浅谈黔北务川瓦厂坪矿地质构造对井巷开掘的影响和分析

浅谈黔北务川瓦厂坪矿地质构造对井巷开掘的影响和分析

瓦厂坪铝土矿属于黔北地区超大型深部矿产，针对目前瓦厂坪铝土矿山基建时期，清楚的认识和明确的判断矿区地质构造对矿山建设、采矿设计以及采矿工艺的选择有决定性的作用。提供最有利的地质资料，是为矿产资源的开发利用达到经济效益最大化最根本的保证，针对目前瓦厂坪铝土矿地质构造对井巷开掘过程中的影响作浅显的分析和说明。

标签：瓦厂坪 铝土矿 地质构造 断层

1矿区构造

1.1褶 皱

矿区的一级褶皱为鹿池向斜，该向斜轴向20°～25°，枢纽向北北东倾伏，略呈波状起伏，总体倾角10°左右，轴部出露最新地层为三叠系夜郎组。矿区位于向斜南端翘起部位。向斜自北而南逐渐收缩变窄。从地层分布、岩层倾角显示该向斜呈明显不对称：东翼倾角较缓，一般十余至二十余度，倾向295°～320°；西翼岩层倾角较陡，自地表向深部从二十余度变至三十余度，变化具渐变性，西翼岩层倾向105°～120°[1]。

1.2断层

在对本矿区地表勘查中并未显示有断层穿过，仅在有六个钻孔中发现有矿层重复，初步预测有隐伏断层存在。

就目前瓦厂坪矿井巷挖掘显示出深部地质情况，说明其存在隐伏断层构造，通过目前揭露断层构造的性质判断，本矿区存在次级构造断裂带，均以逆断层为主，根据其产状性质判断多属于走向断层。现就已揭露断层统计如下：

1.3综合分析预测

黔北务正道地区在燕山运动初期的三都运动中上升成陆，至燕山末期镇宁运动受来自近于东西方向的挤压力在本矿区便形成了鹿池向斜，经历了褶皱的岩层由于发生弯曲，岩层中地应力呈不均匀分布。褶皱的背斜轴部拉应力作用会使得岩层产生张性断裂，褶皱两翼会承受较大的剪应力，向斜轴部会受到压应力作用[2]。由于本区沉积的岩性特征，在受到挤压应力的同时导致了向斜翼部岩层局部发生了次级断裂构造，在后期地质构造中向斜构造为了释放一定程度的剪切应力，在局部形成了2条次级正断层，以达到在地质岩层中应力平衡。

就目前初步综合分析预测，对未揭露矿体中依然存在局部次级断层构造，均沿北北东方向发育于矿体软质岩层中，形成断距在3-10米之间的次级断层带。应该在今后的掘进以及采矿过程中加强对深部地质情况的认识和分析。

2断层影响

当在巷道掘进或者矿体采掘过程中遇到有断层时，则会严重影响施工和采掘过程中的安全性、高效性、经济利益性。现就以下几方面来说明断层对井巷掘进和矿体开采过程中的影响。

（1）当在井巷掘进过程中遇到断层构造时，则应采取与普通岩层不同的支护锚固方式，势必增加其工程支护难度和经济效益。

（2）断层会严重影响矿体的连续性、完整性[3]，一些中、小型断层直接决定了某些矿体的形态和产状[4]，同时造成矿体在倾向或者走向上的重复和缺失，影响深部探矿的难度，同时增加甚至变更对巷道最初设计的合理开拓方式，增加工程施工难度以及工程预算。

（3）当矿体在遇到有断层构造时，会造成矿体顶底板岩性破碎，局部有构造裂隙，当断层在切穿有含水层时，断层导水会致使土状、半土状铝土矿浸水膨胀，使黏性过大，对铝土矿的采掘和运输造成严重影响。当含水层承压过大时，在施工过程中易引发突水威胁，对工程安全、顶板以及两帮支护造成影响。

（4）在后期对矿体采掘过程中，如果在断层构造面附近选择不合理的开采面（断层下盘）以及采用不恰当的开采方式（特别是炮采），会在一定程度上使断层活化，造成断层附近岩石更加破碎，甚至增大裂隙，严重影响矿层顶底板安全稳定性。

（5）对最初勘探设计预估的资源储量造成一定程度的影响，大多会使资源储量会比设计预估的资源储量少，降低矿产资源的经济效益，同时增加施工经济预算，严重影响矿山建设和矿产开采中经济评价。

3井巷断层的基本识别

由于在井巷内对深部地质构造认识有诸多的局限性，较地表地质构造复杂，对断层识别的证据相对较少，且直观性不强。因此在井巷内对断层构造的认识除了一些所揭露的直观地质现象判断外，还应借助于一些简单易行的物探方法。现简述一些基本的井巷断层识别方法如下；

（1）有明显或者推测的岩层错断现象，在错断面上下两盘的地层基本不连续，断层面基本没有岩层面平整，一般在附近可见有断夹块、揉皱、挠曲、裂隙、岩性破碎等现象。

（2）可见有地层的重复或者缺失，据其推测或可有断裂构造出现，一般其断距较大。如果是走向断层，则可判断的证据相对较少，因为断层面和岩层层面几乎平行；如果是倾向断层，则断层走向和岩层走向垂直，可见有明显的断层面；如果是斜交断层，则断层走向和岩层走向斜交，相对较易识别。

（3）根据部分岩层渗水、涌水、突水现象推测，因为裂隙的发育为导水提供了通道，而部分裂隙可推测为断层构造所引起。在断层构造裂隙中常赋存有稀有氡气，可通过检测氡气的含量据其推测断层[5]。

（4）在较深部地质构造探测中，可使用目前较为普遍接受的物探方法，其中高密度电法与地震结合是断裂探测的有效方法[6]，利用矿井微重力沿巷道空间在不同水平或深度上测量，对小断层的寻找有较好的效果[7]。结合具体的地质资料进行综合分析和预测，能够达到很好的提前预知，可降低或者减少施工中带来的岩层不稳定安全因素。

4掘进巷道过断层破碎带时的安全措施

掘进巷道在通过断层破碎带时，由于围岩强度较低，稳定性较差。帮顶压力较大，应及时采取有效的防护及开拓方式，加强对岩层稳定性的观察和监测。在安全技术方面应做好以下工作：

（1）巷道在破碎带中掘进，应该做到一次成巷，尽可能缩短围岩暴露的时间，减少顶板出露后的挠曲离层。针对过断层的岩性及断层性质使用有利的炮掘方式，甚至减少对炮掘的使用[8]。（2）掘进工作面邻近断层或穿断层带时，巷道支护应尽量采用砌碹或U型钢可缩性支架支护，棚距要缩小。减少空顶距，及时支设临时支架，永久支架要跟上，滞后距离不能大于2-4m。巷道支架背板要严实，一方面提高支架对围岩的支护能力，另一方面防止掘进中漏顶或漏帮[8]。

（3）当断层处顶板特别松软、破碎时，选用超前锚杆支护技术对掘进前方的不稳定岩石进行预加固，以防止围岩掘进后坍塌，最大限度地保持围岩的完整性，提高巷道永久抗压能力[9]。在顶板岩性突变地段，要及时打点柱支护突变顶板。

5断层对井巷开掘及设计的基本处理方法

（1）当在井巷掘进过程中遇断层时，在支护过程中减小锚杆之间的间排距离，选择合理的锚杆角度，增加锚索的补强作用，及时拉网喷灌混泥土以加固巷道。

（2）如果在平巷掘进过程中所遇到的断层一般为走向断层、倾向断层、斜交断层三种，依据矿层的错失位置，可选择斜穿矿层顶板（或底板）横穿断层和顺断层面掘进穿过断层。

（3）上山、下山等倾斜巷道掘进遇断层时，依据生产要求改变巷道的坡度来通过断层。当断层落差较小（小于矿厚）时，根据被断失煤层是断层的上盘或下盘来选择卧底、挑顶或2种结合的方式过断层；当断层落差大于矿厚，可利用石门、立眼或加大巷道坡度等方式进入断层的另一盘矿层，以防止矿层丢失和减

少岩巷掘进长度[10]。

（4）回采工作面遇断层的处理方式有；对于走向断层、倾向断层及斜交断层，落差小于矿厚的断层可选择强行通过的方式；断层落差较大且大于矿厚时，对倾向断层和斜交断层可用重开切眼的方式。走向断层可在两侧补掘中间平巷，将原来采区的工作面划分为2个小工作面。但当断层落差的变化使工作面内出现断层尖灭迹象时，则可用先合采再分采相结合的方式[10]。

6总结

由于本矿区处在整个鹿池向斜内，两组节理裂隙相对集中发育，且分别显示剪性结构面和张性结构面的特征，矿区中的溶沟、溶槽溶洞等线形岩溶地貌，基本是沿此两组节理、裂隙发展而成，而溶洞、暗河的形成，也是沿节理裂隙发展贯通所致[1]。深部次级断裂构造发育，且相对均匀分布其中。因此在充分掌握基础地质资料的同时，结合整个矿区的基本地质情况综合分析预测，加强对已探明断层处的岩层变形监测，做好稳固的安全防护措施，在认真做好安全生产的同时进一步提高矿产资源的高效利用，以达到资源合理利用。

参考文献

[1]赵远由.贵州省务川县瓦厂坪铝土矿勘探报告[R].贵阳；有色地勘院.2011.

[2]吴再生.地质构造带区域突出煤层采掘工作面的防突方法[J].重庆；矿业安全与环保，2009.

[3]徐世国.断层对煤矿生产的影响与处理探讨[J].山西焦煤科技，2011.

[4]李忠全，刘 顺.构造地质学[M].北京：地质出版社，2010.

[5]刘春来，黄连美，刘静等.地下氡气测量推测隐伏断层走向[J].成都；物探与化探，2011.

[6]王晓龙，程志军，邱尚文.物探方法在探测隐伏断层中的应用[J].桂林；工程地球物理学报，2013.

[7]杨巧梅，于闪闪，张鹏等.断层构造对煤矿安全生产的影响分析[J].北京；煤炭经济研究，2012.

[8]王九红.掘进巷道过断层破碎带支护方式探析[J].山东；工业工程与技术，2014.

[9]李凤梅，卢付松，张乾等.巷道过断层带超前支护技术实践[J].煤矿现代化，2004.

[10]王海涛.煤矿在设计与生产中对断层的处理[J].黑龙江；煤炭技术，2009.