识别的地貌标志和构造标志，探讨了采煤工作面过断层的技术要求，提出采煤工作面过断层的安全技术措施。

煤炭开采;断层;断层识别;技术措施

断层在地壳中分布广泛，类型众多，规模有大有小，差别极大，且其形成机制和构造背景各不相同。断层的存在直接影响着煤层的开采，因其会对煤层产生破坏作用，使煤层、岩层发生错动，造成不连续，从而对煤矿的勘探、开采，以及水文地质和工程地质产生影响。因此，在矿山地质工作中，对断层的观测研究是一项极其重要的内容，且研究的内容、方法和手段各不相同。断层研究的首要环节是要识别断层和确定断层的存在。虽然断层可以通过分析和解译航卫片、物探图、地质图和有关资料得以确定或推定。但识别和确定断层存在的主要方式仍然是进行野外观测。其次，断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方面反映出来，形成了所谓的断层标志，这些标志是识别断层的主要依据。

1 断层的识别

1.1 地貌上的标志

1)断层崖。在断层两盘的相对运动中，上升盘常常形成陡崖，称为断层崖。如峨眉山金顶舍身崖、昆明滇池西山龙门陡崖。

2)断层三角面。当断层崖受到与崖面垂直方向的地表流水侵蚀切割，形成沿断层面分布的三角形陡壁，称为断层三角面。如河南偃师的五佛山。

3)断层湖、断层泉。沿断层带常形成一些串珠状分布的断陷盆地、洼地、湖泊、泉水等，可指示断层延伸方向。如我国云南东部顺南北向的小江断裂带分布了一串湖泊，自北向南有杨林海、阳宗海、滇池、抚仙湖、杞麓湖以及昆明盆地、宜良盆地、嵩明盆地、玉溪盆地等。

4)错断的山脊。正常延伸的山脊突然被错断，往往是断层两盘平移运动的结果。横切山脊走向的平原或盆地与山岭的接触带，往往是断层通过的地方，如太行山前断裂带，使太行山在华北平原西缘拔地而起，成为华北平原的西部屏障。

5)水系特点。断层的存在常常影响水系的发育，使正常流经的河流突然产生急转弯，或一些顺直深切的河谷，都能指示断层延伸的方向，如鲜水河的支流在断层通过的地方突然发生转向。

1.2 构造标志

1)构造线不连续。

如果线状或面状地质体在平面上或剖面上突然中断、错开，不再连续，说明有断层存在。为了确定断层的存在和测定错开的距离，在野外应尽可能查明错断的对应部分。

2)断层构造岩的出现。

（3）研究结果验证了融资约束的扩大振幅的作用，因此企业的融资约束程度需要控制在合理范围内，不能盲目地缓解企业融资约束。同时，实证结果显示代理成本的作用机制较为突出，企业应该完善内部治理机制，降低双重委托代理问题对海外直接投资经济后果的负向影响 （谢伟峰和陈省宏，2016）［15］。只有在公司治理和内部控制初见成效后解决融资约束问题，才是企业持续健康发展之根本。由于债权融资本质上也是借贷关系，对于降低企业杠杆率没有帮助，在企业杠杆率高企的当下，我国需要大力发展股权融资这一直接融资渠道，发挥股权融资在公司治理机制中的作用。

断层带内或断层面附近，两盘岩石在断层活动中被改造形成的变形岩石称为断层构造岩。主要分为未固结的断层构造岩和固结的断层构造岩。

a)未固结的断层构造岩。

A)断层角砾：由松散未固结的两盘岩石碎块组成。B)断层泥：岩石研磨后经水化作用形成的一种主要由黏土矿物(如伊利石、高岭石和蒙托石)组成的未固结的断层岩，一般平行于断层面呈不同颜色的条带。

b)固结的断层构造岩。A)断层角砾岩：由基本保持原岩特点的岩石碎块组成，碎裂基质很少。B)断层碎裂岩：根据被碎裂的原岩称为碎裂某岩，如碎裂花岗岩等。C)断裂角砾岩：超碎裂岩，由断层活动研磨成的极细构造岩，一般看不到角砾，并具有硅质岩的致密构造。往往在断层面上形成板状薄层。D)微角砾岩：假熔岩(玻化岩)，断层快速滑动产生极度研磨并因摩擦热产生熔融，冷凝后形成外貌类似熔岩玻璃的一种断层构造岩。一般呈脉状或角砾状。

3)构造强化现象。断层活动引起的构造强化，包括有岩层产状的急变、多变和变陡;节理化、劈理化甚至片理化窄带的突然出现;小褶皱剧增以及挤压破碎和各种擦痕等现象。对于在野外发现的这些现象，需要认真观察，探究引起这些现象的可能原因。

构造透镜体是断层作用引起构造强化的一种表现。断层带内或断层面两侧岩石碎裂成大小不一的透镜状角砾块体，长径大小一般为数十厘米至二、三米。构造透镜体有时单个出现，有时数个或更多个透镜体成组产出。构造透镜体一般是挤压作用产生的两组共轭剪节理把岩石切割成菱形块体，菱块楞角又被磨去形成的。

地层的重复和缺失是识别断层的主要依据，而这通常由走向断层引起。由于断层性质不同，断层与岩层倾向一致或相反，当两者一致时，又有倾角相对大小不同及侵蚀夷平等的各种不同条件，会造成6种基本的重复和缺失。见图1，表1。

图1 走成断层引起的地层重复和缺失示意图

2 采煤工作面过断层技术要求

煤炭开采中在工作面遭遇断层是常有的技术问题，受此影响工作面距断层5 m范围内的煤层变薄，为了不破坏顶板岩层的稳定性，不影响正常回采在未进入断层面时需要破底，工作面进入断层面后下方煤层下移，上方煤层上升，需要挑顶。

表1 走成断层引起的地层重复和缺失

1)工作面过断层处采用破底护顶，破岩厚度0.1～0.4 m，且从里向外逐渐增多，工作面沿走向破岩长度约80 m。由于过断层工作面推进速度较慢，易发生片帮，乃至冒顶，故工作面采高要控制在0.9～1.2 m以内，以确保工作面安全生产。

2)在过断层遇煤层变薄带破底岩时，先在煤层里面打眼爆破，放炮后挂梁加背杆控制顶板，然后攉煤、再打底眼破岩。工作面放炮破岩石时，当破岩厚度在0.4～0.8 m 时，打单排眼，当破岩厚度在0.8～1.2 m时打双排眼。施工时沿倾向布置炮眼，沿走向打眼，底眼向下有3°～5°俯角。打眼时炮眼深度为1.2 m，眼距为1 m，底眼距地板的距离为0.2 m。施工过程中每个破底岩炮眼装药2～3卷。采用正向装药，眼底使用50 mm长的坐地炮泥，眼口使用炮泥填满封实。施工过程中，当岩石较硬时要适当减小眼距，当岩石较软时，可以适当加大眼距或适当减少每眼装药量，且炮眼要打在坚硬的岩层中。放炮警戒距离与放炮地点不得小于70 m。

3)由于工作面处于过断层期间，为了防止工作面片帮冒顶，除放炮区以外，其他地区煤壁必须打好贴帮柱，护好煤帮，加强工作面两道的超前支护。过断层期间安监员包面跟班，瓦斯检查员加强瓦斯检测工作，瓦斯超限立即撤人停止作业。并加强工程质量和设备管理，防止工程质量低劣导致事故。

3 采煤工作面过断层安全技术措施

1)工作面过断层之前，将过断层处顶底板挑平，上下过度平缓，尽量保持一致。避免局部起伏过大，以防漏顶。工作面接近断层面时，为了防止片帮冒顶，工作面挂梁要及时，对于空顶超过0.6 m处，人员作业前要先进行临时支护，禁止空顶作业。工作面过断层期间，现场必须备足过断层所需物资(各种规格的圆木、金属网、背杆等)。工作面过断层处，断层上下各5 m范围内靠帮柱见梁给柱，软帮按设计打好戗柱，断层边缘打好靠帮柱，刹实顶板，不准空顶。

2)支柱时，必须将支柱的注液嘴侧向软帮，卸载侧向硬帮，支柱的四爪要与长钢梁平面接触，每根支柱必须拴牢防倒绳，防止支柱卸载倾倒伤人。严格组织正规循环作业，班班做好“一班三汇报”工作，过断层期间加强工作面工程质量管理，班班确保工作面断层处面溜顺、直顺、平直。加强工作面液压系统检修，做到管路不漏液。加强工作面顶板管理，确保工作面支护状态良好，支柱支撑有力，棚架间距符合要求，端头支护必须严格按照作业规程要求施工。

3)工作面及两巷所有单体支柱必须符合要求，失效的单体支柱必须立即更换。在断层附近放炮时，严格控制顶眼与顶板的距离、炮眼的装药量，防止放炮震坏顶板的完整性，放炮前后必须坚持做到“一炮三检”和“三人连锁放炮”制度。

4 结束语

断层是众多影响煤炭开采的地质因素之一，为了最大限度地减小其对煤矿生产的不利影响，需对其做出正确的判断、预测和处理。本文就断层的识别和应对做了探讨，除此之外，采煤工作面过断层时，还应遵循以下几项要求：

1)技术人员应负责组织学习工作，讲明施工工序、工程质量要求及安全注意事项，而职工必须经学习并签字后才能下井作业。

2)需放炮时，严格执行放炮站岗撤人制度。

3)严格执行“敲帮问顶”制度。

4)加强顶板管理，每班设专人审顶。

［1］ 朱志澄.构造地质学［M］.武汉：中国地质大学出版社，2008：151－156.

Fault Identification and Response in Coal Mining

Ren Jian－gang

The fault structures have an important impact on coal mining，this paper starts from the identification of the fault，describes the topography signs and construction signs of the fault identification，discusses the technical requirements of the coal mining face across the fault，puts forward the safety technical measures of coal mining face across the fault.

Coal mining;Fault;Fault identification;Technical measures

TD163+.1

A

1672－0652(2012)04－0023－03

2012－02－20

任健刚(1981—)，男，陕西富平人，2006年毕业于河南理工大学，助理工程师，主要从事地质测量工作(E －mail)tganan@163.com