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篇1：煤矿地质断层构造预测的探讨论文
煤矿地质断层构造预测的探讨论文
一、前言
在煤矿井下开采中,断层对生产的影响是相当大的,目前,煤矿井下对于断层的预测方法很多,地质部门可以根据断层测量的结果有效的预测断层的具体地质情况,从而更好的指导煤矿的开采工作。
二、地质构造对煤矿生产建设的影响
1.影响井型规模和井田地划分,构造破坏严重的矿区不能建设大型矿井,而大型断层和褶皱枢纽往往是划分井田的自然边界。
2.影响开拓部署,井田内部的断层和褶皱对于开采水平的划分,运输大巷的部署,采区划分和巷道布置等等都有直接的影响,构造破坏严重的矿井、采区,划分零乱,巷道系统复杂。
3.影响掘进率,构造复杂的地段,工作面布置往往不正规,需要多掘巷道,甚至造成无效进尺,使掘进率比正常情况显着增大。
4.影响采面正常生产,回采工作面内出现断层,给生产造成困难,影响正规循环作业,甚至使用权生产中断。
5.影响安全生产的条件,构造对矿井涌水,煤与瓦斯突出,顶板稳定性起着明显控制作用,从而增加了井下不安全因素。
三、断层形成原理与煤矿掘进过断层的关系
在煤矿掘进的过程中,矿井周围岩石的受力常常会超过其自身的强度,由于岩体破裂会逐渐产生裂隙,而裂隙的逐渐堆积最终在岩体上出现一条破裂面,这时破裂面两盘相互的滑动便形成了断层面,其中又分为正断层、逆断层和平移断层。正断层是指上盘推动下盘向上移动,同时下盘也助力上盘向下移动,两者分离边界压力而产生了断层;逆断层中由于二者相互挤压,致使上盘向上而下盘向下,背离开来形成断层,平移断层是两者相反方向平移造成的断层。
1.断层的识别标志。断层不是独立存在的,它的出现可以通过附近的一些岩层的不正常现象来判断。通过这些判断,可以使得地质勘探人员找准断层位置,对煤矿生产的矿井定位,以及采矿安全都起着十分重要的作用。这些现象主要包括:
2.煤层或岩层出现了不连续现象 。煤层或岩层的不连续,很可能是由断层导致的地面升降使得不同年代的岩层出现在同一水平线上。一般情况下,断层两侧的岩石年代相差较为悬殊,这都是断层现象出现后,地壳运动的结果。
3.在煤炭生产过程中,发现煤层、岩层的产状、厚度等发生显着变化。煤层、岩层的产状、厚度的变化是由地质作用产生的褶皱挤压的结果,它使得煤层、岩层的薄厚不一。也有可能是由于断层的存在,一部分地壳做上升运动,裸露地表,使得岩层、煤层产生了风蚀、以及流水侵蚀,当时裸露地表的层面出现了产状、厚度不一的'状况。经过长年累月的地质变化,又重新回归地壳内部,但当时形成的产状、厚度仍然存在。因此通过研究煤层、岩层的显着变化也是识别断层的重要标志。
4.断层的出现有利有弊,给煤矿生产带来巨大影响。任何事物都有双面性,断层的出现并不一定给煤矿开采带来负面的影响,它也可能推动煤矿开采的进展。因此,断层对于煤矿开采而言,也是把双刃剑,会给煤矿生产带来双重影响。
四、结合实例论述煤矿地质断层构造预测方法和结果
通过井田内采掘过程中实际揭露出的断层,结合钻孔资料和已掌握的地质资料,综合分析断层处的顶底板起伏、煤岩层变化趋势,从而找出断层附近煤层的变化规律,用以指导采掘一线的安全生产。
1、井田内的构造情况 。目前我矿主采煤层为7煤层、8煤层和9煤层,井田内的构造主要是以断裂为主,褶皱为辅的基本格局。区内的地质构造主要是以西北向为主的张扭性和压扭性断裂,及次一级的北东向张扭性断裂。断裂的性质主要以正断层为主,局部有小范围的褶曲,但对回采影响不大,对煤层的影响也不大。区内的断层走向西翼以北西方向为主,东翼以北东方向为主,区内断层落差较大。
2、断裂的成因。因为断层的表现形式以断裂为主,所以明白断裂的成因是很有必要的。在地壳中,由于构造运动产生应力,当其达到岩石强度极限时,就会导致岩石裂断。岩石连续性的破裂首先表现为节理,它在力的进一步作用下发展成断层(移位断裂)。另外断裂的形成过程,即从节理的萌芽开始到各种不同长度和断矩断层的形成,是连续的过程。这个过程的强度和连续性,一方面取决于岩石的成分和结构,另一方面又为构造形变应力参数和连续性所决定。
3、受断层影响,煤层的变化情况。从以上断裂的成因可以看出,断层的产状变化是受岩石的成分和结构及构造形变的应力系数所决定的,而地质构造的变化又会引起煤层的变化,所以煤层顶底板岩性的变化是分析区域断层产状变化的重要因素。我矿煤层的底板情况基本相似,均以泥岩、砂质泥岩为主,无发现砂岩底板,顶板有着明显的变化,这是受沉积环境的影响所致。比如7、8、9煤层,上山和一水平沉积环境以湖泊相为主,而下山及三水平是以泥炭沼泽相为主。顶板岩石的成分和结构不同,所以其强度也是不同的,断层产状的表现形式也是不同的,对煤层的影响程度也是不同的。
根据采掘过程中揭露情况分析和实际观测的结果,在我矿井田范围内由于断层的影响,使煤层发生变化的情况有以下几种:
(1)以砂岩为顶板的情况;(2)以泥岩和砂质泥岩为顶板的情况; (3)煤厚大于3.0m及煤层的普氏硬度小于1.0的情况; (4)煤层的普氏硬度为1.5的变化情况; 。(5)受多条断层影响的变化情况;
4、岩巷遇断层的分析与预测。利用已知断层的位置、标高、产状、性质,编制断层面等高线,设计巷道与断层面等高线上相交的位置即为巷道遇断层的位置,具体做法如下:
根据已知断层编制断层面等高线。编制断层面等高线时要与岩巷工程平面图比例相同及合适的等高距,用计算法求出断层面等高线的平距。
投绘断层面等高线。将断层面等高线严格按照坐标、参状投绘到岩巷所在的采掘工程平面图上,岩巷将与断层面等高线不同的高程线相交,根据岩巷标高确定与断层面同一标高高程线相交的位置,该位置即为岩巷过断层的位置。
篇2：断层地质构造的形成过程
断层的形成
地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有显然相对挪动的构造称断层。
地壳中的一个裂口或破裂带，而且沿着它相邻的岩体发生了运动。断层长度变化很大，从几厘米至几百公里不等，两盘之间的位移量也可有这样大的变化。
断层是构造运动中广泛发育的构造形状。它大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上千千米。但都破坏了岩层的持续性和完整性。在断层带上往往岩石破碎，易被风化腐蚀。沿断层线常常发育为沟谷，有时呈现泉或湖泊。
断层的类型
1、正断层，断层面几乎是垂直的。上盘（位于平面上方的岩石块）推动下盘（位于平面下方的岩石块），使之向下挪动。反过来，下盘推动上盘使之向上挪动。由于分离板块边界的拉力，地壳被分成两半，从而诞生断层。
2、逆断层，断层面也几乎垂直，但上盘向上挪动，而下盘向下挪动。这种类型的断层是由于板块挤压形成的。
3、冲断层，与逆断层的`挪动方式相同，但断层带几乎是水平的。在这类同样是由挤压形成的断层中，上盘的岩石实际被向上推移至下盘的顶部。这是在聚合板块边界中诞生的断层类型。
4、平移断层，岩石块沿相反的水平方向挪动，地壳块相互滑动时形成这些断层。
篇3：断层地质构造的形成过程是如何
断层的形成
地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层。
地壳中的一个裂口或破裂带，而且沿着它相邻的岩体发生了运动。断层长度变化很大，从几厘米至几百公里不等，两盘之间的位移量也可有这样大的变化。
断层是构造运动中广泛发育的构造形态。它大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上千千米。但都破坏了岩层的连续性和完整性。在断层带上往往岩石破碎，易被风化侵蚀。沿断层线常常发育为沟谷，有时出现泉或湖泊。
断层的类型
1、正断层，断层面几乎是垂直的。上盘（位于平面上方的岩石块）推动下盘（位于平面下方的岩石块），使之向下移动。反过来，下盘推动上盘使之向上移动。由于分离板块边界的拉力，地壳被分成两半，从而产生断层。
2、逆断层，断层面也几乎垂直，但上盘向上移动，而下盘向下移动。这种类型的断层是由于板块挤压形成的。
3、冲断层，与逆断层的'移动方式相同，但断层带几乎是水平的。在这类同样是由挤压形成的断层中，上盘的岩石实际被向上推移至下盘的顶部。这是在聚合板块边界中产生的断层类型。
4、平移断层，岩石块沿相反的水平方向移动，地壳块相互滑动时形成这些断层。
篇4：地质构造预测中趋势面分析法的运用的论文
关于地质构造预测中趋势面分析法的运用的论文
进入21世纪以来，我国煤炭开采进入一个飞速发展的时代，煤炭地质工作由之前的资源勘查阶段逐步跨入到矿井开发阶段，查清矿井的地质构造是矿井安全生产的重要前提，所以矿井地质的查明显得尤为重要，当前，矿井地质成为了煤田地质的研究热点，与以上的因素是分不开的。随着数学地质等学科的运用，矿井地质构造的规律越来越向定量分析方向发展[1-5].
矿井地质构造预测的研究主要是地震勘探技术和综合物探技术，相应的地质建模工作也发挥的越来越多的作用，像Gocad三维地质建模，FLC_3D,矿井构造评价系统等软件的应用，为地质构造的查明与预测，提供了精确的依据[6-8].
1、井田地质概况
古书院矿位于晋城市北1km处，行政区划大部属晋城市城区管辖，北端小部分在泽州巴公镇境内。其地理坐标为东经1124834-1125256，北纬353033-353415。该井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，东西长7km,南北宽5km,面积24.417km2.(采矿证上为25.418km2,其中含划归七岭煤矿面积1.001km2)。古书院井田位于沁水煤田东南部，晋城矿区东部，井田内基岩主要分布于井田北部、西北部山梁及中南部沟谷零星地段，新生界覆盖层主要分布在井田中南部、东部的丘陵、低洼地带及沟谷两侧。从地质力学角度分析，位于太行隆起与秦岭纬向构造带的复合部位。这些不同时期、不同方向应力的叠加作用，形成了现存的构造形迹。
井田西部边界为白马寺逆断层，南部因秦岭纬向构造的阻挡，而呈现以东西向为主的构造形式。新华夏构造控制控制着古书院井田内地层，地层走向与构造基本一致，倾向NWW,倾角3-11，靠近构造线附近地层倾角最大大于30，甚至达70。白马寺逆断层控制着西部的几个连续的EW向的向，背斜。井田东部主要为轴褶曲，在矿井生产中发现有许多断裂、冲刷，陷落柱等小型构造。
2、趋势面分析
本次工作中选取研究区的是15号煤煤层底板标高和煤层厚度作为地质变量，因为通过钻孔资料可知15号煤层的煤层厚并且全区可采，所以具有代表性。通过分析煤层底板标高的趋势面，研究讨论含煤岩系形成以后的地质构造发育特征;通过煤层厚度趋势面分析，研究含煤建造形成时的构造条件(即同沉积构造)及煤层空间形态和煤层厚度变化，为后期的开采提供地质资料。将钻孔数据坐标(x,y)，计作为自变量，因变量用z(煤层底板标高)来表示。趋势面分析的基本数据由每个见煤钻孔的3个数据xyz表示，然后建立二维多项式趋势面数学模型。依次进行l-4次趋势面分析[9-11].
图l是15号煤底板等值线图(克里格插值后)，其大致呈现了古书院矿的构造格局。从15号煤底板高程一次趋势面图(图2)中，可反映15号煤层形态为单斜构造，其走向为矿井的北西或南东，倾向为矿井的西北向，与15号煤底板等值线图有所差异，说明一次趋势面拟合度低，不能完全反应15号煤层形态。从15号煤底板高程二次趋势面图(图3)中，可反映15号煤层形态为矿井北部为向西北倾斜的单斜构造，西北部为向北西倾斜的单斜构造，西南部为向南西倾斜的单斜构造，东部为向北东和北西倾斜的'单斜构造，15号煤底板高程二次趋势面图(图3)的煤层形态与15号煤底板标高等值线图的煤层形态相吻合，经过分析对比，底板高程二次趋势面图(图3)是反映15号煤层总体形态的最佳图件。泥炭沼泽基底不平和同沉积构造(同沉积构造是指在含煤岩系沉积过程中，伴随缓慢的地壳运动，形成的背斜、向斜和断裂)都会影响煤层厚度和形体的变化，所以我们根据矿井煤层厚度变化反推矿井同沉积构造和古构造。煤层厚度的趋势面图是反映区域煤层厚度变化的最佳图件，通过15号煤层厚度的多次趋势面分析来研究含煤建造形成时的构造条件。从15号煤厚度一次趋势面图(图4)中，可反映出从东南到西北一线煤层的厚度是均匀增厚的，说明15号煤的形成基底从南东到北西是逐渐抬升的。其他二次、三次、四次和一次相同，矿井15号煤的沉积基底可推断为东低西高和南低北高的形态。
3、偏差分析
趋势面是拟合地质变量的区域性变化，从而发现区域变化规律，而偏差分析则是去掉地质变量中的区域性分量，从而也就能更清晰地发现局部异常。而异常现象对地质构造的解释具有更为重要的意义，尤其是对断层的解释。
为此，在作趋势面分析的同时，也作出了各次的偏差分析。图中用红线标出的是偏差的零值线，是推断构造的主要依据，由于底板高程2次趋势面图(图3)与煤层的总体形态基本吻合，最能够反映煤层产状的总体变化，因此底板高程2次偏差图(图6)最能够反应井田的地质构造细节，还不会因为次数高而计算复杂，造成趋势面过多曲折影响构造分析，根据分析图件，底板高程2次偏差图(图6)可作为构造推断预测的主要图件。
因为底板高程1次偏差图(图5)也能反映出主体构造，所以将1、2次偏差图结合进行地质构造的预测，并参考其它各次趋势图和偏差图，并且绘制15号煤底板标高构造解译成果图(图8)。
从15号煤底板高程一次偏差图(图5)中可以看出，在古补91、古补96、古补99、古补81和古补98五孔连线的西侧，有一条异常带，其位置为矿区的边界，上述断层位置与解析成果图(图8)中白马寺逆掩断层位置相符(并且有上述钻孔验证)，可推断为白马寺逆掩断层，根据异常条带两侧的异常值推测断距最大约为20m.
另外15号煤底板高程二次偏差图(图6)中在古补73、古补79和102三孔连线的东侧，有一条不太明显的异常带，其大致向矿井的南北延伸，规摸不是很大，同过和煤层底板高程五次偏差图(图7)比对，确定了位置古补79钻孔附近，与解析成果图(图8)F59断层位置一样，可推断为F59断层，根据异常条带两侧的异常值推测最大断距大约10m.
在15号煤底板高程二次偏差图(图6)中，矿井东北部有一条异常带，位置大约在补13、补70和钻孔132附近，大致走向为东北或西南，与F31断层和F32断层相符，两条断层规模不大，均为正断层，组成中等规模地堑构造，根据异常带两侧异常值可推测两条断层落差均在5米左右。
在15号煤底板高程二次偏差图(图6)中，矿井南部有一条异常带，其位置在钻孔102、补66和古补86附近，其大致走向约为西东方向，倾向为东北方向，根据异常带两侧异常值可推测两条断层落差较小，在5m以下。在15号煤底板高程二次偏差图(图6)中，补63、125和补13北部有一条异常带，大致走向为东西方向，可能是因为断层造成的异常，在其正东方有F31断层/F32断层，可推测为其断层的延伸。从15号煤层底板高程二次偏差及构造解析成果图(图8)中可以看出，在F1、F2、F3断层处出现异常带，并且在矿井中西部发现一条新断层。
4、结论
通过对15号煤底板标高趋势面图及偏差图和15号煤层厚度趋势面图及偏差图分析可以得出以下结论：
(1)通过15号煤底板趋势面分析，得出矿井煤层的总体形态为矿井北部为向西北-北倾斜的单斜构造，西南部为向东北倾斜的单斜构造，东部为向西倾斜的单斜构造。
(2)通过15号煤层厚度趋势面分析，得出矿井15号煤层的沉积基底为东高西低和南高北低的形态，说明矿井15号煤沉积基底受到太行隆起区的影响。
(3)通过15号煤底板偏差图分析，得出了矿井的局部变化，矿井有六条断层，五条断层位置与解析成果图(图8)的断层位置相同，即：白马寺断层、F59、F10、F32和F31断层，在三次偏差图中，矿井的西南角有一条异常带，大致走向为东西走向，可能是断层造成异常，可推断为断层，具体推断为断层的延伸。
(4)通过15号煤层厚度偏差图分析，得出15号煤层的沉积基底局部不平。
(5)建议进一步进行物探等技术手段探明矿井地质构造，为安全生产提供保障。
参考文献：
[1] 王桂梁，徐凤银。矿井构造预测[M].北京：煤炭工业出版社，1993.144-185.
[2] 赵明鹏。定量预测矿井断裂构造的构造力学解析法[J].煤炭学报，1996,21(10)：6-11.
篇5：滕南煤田金源煤矿地质构造特征研究
滕南煤田金源煤矿地质构造特征研究
矿井地质构造是影响煤矿生产建设最重要的地质条件.本区地质构造条件复杂,小断层较多,严重制约了矿井采掘工作的进行.运用地质统计方法等手段对金源煤矿地质资料进行分析和研究,认为本区构造主要以北北东向的张性正断层为主,褶皱较为宽缓.已发现的断层有111条,断层将井田切割成与断裂构造平行的'多个条块,在地层走向上形成阶梯状或地堑、地垒构造.根据该矿地质构造的特征,对其可能引发的地质灾害进行了分析.
作 者：王开来 Wang Kailai 作者单位：中煤地质工程总公司北京资源勘查分公司,北京,100073 刊 名：中国煤炭地质 英文刊名：COAL GEOLOGY OF CHINA 年，卷(期)：2009 21(z1) 分类号：P618.110.2 关键词：金源煤矿 地质构造 构造规律 地质灾害篇6：煤矿井巷间地质构造及其异常多波联合探测技术与应用
煤矿井巷间地质构造及其异常多波联合探测技术与应用
影响煤矿层安全高效开采的最主要的地质因素是断层构造及其异常,特别是落差在3～5m的'中小断层构造对生产影响最大.为了保证开采工作的顺利进行,通常需在工作面回采前对面内地质条件进行探测与评价.利用地震波CT多渡联合探测反演与解释,可精确确定工作面内的地质构造及异常范围.其弯曲射线追踪SIRT法反演可获得收敛性好的探测区域波速结果,以纵波波速结果为主,高速区代表断层构造迹线,低速区代表煤层增厚,同时结合其它参量成图,可有效识别各种地质构造及其特征.3241工作面的探测与回采实例有效地说明了,多波联合探测技术可为面内生产解决大量的实际地质问题.
作 者：张平松 刘盛东 李培根 ZHANG Ping-song LIU Sheng-dong LI Pei-geng 作者单位：张平松,刘盛东,ZHANG Ping-song,LIU Sheng-dong(安徽理工大学资源与环境工程系,淮南,232001)李培根,LI Pei-geng(福州华虹智能科技开发有限公司,福州,350002)
刊 名：地球物理学进展 ISTIC PKU英文刊名：PROGRESS IN GEOPHYSICS 年，卷(期)：2007 22(2) 分类号：P631 关键词：多渡联合探测 震波CT 地质构造 井巷篇7：趋势面拟合法在煤矿瓦斯地质变量预测中的应用研究
趋势面拟合法在煤矿瓦斯地质变量预测中的应用研究
摘要：从瓦斯地质学的观点出发,将反映煤层瓦斯基本参数的空间变化规律看做是与其赋存地质条件密切相关的连续函数.结合趋势面拟合及其模型优化的`原理和方法分析得出了淮北矿业集团公司芦岭煤矿井田范围内瓦斯含量的变化及分布与其位置坐标的对应数值关系,依据该数值关系可对矿井深部采场和未开采区域实施比较准确、可靠的定量瓦斯预测.该方法也适用于其他具有相似特征的瓦斯地质变量分析.作 者：张瑞林 李东印 李小军 ZHANG Rui-lin LI Dong-yin LI Xiao-jun 作者单位：河南理工大学安全科学与工程学院,焦作,454003 期 刊：中国安全科学学报 ISTICPKU Journal：CHINA SAFETY SCIENCE JOURNAL 年，卷(期)：2006, 16(12) 分类号：X913.4 关键词：趋势面拟合 检验与优化 瓦斯地质变量 预测 应用★ 地质工程自我鉴定
★ 地质社会实践报告
★ 地质项目招标范文
煤矿地质断层构造预测的探讨论文（共7篇）
