采面陷落柱及断层发育特征对瓦斯赋存的影响

段伟杰

（长治三元中能煤业有限公司，山西 长治 046000）

陷落柱、断层等是华北地区煤炭开采时常见构造，陷落柱发育多呈现圆锥状或者柱状，隐伏性好、探测难度大[1-2]。众多的研究学者对陷落柱以及断层对煤炭开采、煤层瓦斯赋存影响等进行广泛研究，并取得丰硕研究成果，但研究多是集中在单一陷落柱或断层影响[3-5]。在地质构造复杂区域进行煤炭开采时地质构造多是伴生发育，在一些陷落柱周边往往伴生有大量的断层，陷落柱、断层伴生发育会给煤层赋存稳定性以及瓦斯赋存等造成影响[6-8]。下霍煤矿1306 工作面开采范围内断层、陷落柱发育，为了确保采面开采安全，对陷落柱、断层构造发育特征以及对瓦斯赋存造成影响进行分析，为矿井煤炭开采安全措施制定以及瓦斯治理提供参考依据。

1 工程概况

1306 工作面可采长度1 015.6 m、斜长249.8 m，开采的3#煤层结构简单，煤厚平均5.3 m，倾角0°～12°，3#煤为贫煤、贫瘦煤，该工作面地质构造较多，且延伸长度较长。3#煤顶底板均为致密的泥岩、砂质泥岩。1306 工作面内探测到的主要断层、陷落柱参数见表1，发育位置见图1。

表1 1306 工作面主要断层、陷落柱参数

图1 1306 工作面陷落柱发育位置

2 陷落柱、断层发育特征

2.1 陷落柱及伴生断层构造形成机理

在陷落柱形成过程中陷落柱顶部煤岩体垮落后充填陷落柱内自由空间，从而造成陷落柱周边围岩应力重新分布，在陷落柱周边由近及远会形成塑性区、弹性区及原岩应力区。在弹性区内应力较高当应力大于煤岩体极限抗压强度时围岩内会出现裂隙并向陷落柱方向倾斜、滑移，在陷落柱周边形成环形裂隙。……