陷落柱伴生斷層

陷落柱伴生斷層

陷落柱伴生斷層是陷落柱周圍與陷落柱形成有密切關係一系列斷層。

現象描述

伴生斷層的性質及特徵:

伴生斷層均為正斷層;其斷層面為一光滑面,有擦痕,可見呈片狀的斷層泥,當揭露該斷層時易沿斷層面片幫;在水平剖面上,斷層線呈弧形,與陷落柱邊緣大致平行,其曲率一般較大,整個斷層走向變化較大,有的斷層走向變化可超過180°;所有伴生斷層的傾向,均呈放射狀由陷落柱中心向外傾斜;斷層的落差一般不大於2.0米;對於某一個陷落柱來說,其周圍可有多條伴生斷層,落差大小不一,從0~5米,相差較大;對於一條斷層來說,一般為中段落差大,向兩端落差很快變小,直至尖滅;斷層長度不一,長的可達百米以上,短的僅幾米。

陷落柱周圍伴生斷層的分布規律及光滑破裂面:

陷落柱的伴生斷層常常以數條呈同心狀繞陷落柱分布,形成一個斷裂帶。在該帶內相鄰兩斷層間距一般不大,多在5米左右,最大不超過10米,斷層兩端有的相互合併,有少數陷落柱不規則的,其伴生斷層可以與陷落柱邊緣合併(見圖1)。該帶一般寬約10~20米,甚至可達30米,因此煤層受到破壞的面積比陷落柱面積大的多;在整個斷裂帶內,往往並存許多光滑破裂面,工作面揭露後,可見其表面光滑為一摩擦鏡面,其上為一層斷層泥,且有擦痕,極象斷層面,但煤岩層未錯開。其產狀特徵與伴生斷層相似,該光滑破裂面也存在於煤層頂板以上岩層,在揭露的頂板上可見許多張性裂隙,裂隙內有方解石充填,頂板含水處該裂隙可導水,當巷道或工作面揭露該裂隙,可有淋水出現。由於諸多斷層及光滑破裂面的存在,使該斷裂帶煤岩層比較破碎,是陷落柱及其周圍最易冒落的地方。若回採至該處易形成片幫、冒頂。

伴生斷層帶內煤岩層特徵及與周圍煤岩層的關係:

陷落柱伴生斷層平面圖 陷落柱伴生斷層平面圖

在8#煤回採過陷落柱時,從揭露的煤岩層(見圖2)可以看出,伴生斷層在陷落柱周圍呈階梯狀產出,由陷落柱中心向外,煤層隨斷層下落。附近煤岩層均以陷落柱中心向外傾斜,且傾角均較正常煤岩層大,有的可達20多度。如果陷落柱某一邊多條伴生斷層落差的共同效果較大時,則在陷落柱邊可揭露現採煤層底板及其以下煤岩層。有的在陷落柱邊緣可見9#煤底板,在很短距離內抬升高度達6米以上,使人們產生一種感覺,陷落柱帶動附近地層跳起來,這種地質構造的存在,使頂板升高較多,支架接不上頂,加之該處煤岩層破碎、疏鬆,極易發生冒頂事故。

陷落柱的預測

陷落柱伴生斷層 陷落柱伴生斷層
陷落柱伴生斷層 陷落柱伴生斷層
陷落柱伴生斷層 陷落柱伴生斷層

利用陷落柱伴生斷層特徵預報未知陷落柱

1 在48505工作面補副巷送道過程中,揭露兩條正斷層(見圖3),其中F1走向由NW轉S落差1.2~1.6米,傾角70°;F2走向由NW轉S再轉SW落差0.4~1.8米,傾角65°,觀察該段巷道頂板,可見許多條近於平行斷層走向且內有方解石充填的裂隙,有的裂隙內還有淋水,巷道兩煤幫疏軟,易片幫,片幫處可見光滑斷裂面,煤層卻未錯開。

依據以上特徵,我們預該巷道右幫附近即煤柱內有一陷落柱,並依據斷層走向曲率推斷該陷落柱直徑約為25米,後來在送補尾巷時,就在預測的位置揭露一陷落柱,預測基本符合實際。生產上根據我們的預測改變了設計,減少了無效進尺,降低了成本。

2 在48310工作面我們套用伴生斷層的特徵成功地預測出前方的陷落柱,一次工作面由西向東正常回採中,突然割見底板,我們去工作面經過仔細觀察,發現是一條正斷層,且走向為NE轉SE,斷層上盤易片幫,再割一刀後,斷層完全揭露,落差1.2~1.5米,斷層處煤層更疏鬆,易片幫,片幫處有與斷層面平行的光滑面,頂板可見充填方解石的裂隙。由此,我們推測前方5~10米有陷落柱,發出預報,讓隊組做好了準備工作,果如其然,第三天就揭露了陷落柱(見圖4),未出現以往突然遇見陷落柱要停產待料的局面。

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