地质断层

• 即：正断层的倾向与下降盘在同一侧， 图中表示为箭头指向与两短线同向。
在图例中又分为实测正断层和推断正断层。
实测正断层
推断正断层
正断层
下盘断煤交线
符号2
上盘断煤交线
该符号主要出现在1：2000以下 的小比例尺地图中，其表示的区域和 断层的影响区域不是一码事。
正断层 符号3（剖面）
实测正断层
推断正断层
九 二 盘 区 皮 带 巷
停 采 线
H=
观测方向
2m
∠
92311刨煤机工作面
29 °
回风巷 构造与工作面关系示意图
92311工作面逆断层
86
85 84
83
82
81 80
79
78
77 76
75 H=2m
9 煤
石灰岩
砂质泥岩 预计9 煤
9 煤
工作面构造示意图
第二部分 陷落柱
• 一、陷落柱的形成与特征 • 二、对生产的影响
向斜
向下弯曲—向斜。
背斜:核心部位为老地层，两翼为新地层，新地层呈对称重 复出现；两翼的倾向相反。
• 例：94303工作面正断层（F85）开始通过时 采取破顶底方式通过。到后期转为只破底回采通 过。
正断层
92312工作面断层
F63 117
#
116
#
115
#
114
#
113
#
112
#
111
#
9 #煤
H=1.8m
泥岩
砂岩
9 #煤
回风巷
工作面构造示意图
94303正断层
F85
破顶区 石灰岩 泥岩 破底区 砂质泥岩
（二）掘进工作面通过逆断层措施 • 由下盘进入上盘： • （1）直接通过，并沿一定坡度破底板上山 掘进，直至进入煤层； • （2）破顶通过，并沿一定坡度上山掘进， 直至进入煤层。 • 当然当顶底板岩层硬度一样时，可根 据现场决定如何通过。
逆断层
观测方向
北
IX2224巷
九 二 盘 区 回 风 巷
逆断层
符号1
H=2m∠10°：
F2 ：0： F： 20：
H=6m∠10°：
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•
即：逆断层的倾向与下降盘分在两侧， 图中表示为箭头指向与两短线不同向。
逆断层
符号2
上盘断煤交线 下盘断煤交线
上盘断煤交线：断层面与上盘煤层底板的交线。
下盘断煤交线：断层面与下盘煤层底板的交线。
三、断层对生产的影响
正断层对生产的影响
岩溶发育的地质条件
• (3)地下水交替循环快，排泄流畅，具有良 好的地下水动力条件。一个地区的侵蚀基 准面控制着地下水的交替和流动。侵蚀基 准面以下，地下水流动缓慢，排泄困难， 岩溶不发育。岩溶发育最有利的地带，是 地下水面以下、侵蚀基准面以上的饱水带 。这带地下水向侵蚀基准面作水平运动， 形成水平连通的溶洞。因岩溶陷落柱集中 分布在地下水强滞留带内。
岩溶发育的地质条件
• 岩溶发育必须具备下列四个条件，缺一不 可。 • (1)煤系或其下部地层中含有可溶性岩、矿 层，如石灰岩、白云岩或石膏矿等。由于 这些岩层或矿层极易被地下水溶蚀形成溶 孔、溶隙和溶洞，并随着地下水的不断活 动溶蚀空间逐步扩大。
岩溶发育的地质条件
• (2)含煤区域内，发育有良好的地下水通 道，主要是指断层和裂隙，尤其是透水性 好的张性或张扭性断裂。它们沟通地面水 系、地下含水层段与可溶性岩、矿层之间 的水力联系，因此陷落柱常沿岩溶化断裂 带、褶曲轴部，特别是断裂交汇处呈串珠 密集分布。
陷落柱编号
• 1、陷字第一个字X加序号，如：X1、X2、 X3....... • 2、X3-4,X15-2
第三部分 褶皱构造
岩层在外力作用下发生各种各样的变 形，但仍保持岩层的连续性和完整性。这 种构造形态叫褶皱构造。 • 1、背斜 • 2、向斜 褶皱构造中的一个弯曲—褶曲。
背斜
向上弯曲—背斜。
陷落柱的特征
• 2、陷落柱的井下特征
• （a）柱面特征：陷落柱的柱面是指陷落柱
与周围正常岩层的接触面。有三种：第一
种，柱面多呈直立的平面；第二种，锯齿 状柱面；第三种，滑坡状柱面。
陷落柱的特征
锯齿状柱面
滑坡状柱面 例：一五四盘区正前
陷落柱的特征
• （b）柱体组成特征 其由塌落岩块堆积组合而成。与周围正常 岩层相比，塌落岩块层位较新，并具有大 小悬殊、棱角明显、形状各异、混杂堆积， 常为松软岩屑、煤屑和粉粒充填黏结等特 点。
岩溶发育的地质条件
• (4)地下水源丰富，具有溶蚀性较强的酸根 和较大的侵蚀“掏空”能力。应该指出， 有极少部分的陷落柱的塌落空间不是由于 地下水的溶蚀作用造成的，而是由于地下 水的机械作用把泥砂透镜体、断层泥堆积 体等松软岩体冲刷带走造成的。
凤凰山矿陷落柱的分布特征 • 1、分区性
大部分分布于井田的北部至中东部范围， 尤其中部密度较大，预计对三水平三盘区的采 掘影响较大。
回风巷
停 采 线
皮带巷
眼 切
回采工作面处理陷落柱示意图
• 上图左下角的陷落柱位于皮带巷与切眼交 汇处，采用开斜切眼，回采时摆尾式开采， 将工作面调整到正常位置。 • 对工作面中部的陷落柱，如果面积不大， 采用强行硬割的办法通过陷落柱；如果面 积较大，则需要预先开掘新切眼，当工作 面推进到陷落柱左侧时，倒面搬家，跳过 陷落柱继续回采。 • 当陷落柱位于回风巷附近时，采用缩短工 作面长度的办法避开陷落柱。
断层面一般倾角较大，在45度以上。
上盘下降
掘进方向 F63
9 #煤
H=1.8m
泥岩
砂岩
9 #煤
左帮示意图
受力分析：岩层在水平拉力和剪切力的共同作用 下形成。剪切力是使整体岩层沿一个平面或曲面 断裂，而水平拉力将使断裂的两盘向两侧运动。
（二）、逆断层
上盘上升、下盘下降的断层。 上盘上升 下盘下降
开始过断层示意图
94303正断层
F85
进风巷
9号煤
泥岩
破底区 9号煤
后期过断层示意图
（四）回采工作面通过逆断层措施
• （1）直接破底，随两盘煤层回采 • （2）直接破顶，随两盘煤层回采 • （3）破底和破顶都使用。 • 当然选择哪种方法通过与顶板岩性、 煤岩层坡度有关。
逆断层
进风巷
北
九 二 盘 区 回 风 巷
• 2、分带性
晋城矿区的陷落 柱靠近晋获断裂带附 近沿北北东方向呈串 珠状展布，均与区域 地下水集中径流带关 系密切。其间接说明 下方奥陶系灰岩内溶 洞较发育，因此我矿 所打水源井全部出水， 并保证生活用水。
晋城矿区陷落柱平面分布图
三、陷落柱对煤矿生产的影响
• 1、破坏可采煤层，减少煤炭储量。 由于陷落柱本身及周围不能开采的煤层，使 煤炭储量减少。 • 2、影响正规开采 由于陷落柱破坏，无法布置正常回采工作面， 限制采掘机械的有效使用。
• 三、掘进、回采工作面的识别与通过措施
一、陷落柱的形成 煤层下伏可溶性岩层，经地下水溶
蚀形成的溶洞，在上覆岩层重力作用
下产生塌陷，形成筒状或似锥状柱体，
简称陷落柱，俗称“无炭柱”或“矸
子窝”。
•·
岩溶陷落柱形成过程示意图
（a）岩溶中发育溶洞（b）溶洞不断扩大（c）陷落柱形成
陷落柱的特征
• 1、陷落柱的形态特征：指的是陷落柱的三度空间形状。主 要包括： • （1）平面形态：它是指陷落柱与地面、水平切面或煤层面 的交线形态。一般呈椭圆形，也可呈圆形、长条形和不规 则形等。
断层面
砂质泥岩
H=2m 泥岩
0.7m
受力分析：岩层在水平挤压力和剪切力的共同作 用下形成。剪切力是使整体岩层沿一个平面或曲 面断裂，而水平挤压力将使断裂的两盘同时向中 间运动，表现的现象就是煤层在断层面附近受力 后变形严重，甚至改变其原始方向。
（三）、平移断层
断层两盘顺断层面走向相对 滑动的断层
煤矿常见地质构造
地质科 贾学波
第一部分 断层 第二部分 陷落柱 第三部分 褶皱构造
第一部分 断层
• 1、断层的形成与分类
• 2、断层的表示符号
• 3、对生产的影响
• 4、掘进、回采工作面的通过措施
一、断层的形成：
（一）正断层 （二）逆断层 （三）平移断层
（一）、正断层
上盘下降、下盘上升的断层。 下盘上升
• • • • • 1、造成煤层不连续； 2、断层面附近顶板破碎，容易离层和冒顶； 3、出矸增多，煤质变差； 4、支护方式改变，掘进（回采）效率降低； 5、容易造成事故。
逆断层对生产的影响
• 1、造成煤层不连续； • 2、断层面附近岩层破碎，容易冒顶，不易 主动支护；使用坑木量增多，主要用于勾 顶和加强维护。 • 3、出矸增多，煤质变差； • 4、支护方式改变，掘进（回采）效率降低； 有时还需放炮通过或炮采，人工支护。 • 5、煤体受力变的酥软，瓦斯涌水增大。 • 6、15号煤巷道涌水增大。 • 7、容易造成事故。等等。
陷落柱的特征
• (4)陷落柱的中心轴 它是指陷落柱各平面 形态的中心点的联线。通常，中心轴垂直 于所穿过的岩层层面。由于陷落柱穿过的 各岩层的产状、岩石性质和裂隙发育程度 常有变化，因此，中心轴大多不是垂立的 ，而是歪斜的，甚至呈扭转状态。掌握中 心轴的倾伏向、倾伏角及其变化规律，对 于准确预测下部煤层、下部水平陷落柱的 平面位置非常重要。 • 一般情况下，下部煤层和下部水平陷落柱 的平面位置向煤层上山方向、即煤层倾向 相反方向移动 。
逆断层
IX2224巷逆断层
砂质泥岩
H=2m 泥岩
0.7m
94307进风巷
北
观测方向
切眼
3 F8 ： 3 1. H= m∠ 8°
94307回风巷
构造与巷道关系示意图
94307机采面切眼逆断层
掘进方向 F83 H=1.3m 2.0m
探测煤层
切眼左帮示意图
（三）回采工作面通过正断层措施 • （1）直接破底，随两盘煤层回采 • （2）直接破顶，随两盘煤层回采 • （3）破底和破顶都使用。 • 当然选择哪种方法通过与顶板岩性、 煤岩层坡度有关。
• 3、影响采掘施工 由于存在陷落柱，必然增加巷道掘进率，增 加岩巷工作量，增加支护难度。 陷落柱还使开采条件复杂化，降低回采率， 特别是对机械化采煤不利。 • 4、影响安全 陷落柱可能是矿井水或矿井瓦斯的通道，影 响煤矿生产的安全。当然在凤凰山矿揭露的陷落 柱没有出现过导水现象。
陷落柱的处理
• 1、采掘设计时，根据陷落柱的发育情况和分布规律，选 择合理的巷道布景和采煤方法。 • 2、掘进遇陷落柱时，如为矿井主要巷道（开拓巷道、采 区和采面运输巷道），应按原设计施工，直接穿过陷落柱， 同时注意安全生产，特别是防止矿井水或瓦斯的涌出；如 果是回风巷，可采取绕过的方法，同时起到探明陷落柱的 作用。 • 3、回采工作面中遇到陷落柱，一般应先探明其形状、大 小、位置，然后决定处理方法。主要有三种：
陷落柱的特征
（2）剖面形态， 它是指沿陷落柱 中心轴切剖面的 陷落拄形态。 a、漏斗状 b、锥形 c、不规则形态
陷落柱的特征
（3）陷落柱的高度 它是指从溶洞底到塌陷顶的垂直距离 。它与溶洞的大小，地下水的排泄条件， 岩层的物理力学性质，以及裂隙的发育程 度有密切关系。一般高度由几十米到100200m，但也有高达几百米的巨型陷落和仅 数米的小型坍塌。
正断层
观测方向
北
° 45
8 30 91
∠ 8m
91312回风巷
巷 风 进
1 H=
.
正断层
91312回风巷正断层
掘进方向 F63
9 #煤
H=1.8m
泥岩
砂岩
9 #煤
左帮示意图
（二）掘进工作面通过逆断层措施 • 由上盘进入下盘： • （1）直接破顶，下山掘进通过，直至进入 煤层； • （2）破顶达生产要求，再退后随底，直接 进入煤层； • 当然选择哪种方法通过与顶板岩性、 煤岩层坡度及回采是否通过有关。
四、掘进及回采工作面通过措施
（一）掘进工作面通过正断层措施 • 由上盘进入下盘： • （1）直接破底，上山掘进通过，直至进入 煤层； • （2）退后挑顶，上山掘进通过，直至进入 煤层； • （3）破底和挑顶都使用。 • 当然选择哪种方法通过与顶板岩性、 煤岩层坡度及将来回采通过影响程度有关。
（一）掘进工作面通过正断层措施 • 由下盘进入上盘： • （1）直接破顶，下山掘进通过，直至进入 煤层； • （2）退后起底，下山掘进通过，直至进入 煤层； • （3）破顶和起底都使用。 • 当然选择哪种方法通过与顶板岩性、 煤岩层坡度及将来回采通过影响程度有关。
水平错动
规模巨大的平移断层称为走向滑动断层。
受力分析
正断层 逆断层
平移断层
二、断层的表示符号
正断层 符号1（平面）
H=3m∠33°：
F20：
该符号主要出现在采掘工程平面图、井 上下对照图及构造与巷道关系示意图上。
其中： 1、F20表示断层的编号； 2、H=3m指的是断层的落差是3m； 3、33°代表是断层面的倾角； 4、长线所指方向代表断层的走向； 5、箭头表示断层面的倾斜方向； 6、短线指示地层下降的一侧，即下降盘。