专利名称：尤其在硬煤层预防和阻止岩石突出的开采盘区的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种在受地壳构造应力作用的沉积层中，尤其是在硬煤层中的开采盘区的设计方法。它是通过确定开采方向、开采长度、开采速度和开采顺序来实现的。为了在开采矿层中进行开采准备工作并进行开采，需要作出设计。本发明中开采盘区的设计方法的设计依据是开采盘区的位置、各构造断层的倾向、走向及落差、褶皱能的类型、岩体的断裂、破碎及挤压情况等。其中所说的开采盘区的位置是根据矿体中的构造断层来确定的。所说的岩体的断裂、破碎及挤压是由地壳构造能和构造块的运移而产生的。
在WO/95/14155中，描述了这种类型的一种设计方法。在这种方法中，考虑了与矿层产生有关的地壳构造力作用。在沉积矿层的形成过程中，这种地壳构造力作用具有影响作用。开采设计的对象是这种沉积矿体，在这种沉积矿体形成期间，会产生这种构造力因素的影响，把这种构造力影响因素作为开采设计的依据，使地质构造的结构和活动方面的数据信息更精确，从而改进了开采设计和相关的开采设计以及必要的预先工作的基本原理。因此，在已知的设计方法中，在开采设计时，大的地质构造与小的地质构造之间的关系或者初始断层和后来形成的断层即后断层之间的联系是可以获得的。在后者的过程中，(即在初始断层和后成断层之间的联系过程中)，通过考虑构造力作用的影响，从而能够在更早的阶段估计出已知断层的落差在走向方向上或其它方向上是保持不变。还是增大或减小了。因此，在已知的开采设计方法中，已经可以确定已知断层的走向和倾向的变量，并从用于开采设计的后者(初始断层和后成断层之间的联系)中得出结论；可以把断层的裂隙描述成是一个关于岩层倾角的函数，即关于上冲断层(upthrust)状态的函数，并可相应地调整开采设计。也能够给出关于大的地质构造和小地质构造的结构及活动方面更精确的数据资料，其结果是使得开采设计中所用的原理和开采设计本身都变得更加精确，从而在一定程度得到了改进。
尽管已有的设计方法已经提高了在矿层内开采盘区定位设计的可靠性，但是在开采过程中，又出现了关于岩石突出或重力导致的冒顶及瓦斯突出等问题。因此，在已有的设计方法中，对岩石突出危险性的估计，只考虑了具有砂岩及砂质页岩等岩类和厚地层以及它们距开采区的距离的岩相学。在这种方法中有一缺点，也就是它没有考虑地壳构造力作用，而地壳构造力作用对于估计岩石突出与瓦斯突出是非常重要的，具有决定性的作用。
因此，本的目的是对这种设计方法作出进一步的改进，完善设计原理，从而作出一些预告，特别是关于岩石突出和重力导致的冒顶方面的预告。
这个问题的解决办法在后面的权利要求中有记载，在下面的描述中包括了对本发明优选实施例的描述，还对本发明的进一步发展情况进行了说明。
本发明的基本内容提供了这样一种状况，在这种状况中，由地壳构造力作用而形成的区域预先具有一个二维或线性的岩石移动特性，这种移动是由开采所引发的。本发明提供的方法可以预防和阻止由开采所引发的岩石突出和/或重力导致的冒顶，并伴随有瓦斯突出，或没有瓦斯突出。根据后者(初始断层和后成断层之间的联系)，就可以确定出开采盘区的位置，并且可以采取一些措施，释放由开采所引起的岩体中的压力，还可以为开采盘区提供其它的安全预防措施。
作为后者(初始断层和后成断层之间的联系)的一个结果是，本发明中，考虑了在开采作为开采设计对象的矿体时地壳构造力作用，并把它作为开采设计的一个依据，从而使关于地质构造的结构和活动方面的数据资料更加精确，完善了开采设计的原理，这是本发明的优点。从而把大构造与小构造之间的联系以及初始断层与后成断层之间的联系都为开采设计所利用。通过考虑地壳构造的影响，可以更早地知道所估计的已知断层的落差在走向上或其它方向上是保持不变还是增大或减小了。根据本发明的方法，能以很好的方式来确定已知断层的走向和倾向的变化，并且从后者(初始断层与后成断层之间的联系)中确定出开采顺序、开采方向、开采速度并采取预防和阻止岩石突出的压力释放措施；还能提供一些关于断层切口的数据资料，该断层切口是一个关于岩层倾角的函数，即关于上冲断层状态的函数，并能调整所作出的关于开采顺序、开采方向、开采速度以及使用压力释放措施以预防和阻止岩石向工作区突出等方面的方案；还能提供关于大地质构造和小地质构造的结构及活动方向更精确的数据资料，其结果是使得开采顺序、开采方向、开采速度和预防阻止岩石突出而对应力释放措施的使用等设计原则大大地完善，这是因为这种设计方法不仅考虑了岩相学、地层学，及开采区的几何形状，而且很大程度地考虑了地壳构造力作用。
在本发明的一个实施例中，先弄清准备采区内的褶皱能特性，然后根据这些特性来设计开采顺序、开采方向、推进速度、采取预防和阻止岩石突出的压力释放措施、采用其它必要的应力释放措施，例如爆破。一般来说，岩体中存在一个由岩体提供的褶皱能的反压力；褶皱能克服这种反压力，从而通过构造断层的形线与产生来发生作用，在这种情况中，从褶皱能的已知特性中可以辨别断层的结构，并根据这断层的结构，设计开采顺序、开采方向、开采速度、并使用一些应力释放措施，以预防和阻止岩石突出。
由于构造力的作用和褶皱能作用，从而在岩石中产生剪切断层，其中一些剪切断层由于产生移动而变线构造断层，而有一些则保持原来的剪切断层。随剪切面的形成而形成的剪切断层本身不经常变成构造断层。只有当考虑构造力作用时，才能产生明显的迹象，用以指示岩石大部分在什么地方维持在它原来的状态，在什么地方已经发生剪切或剪切破坏。
由于厚矿层，特别是砂岩和砂质页岩，提供了估计岩石突出危险性的决定性标准，因此，弄清在哪些地方由剪切断层形成了分层现象，这一点是非常重要的。后者(初始断层与和线断层之间的联系)使得厚矿层由于剪切作用而在一些地方形成薄矿层，这与那些本来就是薄的薄矿层相类似。如果矿层是水平的，那么剪切断层可以是垂直的或以某一角度倾斜。这意味着，就预防和阻止岩石突出而言，在某一地点的砂岩和砂质页岩不同于另一地点的砂岩和砂质页岩，尽管它们的岩相相互对应。直到考虑了构造力作用，才有可能对厚矿层的岩石突出危险性作出综合的估计。只有对构造力作用进行考虑，才能依据岩石突出危险性，完全建立起等同的原始地质条件，为了这个目的，还必须考虑褶皱能的影响以及由岩体产生的反压力作用。仅仅通过打探孔是不能对邻接的岩石的突出危险性作出全面的估计。如果没有考虑剪切断层，所作的估计只能说明厚矿层是存在的。
因此，根据本发明的一个实施例，进行了一个试验，研究在剪切断层和剪切破坏作用下，岩层是否能获得一种薄岩层结构，这与减小岩石突出危险性是密切相关的。还必须强调一点，在其它方面，还没有完全弄清地壳构造对岩石突出危险性的影响程度。因此，把构造断层作为岩石突出的影响因素是有道理的。但是，没有考虑这样一个事实，即目前的构造断层是因剪切断层而形成的，并且由于岩体在断层面上的竖直移动和水平移动，因此剪切断层只变为逆断层、正断层及发生错位。作为后者(初始断层与后成断层之间的联系)的结果，使得剪剪切变成逆断层、正断层的构造断层以及岩层错位。还有另外一个特性，即由于剪切断层和由岩体移动而产生的后来的成形，使得构造断层具有一个倾角以及断层倾向和走向的变化。
并不是所有的剪切断层都由于岩体移动而形成构造断层。剪切平面是否变为断层，对岩石突出危险性来说在原理上是并不明显的。对构造力作用进行考虑并不仅仅是改进对构造断层方面的传统的设计方案，它还能给出存在剪切断层的指示，这些剪切断层的落差为很小的，在几个毫米和几个厘米范围内，或是没有落差，这些指示在传统的调查过程中是没有记录的，在矿井设计中也没有考虑。通过对构造力作用的考虑，能给出这些剪切断层的走向和倾向的指示信息，这些关于剪切断层的走向和倾向的指示信息可以用来估计岩石突出危险性，通过确定开采顺序、开采方向和使用一些应力释放措施以及采用一些防止因重力导致的冒顶的措施，以阻止伴随有瓦斯突出或不伴随有瓦斯突出的岩石突出。
根据本发明的一个实施例，在确定开采顺序、开采方向、开采速度以及使用阻止带有或不带有瓦斯突出的岩石突出的措施，以及使用防止重力导致的冒顶时，对剪切断层和岩石破碎区进行了考虑。
此外，当岩石受到井下开采影响时，这些岩石“记住”它的以前的状态，其所受的构造力是由褶皱能和反压力而产生的。由于开采而造成的岩石移动主要发生在构造力作用期间，已经发生了岩石移动这些地点上。在这些地点上存在许多剪切面，由于井下的开采，使得岩体在这些剪切面上移动。因此，这种剪切面移动不需要用能量来激发，因为岩石已经不同程度地被破碎，因而使岩石能够开始移动。
就构造断层的形成而言，在构造力作用过程中，这种移动过程并不局限于这些断层上。在断层的侧面和/或在断层的上面和下面，岩石发生断裂和压碎。这适用于逆断层、正断层和岩层错位。在后者中(初始断层与后成断层之间的联系中)，产生的岩层的断裂和破碎并不总是由一个构造断层造成，而是可由两个或多个断层造成的。岩层在剪切面上的移动加剧了岩层的断裂和破碎，在这些剪切面上，在一些情况下只有逆断层、落差或岩层错位。
由于构造力的作用，使得一些区域升起，这些区域受岩层的二维和线性移动的影响，这种岩层的移动是由地下开采的影响而产生的。然而，二维移动和线性移动这两种形式对于估计和设计开采顺序、开采方向、开采速度以及使用应力释放措施来说都是非常重要的。
在具有断裂和破碎岩层的区域，在构造断层内发生水平或竖直的移动，剪切断层发生很小的移动或不发生移动，与这些区域不同，有一些区域通过褶皱能和岩石作用的反应力被挤压在一起。在产生移动的区域，没有平面升起。而替代后者的是岩石被压在一起与具有断裂和破碎区域中的情况不同，在挤压区域，由于没有岩层的移动，因而不能释放出压力，从而造成岩石内的压力增大。
由开采由造成的岩层移动是在岩层提供的平面上进行的。在挤压区域，这些是不能发生的或者只定一定范围内发生。这就意味着，在挤压区域，岩石具有以前的状态，局部的岩石压力是由地下开采所造成的，岩石的这种原始状态没有通过岩层在已有的剪切面上的水平或竖直移动而把压力立即释放出来。同时，矿层的原始状态和厚矿层都被保留下来，薄矿层结构不并在上面叠合，这种叠合可以岩石中不同方向进行，因此使岩石突出危险性达到最小。
由于受一定限制条件的影响，开采边界上岩石突出危险性增大。开采边界在岩层间形成分离平面，它直接受由开采所造成的岩层移动的影响，并且由于开采时的支护作用会岩层内的压力变得更高并增加了岩体内产生较高应力的可能性。岩层的移动对岩层的原始构造会造成干扰或破坏。然而，当岩层遭受因断裂和破碎所形成的压力和因剪切断层所形成的压力时，褶皱能将地会起作用，从而在构造力作用下也会造成岩层结构的干扰或破坏。因此，受不同程度压力影响和/或不受压力影响的开采边界和区域间的边界是类似的，于是被开采的区域与受构造应力作用的区域的移动方向相同，露头区域的移动方向与受很小构造力或不受构造力作用的区域相同，因此，根据考虑这些构造压力，来估计和设计开采顺序、开采方向、开采速度和压力释放措施的使用。
小构造断层在区域的边界上被破坏，由于在形成特定类型的构造断层时，岩层的原始状态被改变，从而使这些小断层构造受到不同程度的压力作用。在具有落差的构造断层受破坏的地方，剪切面也同样被破坏，这个剪切面以前并没有形成具有落差的断层。同时，与构造断层破坏有关的剪切断层在边界区域内终止。
在上述的关系中，只有断层和剪切断层才能在区域间的边界上被破坏(runout)，所说这些断层和剪切断层能在这些区域中形成，所说这些区域间的边界受不同程度的压力的影响。这适用于断裂和破碎区。但对于断层倾角接近零的挤压区域，这是不适用的，或很少适用。它还适用于与挤压区邻近的区域。剪切断层(的形成)和岩石的移动使褶皱能减小，从而为受压区域从邻近岩层中产生一种帮助。
开采也会造成剪切面上的岩层移动，尤其是在开采边界的区域，在这些区域，在开采过程中释放出的压力很快地从旁边减小。如果受到剪切的区域被开采，并且在另一侧几乎没有任何能造成岩层移动的剪切面，那么岩层移动就会在剪切面的端部终止即区域间边界受到不同程度的应力。这就在岩石中形成一种“切口压力”。
根据本发明的一个实施例，地点这样来确定，使开采盘区跨越构造压力区域之间的边界，在这个交叉处，开采这个区域，这个区域具有剪切断层，但在另一侧几乎没有任何剪切断层。
在本发明的另一实施例中，如果在工作面前方区域中存在边界构造，那么就要检查受不同程度压力作用的区域之间是否存在边界，如果具有一个危险切口压力值，那么就在大于50米的距离处停止开采。这适用于有一平行于盘区的卷道的地方和工作面前方的区域。如果邻近层存在开采边界，那么切口压力适用于设计操作中，如果存在切口压力，那么就得更经常地去检查。
对开采边界和受不同程度压力的岩石区域间的边界进行比较是非常重要的，它是根据不进行开采的支柱(islands)的形成来比较的，以前就用这种方法来估计岩石突出危险性。矿工需要对支柱进行操作，而这种操作会增加岩石突出的危险性如果存在一个相对较高的剪切断层，那么支柱就一点也不能升起。另一方面，从剪切断层意义来说，把使支柱位于工作面前方区域的前方是可能的。通过对构造力作用的考虑，可以在早期就能判断线性剪切断层、线性剪切断层的交叉处、剪切破坏的岩层等，从而在设计阶段就可以根据后者(初始断层与后成断层之间的联系)来设计开采顺序、开采方向、开采速度以及应力释放措施的使用，使它们相线互协调一致。
在本发明的一个实施例中，对开采支柱是否会被剪切断层破坏作了调查研究。
由于岩层发生移动，使得构造断层周围区域经常受到破坏。如果岩石移动的强度和方向发生改变或者移动受阻，则情况更是如此。通过考虑构造力作用，这些地点和岩层移动强度发生变化的地点就能被确定下来。在剪切断层上只发生很小的移动，尤其是个别剪切断层，这些剪切断层的大部分都没有被破坏。在这种情况下，剪切断层可以存在于距相对大的构造断层至多200米的地方，其中所说的剪切断层是在构造力作用过程中根据特定规律而形成的的，所说的构造断层的走向平行于这些断层。没有转移的边界在剪切断层的边界上升起，其升起方式与在开采边界上升起的方式相同。开采区域上面的开采边界有一朝向被开采区域的倾角。由于后者(初始断层与后成断层之间的联系)，使得开采支柱(workingisland)上形成锥形岩石，它没有受开采的影响，但是在它上面的区域，由于岩层的移动而受到影响。如果剪切面有一相应的倾角，则会由于在开采前面和上面迅速发生岩层移动现象，使得在构造力作用过程与开采过程的结果中，产生类似的联系，从而使得它的边界朝工作区向下倾。因此，对于开采支柱来说，可以形成一个大的、被卸下的岩石，构成它的岩石是不受压力影响的，因此它与岩石突出危险性有关。由于开采的影响，使得具有剪切断层的区域把岩石中移动引向它们自身一方。因此，在岩石支柱周围形成移动，它没有剪切断层，如果剪切面上的岩石移动把动态压力向下释放，那么它会导致在两侧的剪切断层下面形成另外的压力。虽然这种另外的压力不在开采边界的周围，但是它受岩石，甚至是几米外的岩石的结构和连续性的影响。于是，尤其在开采初期，工作面推进过程所产生的影响更多地作用在这样一边，在这一边上，由于构造力作用，已经具有岩石移动的剪切面。于是这个另外的压力在一个相对广泛的区域上分配。因此在个别地点上，这个压力没有那么大。与这相对比，在这区域上有很少或没有原始剪切面，如没有被剪切的厚岩层。这儿的岩石将受到弯曲压力的影响，使得相应的弯曲压力逐渐增加。
在开采一个盘区时，在工作面推进一定距离后，主要顶板才发生塌落。由于顶板岩层的大范围内还没有被破坏，相当一部分岩石压力能传送到倒台阶式的回采工作面(overhand stope)。因此，建议开采盘区应从主顶已经跨落的采空区开始。由于这种方法不能用在开采初期，因此，被剪切的岩石形成一个恰当的替换，其中主顶板很少在一个位置上保持广泛的区域的完好，从而可以减小岩石突出危险性。
根据本发明的一个实施例中，在岩石受剪切断层应力的区域，把固体充填改变线顶板跨落。这也同样适用于工作面的延伸，不需要用顶板锚杆和/或巷道边的矸石垛的支护。搞清岩石突出危险性的一个重要因素是将上部岩层中的应力朝表面释放以及防止剪切面和岩石的覆盖层释放压力。由于附近存在断层岩块，因此这种剪切面和岩石覆盖层是存在的。在这种情况下，右炭系岩石的表面以前曾是地表岩石的表面，并且/或受到海洋冲蚀，促进了在石炭系岩石上形成一个拟平表面。应当注意，在压力释放后，后来的顶板岩石又会产生一个新的表层压力。由于后者(初始断层与后成断层之间的联系)，使得在揭去岩石区域过程中，固化的岩石首先释放压力，然后由于表层压力，使之处于一种“压缩效应”状态下。这个过程与分层岩石的岩层沉积过程不同，即不同于当岩石处于相对松软状态下的沉积过程。沉积岩很少能吸收压力或岩石不处于一个吸收压力的位置，尤其是在压缩区域内。
随着顶板岩石的增加，分层岩石就产生压缩，于是它不同程度地受地壳水平压力的影响。在一些地方，水平压力大于表层压力(overburden pressure)。在顶板岩石区域，岩石会释放其自身的压力，以便吸收另外的压力。因此，靠近顶板岩的岩石经历应力释放过程，这个过程对于减小岩石突出危险性来说是非常重要的。然而，考虑到构造力的作用，岩石的应力释放过程是根据岩相、地层及地壳构造而改变的。
(根据俄罗斯数据)如果顶板岩石(cap rock)延伸到地表下250米，那么与岩石突出相关的转折点大约在顶板岩石下250米。压缩区域与具有剪切断层的区域之间的边界在那儿尤其有着强烈的影响作用。在具有剪切断层的区域内，由于通过岩石的磨蚀使得荷载被移去，因此应力释放过程是可能的。在压缩区域，压力释放过程发生在临时地表下一定深度的地方。具有剪切断层的区域释放压力更快，这是由于岩石经历了一个表层压力强烈释放而造成的压力释放过程。
如果剪切面是以这样一种方式排列的，剥离的岩块位于采空区上部，尤其是这里的岩层是厚岩层，那么由重力导致的跨落发生在这个区域的上面，大约在顶板岩层下250米。如果剪切断层是断层的初始影响作用而形成的，那么也会因重力导致的跨落现象发生。所说的这些断层形成了断裂岩块和上冲断层的边界，它向上延伸，在厚岩层上形成了剥离的岩块。
在本发明的一个实施例中，根据构造力作用，原始断层发展成为后来的剪切断层，这导致相对大的构造断层的形成，这是由于褶皱能和岩石的压力以及岩石移动所造成的，并且找到具有重力跨落危险性的地点。减小了由这种方式确定的区域内适当支护的滞后，避免了关闭主要机器，避免了煤层回采的中断，周末与假期也不会发生回采中断。
岩石突出的发生常与瓦斯突出相联系，但也不总是如此。如果促进岩石突出的剪切面受岩石反方向移动的影响，使得岩石石移动可以是水平的、竖直的移动或者是水平和竖直方向都有的移动即斜移动，岩石突出关系到开采顺序、开采速度和开采方向，包括开采的几何形状。在剪切面区域内形成糜棱化的岩石，这些糜棱化的岩石具有附着煤层中瓦斯的能力。当存在相应的岩石压力和另外的来自开采几何形状的压力时，在瓦斯中也会形成高压，这种高压的释放与应力释放相联系。在这种情况下，是什么引发这种联系的产生、瓦斯压力或应力集中，是无关紧要的。在邻近矿层的一层内，可能具有不同的构造。于是一矿层揭开了逆断层构造，而邻近矿层则没有揭开。在逆断层构造的区域比在邻近区域，煤更被糜棱化，因此就更倾向于瓦斯突出。
根据本发明的一个实施例，对具有逆断层的区域，而不是邻近区域，作了试验研究，分析瓦斯成分和瓦斯压力。发现糜棱化作用阻止了瓦斯从一个矿层流入其它层。
在本发明的一个实施例中，如果形成了开采支柱，并且很少受构成开采边界、采煤工作面、巷道边缘的构造结构的影响，很少受与岩石突出相关的构造结构的影响，以及如果存在厚矿层，那么就加强预防岩石突出的监视。
有一些矿层，它被揭开的方向大致与所测的压力方向相同，这些矿层中的原始应力状态其同决定着能量的流动方向和有效反压力的方向。在这种情况下，聚集起来的应力状态与那些原始应力状态相类似。这就意味着，由于岩石事先具有应力聚集和应力减小的特性，从而使得原始应力状态共同地决定着当前应力的增长。
在本发明的一个实施例中，找出哪些地方发生应力集中，这些地方存在于压缩区域，并考虑了与岩石突出有关的其它影响因素，确定哪些地方需要采取措施，以防止岩石突出。
在本发明的一个实施例中，如果具有能量流动方向和有效反压力方向的原始应力状态与当前的应力方向不一致，那么就调查是否把原始压力分布和当前的压力状态一起考虑，以防止岩石突出，并且应当考虑到什么程度。在这里应当记住，在正断层上面，不管岩层的移动是向上还是向下，如果走向上发生凸状变化，那么只发生岩石的断裂，如果在走向上发生凹状变化，那么只发生破碎。这种变化发生在正断层的下面。正断层的走向上具有凸状变化时，如果岩层向下移动，则造成压缩或收缩状态，如果岩层向上移动，则造成断裂和收缩状态。由于这个原因，使在断层上形成向上移动的压力分布所在的地方，岩石突出危险性减小。在正断层走向上具有凹状变化时，如果存在向下的移动，那么在正断层下面发生断裂，如果存在向上的移动，那么就发生收缩或压缩状态。如果存在向上的移动和相应的当前压力影响，那么岩石突出危险性会更大。
根据本发明的一个实施例，通过模拟，来确定当前的压力分布并把它与在当前地质构造结构揭开时构造力作用下的压力分布进行对比。这种对比是根据这样一条自然规律进行的，即当前状态是最少能耗所对应的结果。决定性因素是构造力作用过程的第一阶段。通过以后的阶段可以发现所利用的移动路线，这以后阶段有时是其它压力关系的对象。这在相当程度上也适用于压缩区域的形成。
根据本发明的一个实施例，根据构造力作用过程的第一阶段中与岩石突出相关的构造类型和构造的活动行为来确定能量的流动方向和结果形成的剪切断层，并且考虑到后者(初始断层与后成断层间的联系)，确定防止岩石突出所要采取的措施。构造力作用过程的后继阶段在第一阶段不受影响的程度下被调查研究了。对用这种方式限定的构造分析了它们是否与岩石突出有关，以及什么时候有关，是否与带有瓦斯突出的岩石突出有关或是否与载荷冒顶有关，并且相应地采取一些必要的措施。
在后者(初始断层与后成断层之间的联系)过程中，在正断层上形成一个压力分力，它是表层压力和水平压力的合力，并从正断层上出现。它以一个角度向下倾斜，如措施中所说。在构造力作用过程中也是这种形式。
这压力分力也存在于逆断层中，它是表层层压力和褶皱能和/或反压力的合力。由于被破坏部分的岩层中的合力的作用以及反压力的作用，从而在正断层中形成压缩区，在走向上具有凸状变化的区域，这些压缩区在正断层下相互覆盖，就这些压缩区而论，正断层和逆断层是有差别的，其差别在于在走向上具有凸状变化的区域，这些区域压相互覆盖，这些压缩区是由于被破坏的岩层中的合力作用以及反压力作用而形成的，在走向上具有凸状变化的逆断层情况下，各合力在断裂部分相互叠加。同时，由褶皱能产生的移动过程确保发生一种移动，这种移动是背离走向线上矿脉的连续偏斜，并且破坏岩石部分通过在逆断层表面上的摩擦使断裂传向这个区域的下面。通过这种方式使压缩变小了，甚至完全被调整过来。在本发明的一个实施例中，在剪切断层间的交叉区域内的正断层下产生压缩，它是由褶皱能形成的，压缩区的边界由褶皱能和覆盖层压力和水平压力的合力共同作用而形成的，它垂直于正断层。这避免了在这地点上形成开采边界，出于同样的目的，压缩区外面的区域就在这地点开采。尤其是在具有厚矿层，这厚矿层在其上面和下面包含有砂岩和砂质页岩的情况，避免了在这地点形成开采边界。
从构造结构中，就有可能得出具有岩石突出危险性的结论，这同时也使得有机会使用减小应力措施所产生的结果，并将其作为改进错误设计的依据。当在受到不同程度压力的区域之间的边界上产生应力集中时，在此需要用更多的碎石，以更根据本发明的一个实施例精确的确定边界。于是正断层走向线上的矿脉的连续偏斜就能精确的预知。如果不考虑构造力作用，就不可能在宽度可以为100米的使断层发生层理滑移的区域内采取压力释放孔措施。在这种情况下，岩石被破坏。打钻产生大量的碎片。岩石也会被压力释放措施作用而进入这个过程，并且它们就可能不能结合在一起，尽管在考虑构造力作用时，不期望有这种应力集中现象。这种层理滑移存在于距逆断层至多400米的区域，垂直于分层，如果逆断层向上伸出，则距逆断层至多200米，垂直于分层，如果逆断层向下伸出，或如果上冲尺寸位于倾向上冲尺寸保持不变的区域之间发生改变，如果在连接着的岩石中没有急倾斜岩层，那么层理滑移(bedding slips)也位于倾斜和急倾斜矿层中。此外，如果正断层的倾角从上到下发生改变，则层理滑移就会发生。当受这原始应力状态影响时，层理滑移位于正断层的上面，并且随倾角变化而被向下推动。层理间距从正断层到断层岩石中心延伸多达1000米的距离。
在本发明的一个实施例中，确定具有层理滑移的区域，层理滑移与剪切断层有关，并且在破碎岩石中没有压力，在岩石中，就不需采取减小应力的措施了。
应力集中与开采几何形状、巷道形状地层、岩相及构造相联系，它是由构造力作用而产生的。根据上述情况，荷载跨落必须，在下面情况中加以考虑具有造成跨落倾向的岩石的破坏、具有瓦斯集中的瓦斯突出和瓦斯环流。于是，在应力集中包含了开采中一个重要的整体连接状态。整体相互连接状态还不很清楚，有些方面还是很模糊，这是因为整体连接状态是非常复杂的。这暗示着构成一个整体连接的构造的编制，即“应力集中”，因此，在部分作用段，每个单独区域都被完全覆盖，具有连接的区域采取预防岩石突出措施，就成分而言，它是相关的。在各个相反顺序中，也同样存在相同的条件，即处理瓦斯突出、支护、以及跨落倾向，在防止岩石突出的原理上具有同样的要求。
在本发明的一个实施例中，采取了一连串过程来进行，尤其是借助于KDP来进行。根据同样的过程来处理分析瓦斯成分、瓦斯环流、随后跨落倾向和支护的耐久性。在后者(初始断层与后成断层的联系)的过程中，根据影响范围和影响强度来标明与对应的一连串过程之间的联系。
在本发明的另一个实施例中，已经完成的一串过程形成了这一串过程的构造力作用的定位指导和起点。因此，在后者中这些点被标明，它们与瓦斯成分、瓦斯环流、随后跨落倾向以及支护的耐久性有关。
在走向方向上具有凸状变化的矿层中，如果岩层在正断层平面上向上或向下移动，那么在正断层的上面就发生断裂(编斜和弯曲)。这两种情况中，岩块都移开。这发生在构造力作用过程中，而且是在有向下移动时发生的，这种移动是由于区域两边的岩块都受重力的作用而产生的。当岩层向上移动时，也同样会发生由偏斜与弯曲产生的断裂及岩块分离，这是由于褶皱能和反压力造成的滑动效应的结果。由于褶皱能和反压力的作用，各个断裂块又被一起推回。由于褶皱能和反压力岩石的发生断裂和后者的修正，使得在断裂带产生剪切面，在这剪切面上，由于开采而会造成岩石移动。
在这儿不会产生应力集中，因为开采造成的应力升高会被岩石在已存在的剪切面上的移动所释放。这种情况与重力导致的跨落现象相类似。相互连结在一起的岩石没有足够的体积产生应力集中。矿井瓦斯不能增大岩石突出危险6性。在断裂地带，瓦斯最终移向工作面，因而瓦斯压力不会增大。
在正断层走向上具有凸状变化的区域，移动在朝上、朝下和朝两侧都存在移动分量。在这种情况中，朝两侧的移动分量造成岩石的断裂。偏斜区域的岩石被断裂，只要这块岩石位于两个相互垂直的移动分量之间，它是在断层在向线上的偏斜部分中形成的，它位于连续偏斜部分的两侧。位于偏斜段正前方的区域不整体地朝侧面移动。与这不同的是，在正断层走向线上的凸状偏斜部分的左边和右边的断层部分上面的岩块作为一个整体岩块移向侧面。这就产生了因重力而导致的向下移动以及因滑动作用而导致的向上移动。因此，垂直段就是区域间的边界，它受到不同程度的应力作用，垂直段也是剪切面的边界，在这个剪切面上，岩石地发生移动。在这里，岩石不会发生断裂。于是就能确定断裂区域的位置。断裂从凸状偏斜或弯曲在正断层走向上延伸到断裂岩石的中心或延伸到偏斜角方向上1000米处，因此，凸状偏斜角一定大于5哥恩(gon)。对于后者(初始断层与后成断层之间的关系)来说，在邻接的岩石中不存在岩石破碎是一个前提条件。岩石的破碎使1000米的距离缩短到300米。褶皱能的作用使断裂被调整。这意味着，为了在移动后，在两侧的正断层面上能够吸收应力，这岩石能在断裂地带“释放应力”。
在走向上具有凸状变化的区域，如果岩石在正断层平面上向上移动，那么在正断层的上面发生断裂。然后在正断层的上面产生滑动效应，它把两块岩石推向凸状偏斜的左右两侧，并由褶皱能和/或反压力支撑。在正断层平面下产生摩擦。结果是，当发生后推时，在走向上具有凸状变化的区域内的正断层下发生断裂。这种断裂平行于正断层，并随着距正断层距离的增加，断裂的强度从偏斜段起开始减小。在有断裂和无断裂的区域的之间没有可定位的边界。在走向上具有凸状变化的区域内，正断层的上面和下面的断裂是明显不同的。在正断层的上面的地表方向上存在一间隙地带。单独的岩块在这个方向上可以移动，这种移动不受邻近断裂岩块的阻碍，这对于正断层下的区域也是如此。这意味着在断裂区内移动的正断层上部的岩块个体大于正断层下部的岩块。此外，在移动过程中，岩块相互作用，从而进一步地被破碎。因此，在正断层上面形成足够的剪切面，在这些剪切面上，由于开采而产生的应力，或者是在岩石中已经存在的这种应力，能通过移动被释放掉。
在正断层区域内的邻近断裂岩块的表土层上形成一个表土层压力，这个表土层压力在任何地方都起作用，包括正断层区域。与褶皱能和/或由岩块产生的反压力一起，邻近的断裂岩块在正断面平面上形成一个合力，这个合力以一角度朝下。在所有的断裂部分都出现合压力，并在正断层走向的凸状偏斜区域内也出现合压力，即从两个粘裂部分到偏斜部分的左右侧出现合压力。结果，形成这样一个区域，在这个区域中，以一个角度向下作用的压力分力在走向弯曲变化下相互叠加。叠加区域在侧面由合压力限定，它形成于两个断裂部分的交叉区上，并以一个角度朝下。以这种方式形成的三角平面和/或以这种方式形成的三维棱镜破作为本发明一个实施例来说明，其中，垂直部分在正断层部分的走向上形成。在三角平面上具有叠加的压力分力，包括在一边的褶皱能或反压力和在另一边的表土层压力，因此，岩石中的压力和应力大于邻近区域内的压力或应力。同时，断裂和压缩在棱镜边界大于区域内时，它的特征是叠加压力分力，因为这里的移动发生在由造成的两断裂部分，并通过摩擦被传送到正断层下面的区域，在棱镜边界上终止。
在正断层走向方向上有凸状变化的区域，如果在正断层平面上存在向下的移动，那么就会在正断层上形成断裂。褶皱能和/或反压力抵抗岩石。结果在正断层下面的区域上产生褶皱能和反压力的影响。岩石被挤压得更强烈，并处于压缩状态。由于正断层上部的断裂集中在正断层走向线上凸状弯曲的区域上，因此，正断层下的岩石在这个区域内被压缩。这里，压力分力从断层部分作用于弯曲部分的左右两边，即作用于外面的断裂。其中的压力分力从断层平面以一个角度指向下方，它是褶皱能和/或反压力和表土层压力所形成的合力。以一角度指向下方的压力分力在这样一个区域内叠加，这个区域是在断层部分走向之间的弯曲部分竖直地形成。在这一点，岩石不会向上突出。这里，以一个角度从上面作用的压力比在邻近区域内的大。于是，在三角形地带的凸状弯曲下产生压缩，它从正断层走向线上的凸状弯曲开始，在弯角的中线上测量，则延伸大约至断裂块的中央和/或1000米。在这个区域，没有或很少有一些剪切断层，由开采造成的应力能通过移动释放。
在压缩区域，如果发生向上移动，那么就形成断裂，这断裂不断地由褶皱能和/或反压力的影响来调整。然后在断裂之前就已存在的应力被恢复。岩石会“释放它的应力”。
小构造逆断层基本上平行区域内的正断层，这个区域由于向上移动而形成于正断层平面，这个区域距正断层至多200米。这表明向上移动时正断层上的摩擦阻力。由于后者(初始断层与后成断层之间的联系)，移动迅速向前进行，从而由部分移动导致岩石的剪切。
在正断层下面，由于摩擦，在距正断层100米内，岩层随着以露头弯曲形式的移动而被拉向上方。在走向方向上具有凸状变化的区域，这在这种正断层下的区域造成一点挤压，因为为形成露头弯曲的移动区域朝顶部变得越来越窄。因此，由于开采的进行，造成岩石的移动，从而形成新的剪切面，矿层在露头弯曲内滑动，在构造力作用过程中被引发的，在发生露头弯曲的所有地方都会发生矿层的滑动，滑动在岩石弯曲轴线的区域上结束，它不受露头弯曲的影响。岩层滑动利用石炭纪岩石和软岩石，例如页岩，作为润滑表面。它们由露头弯曲外的开采来引发。由于后者(初始断层和后成断层之间的关系)，弯曲部分轴线上的压力增大，这个压力是从弯曲倾向上的更陡的岩层作用的。这使得当地的岩石突出倾向增大。例如，缓倾斜岩层区域弯曲轴线附近的岩石突出倾向增大。这适用于大致平行于正断层的弯曲轴线的区域。
在正断层平面上，以一角度朝上或朝下发生下落和上冲。在这个过程中，形成水平和竖直的移动分量。水平移动分量与防止岩石突出的方法有关，这个岩石突出伴随着瓦斯突出和在构造应力作用的硬煤层中重力导致的跨落，也可以不伴随这种现象的发生。所说的防止岩石突出的方法包括确定开采顺序、开采方向、和使用应力释放措施和维护措施。随着向上或向下移动的增大和下落平面倾角的减小，水平移动分量增大。当发生向下移动时，当存在相对大的水平移动分量的情况下，岩石被压缩，存在相对小的水平移动分量时，若石发生断裂。对于向上移动来说，这种情况正好相反，当向下的移动局部地大于向上的移动或者只发生向下的移动，则在具有更大落差的地方形成压缩。如果主要是向上的移动，那么压缩发生在这样的一个区域内，在这个区域中，顶板与底板的交线之间的距离很短，断裂发生在距离长的地方。
在本发明的一个实施例中，压缩区域的位置被确定，从走向方向上的变化到影响因素和后推的断层，在估计岩石突出危险性时都具有影响作用的。由于断层的落差活动，会造成压缩，如果存在这种压缩，那么应加强对弯曲轴线区域的监视。
如果断层落差有变化，那么较小的落差区域上发生断裂，而在有更大落差的区域则发生压缩。断裂与压缩经岩体在移动面或剪切面上的移动而平衡的，这种移动是由于褶皱能和反压力造成的。在靠近正断层处和距后者至100米处，存在许多剪切断层，通过岩石移动使岩体内的压力差达到平衡。因此，移动路线位于岩石中，由开采造成的应力能被消散掉。在从正断层大于100米的距离，在分开的移动上，相互间有500米至600米的距离，在这里，若体达到平衡。与大位移地带不同，这里的移动发生在落差变化的位移上，总是沿一个方向，因此，移动面或剪切面上的移动以及移动大小都是不同的。决定性的因素是位移两边的当地的相对环境，这些因素在周围区域造成剪切断层，当后成的应力需要被消散时，剪切断层就作为一个移动平面。
在本发明的一个实施例中，只要在落差上的变化不大于t＞10m/20m，在这类区域内就没有应力集中，这种落差变化造成在褶皱能的阴影边形成一槽，它平行于位移，能量倾斜流动至多600米的走向和在落差增大的方向上的倾向造成这个地槽。于是在槽的边缘的下端形成弯曲轴。在槽边缘的急倾斜岩层受到弯曲滑动应力的影响，这就撞击后成断层，落差斜对角地变化，岩石受到破坏，从而具有大量的剪切面，它在矿层轴线上终止，由于这个缘故，矿层轴线就变得与岩石突出有关。
在(偏斜或弯曲)走向方向上有凹状变化的区域内，当发生朝下或朝上的运动时，在正断层的上面发生破碎。在这两种情况下，岩块被相互推入对方，从而形成破碎。这发生在向下的构造力作用过程中，因为弯曲两边的岩块受重力拉的作用。它发生在朝上的构造力作用过程中，因为褶皱能和/或反压力造成的滑动影响使岩块被推向扭曲或弯曲部分。
在许多情况下，破碎在正断层上面和弯曲附近形成小逆断层。在距弯曲部分更大的距离，大约600至1000米后，由于挤压不能无限制增大，从而发移动，破碎的岩石被推向一边。这也适用于具有逆断层的区域。破碎在凹状弯曲部分开始，并在侧面由垂直部分限制，这垂直部分在断裂部分的走向线上的弯曲部分上。垂直部分从侧面限制岩块，它被下落到断裂部分。在后者的过程中，垂直部分间的区域在每个下落过程中发生作用，它发生在弯曲部分的一边或断裂部分的另一边。弯曲部分两边的岩块移动对剪切断层和构造力有着相当的影响作用，移动的路线上压力释放是由地下的开采所造成的。在构造力作用期间，岩石被局部压缩，但是联锁破碎确保这些区域不会变得足够大，以致由于采动影响而形成危险的应力集中。然而在另一方面，如果有缺陷的剪切断层存在的话，这些区域就会足够大，以致促进因重力导致的跨落。
因此在本发明的一个实施例中，建议在与走向方向上有凸状变化相联系的破碎区域内；剪切断层的走向、倾向和强度应当被确定，为了利用后者(初始断层与后成断层之间的联系)来检查是否会发生重力导致的跨落，以及跨落的大小，这是为了确保调整支护的大小、支护的滞后的长短、悬露面积的大小，如工作里边缘。
在朝下的正断层中，在正断层上面的断裂部分上激发的移动延伸至一块岩石处，这块岩石被垂直部分所限定，垂直部分在凹状弯曲点中的断裂部分上形成。在这里，垂直部分的另一边的岩块具有反压力，这个反压力造成岩层在开始的方向上移动。然而，岩块也具有必须被克服的反压力。在这之前，发生破碎，并且/或由剪切断层限定矿层部分被压缩，这是岩石破碎过程的结果。
当岩层在弯曲部分的另一边的断层部分向上推动时，发生如镜中景像一样类似的过程。因此，形成了两边界，这边界描绘了受到断裂和剪切断层的不同构造应力的区域。如果一个边界被作为构造力作用过程的一个边界，那么释放压部分的移动过程就在另一边界上移出，反之亦然。这意味着在两边界两边都有剪切断层，这些剪切断层能形成构造断层、所有的构造断层或许多的构造断层都能从后者中得出。
在正断层走向方向上具有凹状弯曲的区域内，如果岩石向上移动。那么由滑动影响造成的，在凹状弯曲方向内移动的岩块，由位于弯曲部分左右两侧的两个断裂部分中的一个上面的区域来限定。在一个断层部分上面的区域在一个凹状弯曲的区域内的垂直部分上终止，它在弯曲部分形成或在断层平面上两断裂部分间的交线上形成。由褶皱能和/或反压力引发的向上运动把岩石压入接近一凹状弯曲的碎加宽区域内。这岩石就断裂了。然而，滑动影响把岩石推向弯曲部分，因为就能量而言，它更容易维持在相同的水准上。只有在这以后，才发生向上运动。然而，向上的移动为两侧移动创造了可获得的空间。这个过程形成了剪切断层。
在断裂部分的正断层平面上的向上移动中，引发了滑动效应，由于这种滑动效应，岩石被推向邻近地带的边界区域，即垂直部分的区域，它在弯曲区域内的断层平面上形成。这邻近地带被压缩，同时，当移动是向下时，破碎部分由该地点上的移动而被从侧面移开，这是由于剪切平面已经形成的缘故。这个过程包括两个断层部分上两岩块的第一边界和另一边界。
在本发明的一个实施例中，调查研究了正断层上面垂直部分的两边是否存在剪切断层，这是由于在垂直部分的区域内正断层平面上的向下移动的缘故，它在凹状弯曲的正断层走向上形成的。如果存在剪切断层，那么就考虑采动造成的应力的移动路线，应力通过这种移动，减小了岩石突出的危险性。
如果岩石移动只朝上，在本发明的一个实施例中，考虑了在构造力作用过程中，在断裂部分走向上的垂直部分的区域内存在拉紧和/或压缩，这是由于各个断裂部分上的岩块边界在外边，而且还在两垂直部分间的弯曲上面的三角区域内。因此，考虑了这样一个事实，即没有剪切断层，因此没有消散应力的移动路线。在宽度100米以上，采取确定应力的措施。
由于在正断层平面上发生向下的移动，因此，在正断层上面走向上的凹状弯曲的区域内发生挤压，这种挤压通过向两侧的移动而减小。在这种联系中，正断层平面上的摩擦把正断层下的岩块拉开，通过它朝两侧的移动来实现。正断层下的岩块与相对于同一点上面的岩块相对应。这意思是指，岩块在正断层走向上的凹状弯曲上终止，因此从弯曲部分向外辐射的边界与垂直部分相同，这个垂直部分在断裂部分的走向上的弯曲内形成。在正断层走向上的凹状弯曲的上面，岩块相互叠加，这与弯曲部分两边两个断裂部分上的移动相联系。在位于断裂部分下的岩块之间的凹状部分下存在岩石棱柱，没有合压力作用在棱柱上，这个合压力是由覆盖层压力和褶皱能和/或反压力形成，它从正断面平面以一个角度指向下方。相反，合压力作用于断裂部分下面的岩块上。这确保有一个相对高程度的压缩。这个压缩大于岩石棱柱内的压缩，这岩石棱柱位于正断层走向上的凹状弯曲区域内，在这里，没有合压力作用。因此，部分岩石区域能够无阻碍地移动，它们与凹状弯曲区域内的断裂部分下面的区域有关。如果正断层下的岩块被岩块拉向侧面，那么这种移动由一冲力引发，这冲力从凹状弯曲区域形成。结果是，位于断裂部分下面的岩块被岩柱移开到岩石棱柱的两边，岩石棱住位于凹状弯曲的下面，移动是从边界上开始的，这边界是由断裂部分上弯曲部分内的垂直部分形成的。通过褶皱能或反压力，使得在岩棱柱内发生断裂，在剪切面上每个移动阶段后，岩棱柱被合上。剪切面的走向沿能量流动方向，并且有一个与凹状弯曲的顶部倾角相对应的倾角。当断裂合上时，就会形成剪切断层，这个剪切断层的位置可以确定，它与岩石突出以及重力导致的跨落相关。对于位于正断面走向弯曲部分的下面的岩石棱柱的边界只限于一定程度上，岩石也沿那里被拉动，这是由于没有明显的边界，只是从一种应力现象过渡到另一种应力现象。
小构造错位和剪切断层在过渡区域伸出，在另一侧它不被另外的剪切断层所取代。在凹状弯曲下的岩棱柱内的断裂，由这些小构造错位和剪切断层调整。如果在正断层走向上的弯曲区域的正断层剪切面上发生向上的移动，那么由于滑动影响而使朝向弯曲部分的移动，通过摩擦被传送到断裂部分的岩块上。因此，在凹状弯曲部分的下面，被压缩的岩石上产生轻微的破碎现象，没有产生明显的侧面边界，因此在这里不存在与岩石突出有关的边界。后推力使得露头弯曲在正断层下，这正断层在凸状弯曲下移入一个加宽的空间。在那儿便发生断裂，从而形成剪切面，通过岩石的移动，后来形成的应力就可以在剪切面上释放掉。
沉积矿层，如硬煤层，尤其具有层状构造，在这种层状构造中，逆断层朝向下的方向发展，它具有大致垂直于断层的走向。如果起伏的矿层具有或没有小构造错位和/或逆断层和/或小构造错位和/或错位，没有起伏矿层被打开，那么重叠区域不受干扰，或其上没有探测点。比较大的逆断层朝向下的方向发展。通过在逆断层面上面上移动的岩石在运动中的堵塞形成了起伏的矿层，因此，在同一地点，伸出区域上的能量流动与堵塞区域相交。在这里，岩石被剪切面破裂成小块，因此具有足够数目的平面，使得采动影响造成的应力能通过岩石在剪切面上的移动而释放掉。
在本发明的一个实施例中，在伸出的逆断层上面的区域内，减小了抵制岩石突出的费用。
在这种情况下，在逆断层的伸出处，有一平行于矿层的滑距。如果平行于矿层的滑动冲击着障碍物，那么岩石就会破碎。这个障碍物可能是构造断层、落差为毫米级范围的剪切断层，夹杂物、不规则水冲蚀。在任何具有这种障碍物的地方，通过平行于矿层的滑移，使岩石被剪切和破碎。因此，具有足够数量的移动路线，使得移动时产生的应力能被释放掉。如果不存在障碍，那么由于大部分的滑移都平行于矿层，所以岩层保持不变，在这种情况下，如果需要留煤柱，以防止由于构造力或采动造成岩石突出，那么就必须考虑应力的积聚。该煤柱的顶部会有由大的、不连结的岩块所组成的边界，在逆断层的尺寸不随着深度而变化的各个地方都存在平行于矿层的滑移。
逆断层走向的变化导致雪犁和漏斗效应，雪犁效应与岩石断裂相联系，漏斗效应与岩石破碎相联系。这原理适用于逆断层上面的区域。在雪犁效应中，逆断层下的岩块通过岩块在逆断层平面上的摩擦从逆断层走向上的弯曲部分被推开，这造成了雪犁效应。因此，在逆断层的下面也发生断裂。
逆断层的正上面的区域没有覆盖的岩块，它的重量能够阻止部分区域的移动。在破碎区域内，比较大的部分区域都能在逆断层上面移动，这些移动是相对的，并且进一步把剪切面撕开，因此，能获得足够数量的剪切面用于移动，从而能把应力释放掉。
在逆断层的下面，雪犁效应(Show plough)区域内的覆盖岩块确保了相对大的部分区域的岩石的移动被有效地制止。在这种情况下，合压力相互叠加，这些合压力是通过覆盖层压力和褶皱能或反压力积聚起来的，并通过逆断层平面把它以一个角度朝下。更高的压力使得断裂地带内的移动被导向相对较小的岩石区域。其结果是，具有雪犁效应的区域下面存在足够的移动路径，应力在这些路径上能释放掉，这又通过平行于矿层的滑移被加强。
在漏斗效应(funnel effect)中，逆断层平面上的岩块摩擦把逆断层下的岩块推向逆断层走向上的弯曲部分。因此，在逆断层下面也发生岩石破碎。当逆断层下面不存在向上朝地表的移动时，挤压倾向于变为压缩。如果也包括了正断层，那么在逆断层走上方向上发生变化的凹状部下也发生破碎。挤压使岩石的构造发生变化的同时，会形成许多剪切面，它们用于释放由采动影响而造成的应力。平行于矿层的滑动使得这些剪切面的数目增加。
在本发明的一个实施例中，在具有雪犁效应和漏斗效应的区域，减少了预防岩石突出的一些措施，在存在平行于矿层的滑动情况下，预防岩石突出的措施可以进一步减少。
在雪犁效应和漏斗效应影响之外的区域内的逆断层上面，岩石大体上作为一个统一的岩块进行移动，尤其是在矿层较厚时，因此，如果平行于矿层的滑动穿过内含物不规则的物体、卷绕矿层和冲蚀矿层，那么在这里就会发生剪切断层。
如果只存在小步骤，那么具有剪切断层和构造断层的边界被平行于矿层的滑动所破坏。其结果是，形成另外的剪切断层，因此，提供一些用于移动的平面，以便可以进行应力的释放。
相对于这些可以通过移动释放因采动影响造成的应力的平面，逆断层间的相互联系因断裂岩块的构造而发生变化。
这里，根据本发明的一个实施例，褶皱能的型式在移动障碍物上和不移动地带被确定。这是根据对这样一个事实的认识而得出的，即褶皱能在一个地点只被转化，只要存在一空间，如地表，用于构造结构的形成，并且只有在那时，才能更大程度地产生平面，使得采动所造成的应力可以在这些平面上被释放掉。
在本发明的又一实施例中，就逆断层区域内的移动障碍地带和不受限制地带而论，褶皱能的过程被确定，并且考虑到在有障碍物情况下，例如描绘断裂岩块的正断层下的障碍物，如果由于构造力和开采几何形状而在支柱上产生较小的应力，那么剪切面的数目减小，这些于岩石突出来说是非常重要的。在不受限制的地带，剪切平面的数目增加。
权利要求
1.一种在受构造力作用的沉积层中，尤其是在硬煤层中的开采盘区的设计方法，它是通过确定开采方向、开采长度、开采速度和开采顺序来实现的，为了在矿层中作开采准备工作并进行开采，需要作出设计，设计的基础是开采盘区的位置、各构造断层的倾向、走向及各认知的地质断层的落差、褶皱能的类型、岩石的断裂、破碎及挤压情况等，所说的开采盘区的位置是根据矿体中的构造断层来确定的，所说的岩体的断裂、破碎及挤压是由构造能和构造块的运移而产生的，其特征在于为了预防和/或制止岩石突出和/或由开采所引发的因重力导致的跨落，这些突出和跨落伴随有或不伴随瓦斯突出，确定出开采所引发的岩石移动的由构造力作用形成的区域或具有二维或线性特征的地带，确定开采盘区的位置、和/或采取一些措施来释放岩体中受采动影响的应力、和/或采取一些措施对开采工作进行另外的安全保护。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于确定出具有明显剪切断层和类似的岩石破坏的区域或地带。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于确定出剪切断层对沉积矿体的区域或地带内的厚砂岩和砂质页岩层的影响。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于在矿层预报过程中，确定出在不同构造应力下的、在区域间具有边界线的区域或地带。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于在所确定的边界线上存在峰值应力的情况下，如果需要，可在距可疑的边界线大于50米处管理和停止开采盘区。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于对沉积矿体中由开采设计出的开采支柱进行调查研究，看它是否被剪切断层被破坏。
7.根据权利要求2或6所述的方法，其特征在于在岩体被剪切断层破坏的区域或地带，开采盘区可以从固体充填改变成顶板跨落，和/或把工作面长度设计得短一些和/或在设计中，采用顶板锚杆(roof bolts)或在巷道边采用矸石垛。
8.根据权利要求2或6所述的方法，其特征在于减小支护的滞后性，和/或避免支护和/或机器在开采盘区内的关闭，这些开采盘区位于这样的区域或地带；在这些区域或地带，在褶皱能和岩石压力及岩石移动所造成的构造作用下，初始断层能形成后成断层。
9.根据权利要求1至7中任一个权利要求所述的方法，其特征在于当在顶板岩石和后者250米以下的边界进行开采时，确定出具有重力导致的跨落危险的区域，并且减小在这些区域设置支护的滞后时间，和/或避免支护和/或机器的关闭。
10.根据权利要求1至9中任何一个权利要求所述的方法，其特征在于确定具有不同特性的各矿床，在水平层中是否存在，采取调查研究措施，调查矿层中受逆断层应力影响的瓦斯和瓦斯压力。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于在开采支柱附近和各自水平层中预报厚矿层的地方，加强有关岩石突出的调查研究和监测措施。
12.根据权利要求1至11中任何一个权利要求所述的方法，其特征在于在开采设计时，确定区域或地带内的能量流动方向和原始应力方向，并把它与压力分布作用相比较。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于确定在构造力作用的第一阶段起作用的能量流动方向以及确定从后者形成的剪切断层，并根据它们在减小岩石突出方面的作用来分配。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于确定构造力作用过程的后面的阶段，并通过与第一阶段对比，建立第一阶段不被影响、被后面的阶段改变、重写的程度范围。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于在剪切断层和压缩边界之间存在交叉的区域或地带，回避开采边界和这个区域的开采，这个区域位于压缩部分之外，这个交叉处由褶皱能和覆盖层压力和水平压力的合力限定，合力垂直于正断层。
16.根据权利要求1至15中任一权利要求所述的方法，其特征在于如果由于构造结构而具有岩石突出危险性，并要进行开采，那么就在设计过程中，提供一些措施来减小受影响的岩体内的应力。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于确定具有矿层滑动的区域或地带，矿层滑动的方向与预告剪切断层有关，因此，对一些内部没有应力集中的岩体，就不用减小应力措施了。
18.根据权利要求1至17所述的方法，其特征在于确定具有收缩的区域或地带，根据走向方向上的变化和后推断层确定预报收缩的位置，因此，如果找到弯曲轴线以及由断层上的落差所造成的收缩，那么在设计过程中就更能在早期采取预防岩石突出的措施。
19.根据权利要求1至18所述的方法，其特征在于在走向方向上具有凹状变化的破碎区域内剪切断层的走向、倾向和强度被确定，并从中得出用于估计由重力导致的跨落的危险性出发点。
20.根据权利要求1至19中的一个所述的方法，其特征在于确定位于伸出的逆断层上面的区域或地带，并减少了所设计的开采盘区中抵制岩石突出的开支费用。
21.根据权利要求1至20中的一个所述的方法，其特征在于确定具有雪犁效应和漏斗效应的区域或地带，并减少了这些区域内抵制岩石突出的开支费用。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于在受雪犁效应和漏斗效应的区域或地带，和/或内部存在平行于矿层的另外的滑动的地带内，减小岩石突出的开支费用进一步减小。
全文摘要
本发明涉及在受构造应力作用的沉积层内,尤其是在硬煤层内开采盘区的方法,在这个方法中,确定出由构造力作用所形成的区域或地带。由开采引发的岩石移动具有二维或一维特性。确定出这些区域或地带,以预防和/或制止岩石突出、和/或由开采造成的重力导致的跨落,并征对这些来确定开采盘区的位置,和/或采取一些措施,以减小受开采影响的岩体上的应力,和/或把这些措施作为开采盘区的另外的安全防护措施。
文档编号E21C41/18GK1176337SQ97117879
公开日1998年3月18日 申请日期1997年7月13日 优先权日1996年7月13日
发明者J·路斯, W·埃尔哈德特 申请人:鲁阿科勒股份公司