边抽边掘工作面小构造预测
朱文 王晋林 程海燕 郭庆
(淮南矿业集团潘一矿，安徽 淮南 232082)
0、问题的提出
众所周知，突出煤层地质构造带往往也是瓦斯的富集带。在潘一井田采掘活动中，50%以上的瓦斯异常涌出现象与地质构造密切相关，特别是高瓦斯“双突”煤层巷道掘进接近前方的隐伏地质构造时，瓦斯异常涌出现象时有发生，有时甚至酿成重大瓦斯突出事故，严重威胁矿井安全生产。因此准确预测掘进前方地质构造，是掘进工作面瓦斯综合治理成败的关键。但由于目前地面三维地震资料只能控制落差5m以上的断层，井下各种物探技术如地质雷达等手段尚未达到推广应用阶段，因此如何准确预测地质构造特别是掘进前方的隐伏小构造是我们面临的一项重大难题。地测协作组的同志利用掘进工作面抽放钻孔资料，结合井下调查资料进行综合分析，能够有效地预测钻孔控制范围内的地质构造。 1、抽排钻孔布置情况
我矿属高瓦斯“双突”矿井。目前开采的13-1、11-2、8煤层均属瓦斯突出煤层，在采掘活动中均发生过不同规模的瓦斯动力现象，在三槽煤层突出区域掘进均采取“四位一体”的综合防突措施。根据掘进巷道断面及煤层的厚度及瓦斯含量的差异，各煤层抽放钻孔参数不同，13-1、8煤层迎头断面一般布置16个钻孔，11-2煤层一般布置8个钻孔，钻孔深度为16~30m，终孔位置均控制煤层顶底板，一般允许进尺8~24m，钻孔超前距为6~8m。 2、利用超前抽排钻孔预测断层方法及效果分析
煤层巷道超前抽排钻孔一般根据煤层的起伏情况布置在煤层中
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并控制煤层的顶底板（如图1）。如果钻孔施工过程中提前见到矸石，则有可能遇见断层，如图1。利用几何作图法判断断层产状。
2.1断层倾角的判定
迎头平面16m迎头如图2
剖面1#、2#、3#钻孔方位平行巷道，设计1#孔控制煤层顶板，3#孔
控制煤层底板，实际施工中1#、2#孔见矸，利用几何作图法作出1#、2#孔见矸点A、B，A、B两点连线与水平面的夹角即为断层沿巷道方向的视倾角。
1＃AB2＃3＃α图1图2 剖面示意图
2.2断层走向与倾向的判定如图3 1#、2#、3#钻孔为水平钻孔，A、B、C三点分别为1#、2#、3#钻孔见矸点，A、B、C三点的连线即为断层的走向线，可直接从图上量出断层的走向，结
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A1＃2＃3＃C图3 平面示意图B合断层沿巷道剖面的倾斜方向，即可求出断层的倾向。
2.3断层落差的判定如图4 1#、2#、3#沿巷道方向布置，与断层面的交点分别为A、B、C，O点为煤层顶板与断层交点，则该断层沿巷道方向的视落差为BE< H 2.4断层性质的判定 判定断层倾向后，即可 判定目前巷道施工所在断层的上、下盘，借助钻孔探明断层对盘煤层即为判定断层的性质。 2.5利用超前抽排钻孔预测断层效果分析 目前，我矿抽排钻孔深度为16~30m，允许进尺8~24m，超前距离为6~8m，亦即相邻两茬钻孔压茬距为6~8m。在煤层产状较稳定的情况下，13-1煤层厚按5m计算，压茬段（按8m计算）控制煤层顶板钻孔之间垂距为0.8m，控制煤层底板钻孔之间垂距为1.4m，因此从理论上分析，可以预测落差大于0.8m（断层对盘煤层下降）或落差大于1.4m（断层对盘煤层上升）的断层。11-2煤层厚度按1.8m计算，可以预测落差大于0.5m的断层。迎头8m以外，根据控制煤层顶底板钻孔资料，可初步判断前方煤层是否正常，异常时加密钻孔或结合下茬钻施工情况进行判断预测。 3、利用超前抽放钻孔预测断层实例 3.1利用超前抽排钻孔预测未知断层 3 O1＃2＃3＃OABCABC图4 剖面示意图1541（3）工作面为我矿东三采区首采面，下顺槽设计长度1678m，截至04年8月11日已施工1120m，迎头正常，停头打钻施工抽排钻孔，抽排钻孔设计及实际参数见图5，表1。根据实际施工钻孔资料，我们利用几何法作图进行分析，得出如下结论：距迎头8m处发育一正断层，其产状为：100~120°∠40~50°H=2.0~2.5m，巷道恢复掘进7.5m后，揭露一正断层，其产状为107°∠45°H=2.0，与预测的基本相符，后经分析该断层为F305断层沿走向方向前移约40m。 表1 孔号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 孔深(m) 10 9.5 9.0 9.5 9.0 11.0 10.5 24 26 12 16 16 16 28 16 16 倾角(°) +5 +5 +5 +5 +5 -2 -2 -2 -2 -2 -9 -9 -9 -9 -9 -9 与巷道夹角 (°) 8 4 0 4 8 8 4 0 4 8 8 5 2 2 5 8 开孔高度(m) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 见顶底板情况 8.1m见矸 7.6m见矸 8.2m见矸 8.7m见矸 7.8m见矸 9.1m见矸 8.6m见矸 9.3m见矸,22.1m见煤 9.6m见矸,22.9m见煤 10.2m见矸 全煤 全煤 7.9m见矸,11.3m见煤 27.6m见底 全煤 8.1m见矸,10.9m见煤 16112712133814491551016图5 迎头钻孔布置图 3.2利用超前抽排钻孔预测已知断层 1541(3)工作面回风斜巷全长约255m，截至03年7月8日已施工102m，根据三围地震资料，预计巷道再向前掘进42m将遇F38逆断层，其产状为75~80°∠45~68°H=3~10m，并书面通知各有关单位及领导，巷道掘进至距断层10m时打钻异常，验证了F38逆断层的存在，且落差大于6m，根据资料调整抽排钻孔参数（如图6）抽 4
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