层面产状与岩柱厚度的严密计算

的岩柱 厚度 ， 便 于采取 更 为有效 的措 施 。巷道 中能 实测到 的只是 围岩 的施测 点产状 ， 巷道前 方地质体 的局部 产状 可能存在 变化 ， 需要地 质人 员去探 测控 制 并准确 计 算 。在 采 用钻孔 科 学控 制层 面的基 础 上， 先 利 用空 间解析 法计 算层 面的局部精 确 产状 ， 再利 用地 层真 视厚 度 的 换 算公 式计 算岩 柱 厚度 ， 才 能 实现 层 面产状 与岩柱厚 度的严 密计 算 。 关键词 ： 层 面产状 ； 空间解析 ； 岩 柱厚度 ； 计 算 中 图分类号 ： Ｔ Ｄ１ ６ ３ 文 献标识 码 ： Ｂ 文 章编号 ： １ ０ ０ ４ －５ ７ １ ６ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ４ —０ １ ３ ０ 一Ｏ ２
１ 概 述
孔无 法控制 地质 体 的产状 ， 只能采用 推断 的产状进 行计
算； 同一方位 上 的 ２ 个 控 制 点能 计 算地 质 体 的视 倾 角 ，
一
在 煤矿安 全生 产 中 ， 穿 层 巷道 揭 穿 突 出煤 层 前 ， 需 要 提前 在距离 突 出煤层 不 同的岩 柱 位置 分 几 步进 行 突 出危 险性预测 、 采取 抽 采措 施 和 抽采 效 果检 验 ； 采 掘 工 作 面邻 近水体 前需 要保持 足够 的超前距 离实施 探放水 ； 掘进工 作面邻 近导 水断层 前 ， 需 随时掌 握碛 头距离 断层 面的最短距离 。如果这些距离计算不准确 ， 不仅仅是影 响措施 的效果 ， 严 重时会 导致误 穿突 出煤层 或者导 致突 水事 故发生 ， 有 的碛头后 方 的瓦斯突 出就 因为煤层 局部 产状 产生较 大变化 ， 最短 岩柱方 位没有 弄清楚 所致 。 描述煤 （ 岩） 层 产状 时 ， 不管是井田、 采 区还 是采 掘 工 作 面都 只需要描 述 相应 范 围 内的 平均 产 状 和 产状 变 化 的基 本规 律 ， 而对于 局 部产 状 不 可能 准 确 、 全 面地 顾 及 。虽然 ， 对 于稳 定或 较稳定煤 层来说 ， 从一 个采 面 、 甚 至一个 采 区来看 ， 其产状 变化不 大 。但 由于赋存条 件或 构造 等 因素影 响 ， 煤层 顶 （ 底） 层 面 经 常呈 波状 产 出 、 近 水平 或急倾 斜煤层 时有 倒转发 生 ， 巷 道断 面附近煤 层局 部产 状可 能与平 均产 状 出 入较 大 。而 防 治煤 与 瓦斯 突 出工 作要 掌握好 的也恰 是 这些 局 部 的产 状 变化 。并 且
Ａｘ ＋ Ｂ ｙ＋ Ｃ ｚ＋ Ｄ 一 ０
平 面 内不 在 同一直 线上 的 ３个 控 制 点 的三 维 坐标 已知 的前 提下 ， 其 系数 Ａ、 Ｂ、 Ｃ由其 法线 向量 一 ｛ Ａ， Ｂ， Ｃ） 按 向量 积 的计 算公式 求得 。 由向量按 基本 向量 的分 解 式 可 知 ， 当 Ｃ＞ Ｏ时 ， 在 测量坐 标系 中 Ｚ轴 向下 ， 为 了求 煤层 倾 向和倾 角 需要 ， 我们取 法 线 向量 的方 向向上 ， 即当 Ｃ＞ Ｏ时 ， 根 据 向 量与数 量乘 积的 性质 ， 通 过 Ａ、 Ｂ、 Ｃ、 Ｄ 同 时变 号来 使
同一走向上的 ２ 个控制点能计算地质体的走 向； 不在同 直 线上 的 ３ 个 及 以上 的控 制点 能 准 确计 算 地 质 体 的
产状 。
２ 产状 的空 间解析计 算 法
在较大 的范 围内， 层 面、 断层 面、 水体边界都是 曲 面， 但取其 中更小范围可看作是平面。同一平面内有三 个及 以上 不在 同一直 线上 的控制点 时 ， 利用 空 间解析 法 能精 确计算 层 面 的产状 。 不 管采用 什么方 法 ， 都 必须有 准确可靠 的原 始钻探 资料 作保证 。根 据钻 探 成果 计算 出所 有层 面控 制 点 的 空 间三维 坐标 ｚ 、 ｙ 、 ｚ 。 ２ ． １ 层 面 的方 程 平 面的一 般方程 为 ：
１ ３ Ｏ
西 部探矿工 程
２ ０ １ ３年第 ４期
层 面产 状 与岩 柱厚 度 的严 密计 算
巫 显 钧
（ 重庆 松 藻煤 电有限责任 公 司， 重庆 ４ ０ １ ４ ４ ５ ）
摘
要： 在煤矿 安全 生产 中， 经 常需要根 据钻孔 成 果准确 计 算掘进 巷 道碛 头距 离煤 层 、 断层 或 水体 问
＊ 收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — ０ ４ 作者简介 ： 巫显钧 （ １ ９ ６ ６ 一 ） ， 男（ 汉族） ， 四川泸州人 ， 高级工程 师， 现从事矿井地质、 矿井水文地质 、 资源储量管理工作。
２ ０ ｙ＋ Ｃ ｚ＋ Ｄ ＝ ０
（ １ ）
式中： 卜 层 面或 断层 面 的走 向。 当Ｚ ＞ Ｏ时 ， 煤 层 走 向北东 ； 当Ｚ ＜ ０时 ， 煤 层 走 向
西 部探矿工 程
下公式 。
１ ３ １
Ｉ ＋ Ｄ１— ０
化解为 Ａ ｘ＋Ｂ ｙ＋Ｄ～Ｃ Ｄ１ — ０， 其斜率 ｔ ａ ｎ Ｚ一
一
Ａ／ Ｂ， 故 平 面走 向的计算 公式 为 ： Ｚ＝ ＝ ＝ ａ ｒ ｃ ｔ ａ ｎ （ － Ａ／ Ｂ） ， Ｚ∈ （ 一９ ０ 。 ， ９ ０ 。 ）
的方 向 向上 。 ２ ． ２ 求平 面的走 向 平 面 的走 向线 就 是 平 面与 水 平 面 的交 线 ， 其 方 程
在底板凹陷处一般煤层厚度较大 ， 更容易发生煤与瓦斯 突 出 。如果 这种 特殊 点 出现在 巷道 中及其 附近 时 ， 就必 须严 格控 制并 准确计算 煤层 的局部 产状 。 巷道 中能 实测到 的只是 围岩 的施 测 点产状 ， 往往不 是 岩柱厚 度计算 所 能采 用 的巷 道前 方 地 质体 的局 部 精 确产 状 ， 这 需要 人们去 探测控 制并 准确计算 。 目前 主要 采用钻探来控制巷道前方特殊地质体的产状。一个钻