陷落柱的成因、危害及其勘察预测

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煤矿井下陷落柱的判断和处理

煤矿井下陷落柱的判断和处理

煤矿井下陷落柱的判断和处理陷落柱对井下安全生产构成一定的威胁,因此,煤矿井下对陷落柱的判断和处理至关重要。

本文阐述了井下陷落柱的观测、判断和处理方法,以期为煤矿井下安全生产提供一定的借鉴。

标签:陷落柱;观测;判断;处理当煤层底板存在可溶岩时,如碳酸盐岩,在地下水的不断溶蚀下,可溶岩逐渐塌落,导致其上覆岩层随之冒落而形成柱状的塌陷体,这种柱状塌陷体称为喀斯特陷落柱,简称陷落柱。

陷落柱穿过煤层成为无煤区,减少了煤炭储量。

如果煤矿井下主要开拓巷道穿过陷落柱,将会加大巷道支护和顶板控制的难度,增加掘进和维护费用。

陷落柱发育的地区难以布置出综采工作面;如果工作面内包藏多个陷落柱,采煤机组和液压自移掩护支架无法使用。

在水文地质条件复杂的矿井,陷落柱可能导致涌水量增大,对安全生产构成威胁。

因此,煤矿井下对陷落柱的判断和处理至关重要。

1 陷落柱的观测陷落柱的判断和处理的基础是准确的观测。

对于陷落柱的观测,除了要描述陷落柱的形状、大小和陷落角外,还要详细记录陷落柱填充物的岩性及其所属层位、填充物的密实程度和透水性,对于陷落柱附近煤层的厚度、倾向、倾角和走向也要有所记录。

具体观测内容如下:1.1 陷落柱的形状、大小陷落柱在立面投影图上一般呈现为上小、下大的圆锥形,也有部分陷落柱呈现出上下同样粗的柱状或者上大、下小的漏斗状。

其形状和大小是观测的基础内容。

1.2 陷落柱的柱体物质由陷落柱的成因可知,陷落柱内的填充物都是其上覆岩层冒落形成的,无论从哪一层位观察,岩块都来自其上方的各岩、煤层。

对于柱内填充物,要详细记录其岩性、密实程度和透水性等。

1.3 陷落柱与围岩的接触面可溶岩上覆岩层冒落时,通常为逐步塌陷,所以陷落柱与周围岩层的接触面一般为不规则的锯齿状,这也是由其成因所导致的。

接触面一般呈60°~80°倾角。

当遇到坚硬岩层时,接触面向外突出,当遇到松软岩层则相反。

2 陷落柱的判断(1)煤、岩层产状发生变化。

陷落柱的成因浅析

陷落柱的成因浅析
原 因。
溶解度 比较大 ,随着地下水的潜流被搬运带走 ,使得原来完整 的地层形成各种洞穴 、溶孔 、落水洞和漏斗等。 碳酸盐类矿物在水 中发生 的主要化学反应 有 :
C a C O 3 +C O2 + } I + +OH ‘ =C a( H C O 3 ) 2 C a( H C O ), : C a +2 H C O 一
由书本理论知识和地质勘探工作的实践经验表明 ,陷落柱 ( 喀斯特溶洞 ) 构造形成 的主要原 因有 :①必须具备可溶性的 矿床 ( 石灰岩 、 石膏等 ) ,存在一定的潜蚀 和搬运 ; ②存在地表 径 流 ;③有 重力 的作用 。其 中 ,地下水对可溶性矿床 的潜蚀和 搬 运是 主要 原因 ,而地表径 流 、地 表水 或大气 降水 回灌是次要
科技与创新 l S c i e n c e a n d T e c h n o l 0 g y & I n n o v a t i o n 一
文 章 编 号 :2 0 9 5 —6 8 3 5( 2 0 1 5 )1 2 —0 1 1 0 —0 2
一 …, …… …
… 一
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陷落柱 的成 因浅 析
阎 璐
( 山西煤炭 地质水文勘察研究院 ,山西 太原 0 3 0 0 0 6) 摘 要 :在煤矿 和相 关的建筑工程 中,陷落柱的成 因和规模边界的确定一直是对地质手段 的考验 。准确探测 陷落柱的位 置 ,对探 测煤层储 量、采 区安全柱预 留和地下水的防治等有 重要 的指导意义。
性溶蚀现象特别明显,泥浆消耗量大 ,测不到水位 ,附近距钻孔 约2 5 0 m的低洼地带有常年流水 的泉水排泄 。由此说明 , 地下水 位降低导致地下水对上覆岩层 的依托浮托力减弱 ,溶蚀力加强 , 从 而在 自重作用下发生地层 降陷 ,使得周围岩石破裂形成陷落。 对于 9号钻孔 的出现 ,现场初步断定为陷落柱构造 ,为了验证 钻探结论 ,物探分 队在 9号孔周边进行了物探 工作 。

大同矿区陷落柱特征及对开采的影响分析

大同矿区陷落柱特征及对开采的影响分析

过程 中把陷落柱圈进去那也是常有的事。
在工作 面回采过程中一旦遇到陷落柱 ,就会产生 比开拓时遇到陷落柱更大 、更多 的困难 ,如顶板管
理 、机 电设 备 管理 、工程 质量 管理 、煤 质 管理 、火 工
③陷落柱可 以导通地表水和地下 含水层 ,常常会
把地 表水 和 地下 水 引导 到井 下巷 道 和工作 面 内 。
2 1 年第 3期 0 1
袁振江 等 :大 同矿 区陷落柱特征及 对开 采的影 响分 析
井巷开拓过程往往会突然遇到陷落柱 ,为此改变井 田 设计几乎不可能 ,唯一的办法就是硬过。由于岩体 的 硬 度远 远大于煤层 ,就会 出现 由此引发的一系列 困
难 ,如开 拓进 度 慢 、安全 系数 低 、开 拓成 本增 加 以及
文关系等有Байду номын сангаас个 比较清晰的认识 ,这就可 以使我们提
5 如 何应 对 陷落 柱
前做好应对措施 ,做到有备无患 ,真正落实 “ 安全第

51矿井设计阶段的应对方法 .
在 矿井 设 计 阶段 ,利 用尽 可 能 详 细 的 地质 资 料 ,

预 防为 主 ”的安 全理 念 ,对矿 井 的安 全生 产有 着
品管理和劳动组织管理 、水害预防等。由此引发的各
个 环节 的安 全 问题 更 是不 容忽 视 ,因此必 须提 前制 定
④ 由于陷落柱的导通作用 ,陷落柱周 围的煤体往
往会发生氧化 ,出现煤质变得酥松 、煤体 暗淡 、煤体
含水 增 大等 现象 。上 述 现象会 受 到 陷落柱 的规模 、位
缜密的各环节 的应对措施 ,以确保安全生产。
矿 区地 面调查 时 ,利 用地 形航 拍 、人工 勘测 和 钻 探 物 探 的方 法 对 地貌 异 常 区 ,如盆 状 、坑 状 塌 陷 区 ,

浅谈煤矿井下陷落柱成因及预防措施

浅谈煤矿井下陷落柱成因及预防措施

体 ( 即岩 层 )在 岩 层 重 力 和 煤矿 矿 层 重 力 等 多 种
力 的 作用 下塌 陷而 成 的 ,通 常 也 叫 做 “ 溶 陷落 岩
这 些无碳 柱使 得原本 连续 的煤炭 层 出现 断裂 ,进而
使 得原 本估计 的煤炭 储量 不得 不打折 扣 ,实际可 开
柱 ” 。一般 来说 ,陷落 柱 的形成 与岩溶 的发育 有着
巷 道 顶板 平 均下 沉0 0 ~0 4 ,两 帮 有 明显 的位 .5 . m
移 ,巷道 底板 有 0 0 ~ 0 1T的裂痕 ,顶板 有 断锚 .3 . 1 1 索和 锚杆现 象 ,煤壁 及顶板有淋 水现象 。
13 2
( 责任编 辑 : 刘
晶)
等矿 难 的风 险 。所 以,做好 煤矿井 下 陷落 柱成 因 的 分析 并在 此基础 上做好 预 防措施 的制定 和落 实是煤
矿安 全工作 的重 中之 重 。
3 煤矿 井下陷落柱 的危害及预 防措施
3 1 煤矿井下陷落柱的危害 .
陷落柱对 煤矿 矿层 周 围的岩石 完整 性和 煤矿矿

图1 陷 落 柱 的 形 成 过 程
层 的完整性 都造成 了损 害 ,在 实践 中 ,对煤 矿作 业
产生 了一些 可估量 或者 不可估 量 的危 害 ,这些 危害
mn i ,抽放浓度稳 定 ,大大延长 了瓦斯抽 放周期 。 普 通 穿层 钻 孔 7 天平 均 瓦 斯抽 放 量 为9 . 2 。 0 7 m/
mn i ,压 裂钻 孔 7 平 均瓦 斯抽 放 量为 2 5 。m i 天 4 m/ i1 " , 压裂 钻孔 瓦斯抽放量 是普通抽放 钻孔 的2 7 。 .倍
面对 煤矿 井下陷 落柱 的成 因进行 了分 析 ,归纳煤 矿 井下 陷落柱 的危 害 ,并对如 何 防止 陷落柱 的危 害发 生提 出

地震勘探中对不同陷落柱的认识

地震勘探中对不同陷落柱的认识

地震勘探中对不同陷落柱的认识摘要:在地震勘探中经常遇到各种各样的陷落柱,在资料解释过程中有时会漏解释或者解释错误,本文总结了陷落柱在地震勘探数据体上的不同反映,提出在解释工作中对陷落柱的认识规律,从而对地震勘探解释提供了依据。

关键词:地震勘探;陷落柱;问题;认识。

0引言陷落柱是在煤层开采过程中遇到的最大安全威胁之一,由于陷落柱是岩溶形成的,因此陷落柱往往和水的关系密切,而水是煤矿生产的一大危害。

地震勘探中解释陷落柱也就成为很重要的一项地质任务。

在三维地震勘探过程中我们经常遇到陷落柱,但是地震勘探解释的过程中经常会出现漏解释或者解释错误的现象,本文从实际生产中的实例来分析不同的陷落柱在地震数据体上的不同反映,从而对陷落柱的解释起到指导作用。

1、陷落柱的形成及特征陷落柱主要是由于煤层下伏的灰岩中的岩溶发育,随着岩溶发育的程度不断加强最终形成溶洞,上方的岩层受重力影响而垮塌填充到溶洞中而形成。

陷落柱在华北、华东和西北等地的煤矿中普遍存在,煤矿开采过程中也经常遇到陷落柱,有的陷落柱给煤矿开采生产造成了很大困难,有的直接造成了淹井的灾害性事故。

陷落柱在井下揭露来看其内部岩性及其杂乱,有的能够有层状结构但是倾角与围岩也有较大差距。

依据陷落柱的形态分可以分为:圆锥状、桶状、斜歪状、不规则状陷落柱(见图1、图2),在平面上大部分陷落柱呈现椭圆状或不规则状形态。

图1不同形状的陷落柱示意图图2 地震勘探实见的不同形态陷落柱2、陷落柱在时间剖面上的特征由于陷落柱内往往有一些杂乱无章的不同种类的填充物,比如泥土、角砾岩、水,地震波在这些填充物中的传播速度比在正常围岩中的传播速度有差异,往往是地震波在填充物中的传播速度要低于在正常围岩中的传播速度,这样就会在陷落柱的顶端或周围产生波阻抗,从而在地震勘探中会产生一些异于正常地层产生的地震波,因此在时间剖面上陷落柱的反映会有一些特殊的现象,总结起来有如下几种:2.1地震波同相轴缺失或紊乱由于塌陷后陷落柱内被杂乱无章的砾石或者粘土所充填,陷落柱内的煤层被破坏,从而形成杂乱的地震波。

浅析五矿陷落柱的成因及分布规律

浅析五矿陷落柱的成因及分布规律

浅析阳煤五矿陷落柱的成因及分布规律摘要本文根据阳煤五矿勘探资料、钻孔资料和实际生产过程中实测资料等,对矿井井田揭露的陷落柱的数量、发育特征和形态特征进行统计描了述,从有可溶性岩层、有地下水强烈运动和有地下水流通道三个方面对矿井陷落柱的成因进行了分析,阐述了矿井陷落柱的分布与构造的复杂程度有密切关系、陷落柱分布与构造线方向基本一致、陷落柱密集成群分布、陷落柱网络带状分布和陷落柱似等距性分布五个分布规律,对矿井提高经济效益和安全生产具有重要的指导意义。

关键词五矿岩溶陷落柱成因分布规律Analysis on the cause and distribution of the collapse column of Yangquan Coal MineZhang Xin1Yangcoal group five mine Shanxi Yangquan 045000According to Yang coal mine exploration data, borehole data and the measured data in the actual production process, the collapse of mine reveal the characteristics and morphological features of the column number, traced the development of statistics, from the soluble rock, groundwater and strong motion causes three aspects of underground water channel of mine collapse column the analysis describes the complexity of mine collapse distribution and structural columns are closely related, the collapse column distribution and tectonic line direction, densely clumped distribution, column column network and zonal distribution of subsided column equidistant distribution of five distribution collapse collapse, has important guiding significance to improve the economic benefit of mine safety and production.Key word distribution law of karst collapse column in five mines引言岩溶陷落柱是我国华北地区广泛发育的一种极富区域特色的地质现象,阳煤五矿井田所在的阳泉矿区也发育有大量陷落柱。

浅析矿井陷落柱成因、对煤矿开采的影响及处理措施

浅析矿井陷落柱成因、对煤矿开采的影响及处理措施

在煤矿井下施工作业过程 中, 时常揭露和遇到陷落柱。陷落 柱的出现给煤 矿生产和安全管理带来很 多问题 和隐患 。为保证 煤矿 矿井 安全 生产 , 提高矿井 的抗灾能力 , 有必要对 陷落柱 的成 因、 影响有 一定 的认 识 , 并采 取具有 针对性 的方 法和措 施进行
应对。
块, 一般棱角分明 , 形状不规则 , 排列紊乱 , 大小混杂。 古老的陷落
3 _ 2 掘进期 间遇 陷落柱
陷落柱柱体 的高度大小不一 , 小的几 十米 , 只穿过几个或几 十个煤岩层 , 大者高度达数百米 。
1 . 2 . 2 陷 落 柱 的柱 体 物 质
若是矿井主要巷道 , 应按原设计施 工直接穿过 陷落柱 , 同时 要特别注意 防止矿井水或瓦斯的涌出 , 提前做好工作面后路排水
要 : 陷落柱会对煤矿 的生产和管理带来诸 多问题和 隐患。分析 了岩溶 陷落柱的成因
及其特征( 形状 、 大小、 柱 体 物质 , 与 围岩 的接 触 面 ) , 归纳 了陷 落 柱 对 煤矿 井 下 采掘 工程 的 影响 因素 , 对 如 何 处 理 陷 落 柱提 出 了相 应 方 法 和措 施 。 只 要 施 工 单位 能根 据 施 工 工 程 的 具 体技术要求施工 , 根据具体情况采取相应措施 , 就能处理好陷落柱问题 。 关键词 :煤矿 ; 陷 落柱 ; 成 因; 影响 ; 处 理 方 法 中 图分 类 号 :T D8 2 2 + . 3 文献 标 识 码 :A 文 章编 号 : 1 0 0 0 — 8 1 3 6 ( 2 0 1 3 ) 0 2 — 0 1 4 4 — 0 2
岩溶是形成 陷落柱的基本条件 ,岩溶发育必 须具 备以下 4 个条件 : ①有可溶性 的岩 ( 矿) 层; ②有地 下水 的良好 通道 ; ③有

浅析陷落柱发育形态及探查防治办法

浅析陷落柱发育形态及探查防治办法

浅析陷落柱发育形态及探查防治办法作者:谢琼芳来源:《科技风》2018年第22期摘要:岩溶陷落柱是影响煤矿生产和建设的主要地质因素之一,它影响和制约着采区的布置、采面的划分、计划的安排和采掘的接替,而且还直接导致突水,造成人员和财产的重大损失。

掌握其发育形态,超前探查,并制定合理的防治办法,对矿井的安全生产作用非常重大。

关键词:陷落柱;探查;防治;办法岩溶陷落柱是影响煤矿安全生产和建设的主要地质因素之一,陷落柱的存在对矿井的安全生产影响非常大,如不能提早发现,很可能会造成不可挽回的损失。

在两淮地区很多矿井均发现了陷落柱或“疑似陷落柱”,超前探查,提前掌握陷落柱的发育形态及特征,并制定合理的防治办法,对矿井的安全生产作用非常重大。

解决陷落柱的安全影响,也可以提高矿井资源的回收率,避免资源的浪费。

1 陷落柱的形态特征1.1 陷落柱的平面形态岩溶陷落柱的平面形状也称为横切面形状,主要有椭圆形、似圆形、肾形、长条形和不规则形等,其中呈椭圆形和似圆形者居多,尤以椭圆形为最多。

同一岩溶陷落柱,由于垂向上围岩岩层性质的差异,其平面形状有时也有变化,不同井田或构造区段的陷落柱平面产状不同,且变化较大。

同一陷落柱底部柱体坍塌在平面上面积一般较大,向上发育面积逐渐变小,陷落柱长轴展布方向与节理方向具有一致性。

1.2 陷落柱的剖面形态岩溶陷落柱的剖面形状多呈不规则的柱状体。

在岩性比较坚硬均一、裂隙又比较发育的岩层中,其形状多呈上小下大的圆锥状;在松散层中,岩溶陷落柱的剖面形状多呈上大下小的漏斗状。

受陷落柱围岩力学性质影响,陷落柱剖面常呈凸凹不平粗细相间的不规则状。

除多数陷落柱呈漏斗状外,部分陷落柱发育呈圆筒状或弯曲状等。

2 煤矿陷落柱的探查陷落柱属垂直构造,与常规断裂构造相比较,其水平投影面积较小,均呈较小的点状,不利于地面钻探的垂直揭露,同时也不利于带有“体积效应”的各类物探方法,同时陷落柱属隐伏构造,其发育高度多变,即使在建井过程中没有遇到陷落柱的发育,但下煤层的开采中可能仍会遇到,而且陷落柱具有隐伏、孤立与随机分布的特点,决定了其探测工作的复杂性,采用单一的探测手段难以取得理想的探测成果。

导水陷落柱突水淹井综合治理技术范本

导水陷落柱突水淹井综合治理技术范本

导水陷落柱突水淹井综合治理技术范本引言:在煤矿开采过程中,导水陷落柱突水淹井是一个常见且严峻的问题。

水的突然涌入可能导致煤矿事故,对矿区的安全生产造成严重威胁。

因此,为了解决导水陷落柱突水淹井问题,综合治理技术的研究和应用具有重要的意义。

一、导水陷落柱的形成原因和评估方法:1.导水陷落柱的形成原因:导水陷落柱的形成通常与以下因素密切相关:(1)煤层顶板岩性:顶板岩性差、脆性强的煤层易发生导水陷落柱现象。

(2)煤岩层位:煤岩层位厚度、岩性的不均匀性和变异性增加了导水陷落柱的发生概率。

(3)开采工艺:开采方法、采场支护方式等均会影响导水陷落柱的形成。

2.导水陷落柱评估方法:(1)地震勘探技术:通过地震波在地下的传播特点,识别出潜在的导水陷落柱位置。

(2)岩石力学性质测试方法:利用岩石力学性质的测试结果,评估岩层的稳定性,进而判断导水陷落柱的发生风险。

(3)无人机遥感技术:利用无人机携带的传感器设备,获取矿区内部拍摄的高清图像和视频,结合图像处理技术和遥感技术,识别出导水陷落柱的迹象。

二、导水陷落柱突水淹井治理技术:1.导水陷落柱治理技术:(1)导水陷落柱处的支护:采用高效的支护方式,如锚杆和喷浆等,加固导水陷落柱处的岩层,增强其稳定性。

(2)引导水流:通过导流隔断工程,引导地下水流向特定的方向,避免导水陷落柱发生。

2.突水淹井治理技术:(1)堵水:采用人工堵水措施,如高效堵水材料堵洞等,迅速堵住爆破和导水陷落柱处的突水口。

(2)排水:通过设置排水井、打井和抽水设备等,迅速将水排入矿井外。

三、导水陷落柱突水淹井综合治理技术实例:以下是一个导水陷落柱突水淹井综合治理技术的实例:1.导水陷落柱的形成原因与评估:通过地震勘探技术识别出导水陷落柱的位置,并采集岩石力学性质测试数据,评估导水陷落柱的稳定性。

2.导水陷落柱治理技术:通过锚杆和喷浆等支护措施,加固导水陷落柱处的岩层,并设置导流隔断工程,引导地下水流向特定方向。

矿井地质学陷落柱嘟嘟

矿井地质学陷落柱嘟嘟
第三阶段:第一层溶洞继续坍塌扩 大.上覆非可溶性岩层塌陷。形成岩 溶陷落柱,当地壳继续上升,地下水 位继续下降时,第二层溶洞也可能开 始坍塌、这样,两层溶洞坍塌连接起 来,使非可溶性岩层塌陷更深。
1.1 陷落柱的概念与基本特征
真空吸蚀说,徐卫国 (1972)
在相对密封的承压岩溶网络地下水中,由于 地下水的排泄或地壳局部的升降等,引起岩 溶腔内地下水大幅度下降,当水位低于岩溶 腔口表面,即岩溶腔内水体由承压转为无压 时,在岩溶腔内水面与岩溶盖层之间出现空 穴,即岩溶空腔。逐渐增大的岩溶空腔必定 转化为低气压状态,形成真空腔(或称负压 腔),在真空腔内不断下降的水面犹如巨型 吸盘,强有力的抽吸着上面岩层向下塌落, 最终形成陷落柱。
1.1 陷落柱的概念与基本特征
循环说,王锐 (1982)
第—阶段:为于水平循环带成虹吸循 环带的岩溶洞隙逐渐形成并扩大,产 生顶板和两侧岩层塌陷,形成十分复 杂的溶洞。
第二阶段:由于地壳的上升,溶洞继 续扩大上升,地下水向下运动,沿着 裂隙进一步加深,且在深部形成第二 层溶洞。开始了第二循环、以后还可 以出现第三循环、第四个循环
(5)陷落柱锥形体的中心轴与岩层层面近似垂直。因此, 在倾斜岩层里陷落柱也发生歪斜,在水平的投影图上,各 煤层的陷落柱范围并不是完全地重叠。
陷落柱柱面特征
陷落柱中心轴变化示意图
1.2 陷落柱分类
时代
• 古陷落柱和现代陷落柱
含导水性
• 不导(含)水陷落柱:既不含水又不导水。 • 含水陷落柱(充水陷落柱):柱内裂隙充水 • 导水陷落柱:导通陷落柱基底灰岩水。
2.1 “中间层”综合水文地质试验
所谓“中间层”指开采煤层与奥灰之间的
薄层灰岩(或砂岩)含水层,由于导水陷落柱

工作面过陷落柱安全生产技术探讨

工作面过陷落柱安全生产技术探讨

工作面过陷落柱安全生产技术探讨近年来,随着我国经济的快速发展,在建筑施工及其他领域,高空需要作业人员的场所越来越多,因此,安全问题变得尤为重要。

工作面过陷落柱是指在作业中出现的一个困境:当工人需要站在某个面部进行操作时,没有足够的支持处。

而面过陷落柱的出现,增加了高处作业的危险性,制定相应的安全措施正迫在眉睫。

一、关于工作面过陷落柱的危害1.工作面过陷落柱的危害工作面的高处作业是一项高风险的工作,如果不掌握正确的安全技术,就很容易发生事故。

工作面过陷落柱是高处作业的常见问题之一,其危害主要表现在以下几个方面:(1)安全保障不充分:在某个高处作业时没有足够的支持处,很容易发生坠落的事故。

(2)维护成本高:在处理工作面过陷落柱时需要引进高额的安全设备,如护栏和自升式台裁等,这将增加企业的维护成本。

(3)工期延误:在施工过程中处理工作面过陷落柱需要花费大量的时间和精力,这可能导致施工延误,影响企业利润。

2.高处作业安全意识在高处作业安全意识方面,应该加强员工的安全教育。

特别是每个施工工人,在进行高处作业前都需要理解风险,并遵循关于高处作业方面的有关政策法规。

只有提高工人的安全意识,才能有效地降低工作面过陷落柱的风险。

二、如何防止工作面过陷落柱为了防止工作面过陷落柱的危害,我们需要采取如下安全措施:1.引入适当的设备在高处作业中,企业必须使用适当的设备。

例如,设置护栏可以在有限的空间内提供必要的支撑,防止工作过程中的不稳定,从而降低高处作业的危险。

2.使用自升式台裁自升式台裁是一种非常有效的设备,它在高处作业时,可以提供更好的支撑。

使用自升式台裁能够保证工人的安全,提高工作效率,减少工作面过陷落柱造成的风险。

3.科学合理的施工计划在施工计划设计中,应该充分考虑高处作业的风险,为每个工作面规划一个合理的安全方案。

如不必要,经过权衡和判断,可以将工作面从高处作业更改为其他更安全的姿势,从而减少工作面的高风险作业。

陷落柱的综合探查及治理技术

陷落柱的综合探查及治理技术

陷落柱的综合探查及治理技术摘要陷落柱特别是强导、含水陷落柱对煤矿生产有巨大危害性,往往造成淹井停产。

为了避免矿井在回采过程中发生因误揭陷落柱而导致的安全事故,就必须在工作面回采前探查清工作面内是否存在隐伏的陷落柱。

东庞矿2701工作面在回采前通过井下综合物探探查确定一隐伏地质构造异常体K1,根据综合物探所圈定的异常区又进行了两次钻探验证,由钻探验证结果证实了该地质构造异常体为无水陷落柱。

为了确保2701工作面的安全生产,又对该陷落柱进行了注浆加固,通过5个钻孔共注浆48.5t。

关键词陷落柱;地质构造;物探;钻探;注浆1 工作面概况2701工作面位于东庞矿一水平(-300m水平)七采区最上部,工作面底板标高介于-200m~290m之间,工作面走向长约1096m,倾斜长约141m,工业储量93.6万吨,可采储量87.1万吨。

工作面内地质条件较复杂,掘进过程中共揭露断层17条,其中大于1m断层有5条;工作面发育4处冲刷带,冲刷带宽度6m左右,长度约30m~100m,厚度约1m左右。

2 陷落柱的探查2.1 井下综合物探探查掘进完成后,结合该工作面实际情况,利用井下无线电波坑透、幅频电透视手段进行了综合物探探测。

本次综合物探工作,共完成无线电波坑道透视1130m、幅频电透视700m。

探测结论如下:1)井下坑透圈定2701工作面两处地质异常区(K1、K2),其中K1分析为一隐伏地质异常体,K2为上巷85#附近揭露断层QF10在工作面内的延伸反映;2)幅频电透视圈定2701工作面外段两处水文异常区(FP1、FP2),其中FP2应作为重点防水区域。

(见表1“2701工作面综合物探异常区一览表”)。

2.2 井下综合物探异常区的验证针对幅频电透视圈定的水文异常区FP1、FP2,在-300南翼运输大巷共施工了3个底板钻孔对其进行了探查,累计进尺334m,探测结果显示异常区无水文异常。

针对坑透异常区圈定的地质异常区K1、K2,在工作面圈出后,在上巷自切眼开始每20m施工了1个煤层孔对工作面内部构造及坑透异常区进行了探测,共计施工煤层孔68个,累计进尺7700.33m。

华北地区岩溶陷落柱形成原因与预测

华北地区岩溶陷落柱形成原因与预测

华北地区岩溶陷落柱形成原因与预测华北地区岩溶陷落柱形成原因与预测【摘要】阐述了华北地区岩溶陷落柱的成因,并对其特征进行了总结,提出了陷落柱的预测方法【关键词】陷落柱;成因;特征;预测我国华北地区有着丰富的煤炭资源,岩溶陷落柱在华北地区煤田广泛发育和分布,不仅使煤层塌陷在一定范围内失去开采价值,减少煤炭储量,缩短了矿井服务年限;而且还对井巷工程的布置和施工,采煤方法和采掘机械的选择增加困难;更重要的是它往往沟通含水层,,把奥陶系灰岩水引入矿井,威胁到矿井的安全生产。

因此分析研究华北地区岩溶陷落柱的成因与发育规律,对煤矿的安全生来说来说具有重要的意义。

1.华北地区陷落柱的形成原因所谓陷落柱,是指煤系地层下部的易溶岩层,经地下水的强烈溶蚀,形成了大量溶洞,从而引起上伏岩层失稳,向溶蚀空间冒落、塌陷所形成的筒装柱体。

其发育必须具备四个条件:一是煤系或其下伏地层中含有可溶性岩层;二是含煤区域内,发育有良好的地下水通道;三是地下水交替循环快,排泄流畅,具有良好的地下水动力条件;四是具有丰富的地下水资源。

可溶岩的存在是岩溶形成的物质基础。

可溶岩是指碳酸盐类的岩石与水相互作用溶解于水而得名。

可溶岩的纯度愈高,其可溶性愈强,岩溶愈发育,溶洞大而集中,典型的岩溶形态发育完善。

相反,可溶岩的纯度愈低,则不易形成岩溶。

地质构造是促进可溶岩溶解与冲蚀作用加速进行的重要条件。

由于地质构造破坏了岩石的完整性,增加岩石的渗透性能,扩大了水与岩石的接触可溶机会,使水流具有了良好的通道,加强了岩溶发育程度。

一般而言,断层附近和褶曲轴部,构造裂隙发育,岩石的透水性好,因而岩溶最为发育。

这是由于断层破坏了岩层的连续性和完整性,加强了地下水的循环交替,并使具有溶蚀能力的水与可溶岩石的接触而不断扩大,加快了对可溶岩的溶蚀所致,因此说地质构造不仅控制岩溶的发育强度和深度,而且控制岩溶发育的方向和部位。

地下水交替循环是岩溶形成的基本动力。

地下水循环且带有溶蚀物质流向排泄区,由于水不断循环,裂隙逐步扩大,水流通道加宽,水速加大,溶蚀不断扩大,形成了岩溶洞穴,甚至地下暗河,为陷落柱的形成创造了条件。

煤矿井下陷落柱成因及预防措施的分析与探讨

煤矿井下陷落柱成因及预防措施的分析与探讨
M i n e s
L I U Ga n g
( C o a l Ge o l o g i c a l R e s o u r c e s B u r e a u , S h a n x i Co a l I n d u s t r y Of f i c e , T a i y u a n 0 3 0 0 4 5 , S h a n x i , Ch i n a )
0 引言
陷落 柱 主要 分 布 于石 灰 岩地 带 ,是 可 溶 岩层 被 水 流 侵蚀 后 塌 陷形 成 的 ,在塌 陷过 程 中 ,岩 层 受 重力 影 响下 坠 ,使得 塌 陷 的岩 层形 成 了一 个 柱状 体 ,所 以被 称 为 陷落 柱 。 陷落柱 的形成 不是 一 朝 一夕 的 ,而是 随 着 水 流对 可 溶 岩 的侵蚀 逐 渐形 成 的 。 由于 陷落 柱是 矿 层 上 层 的岩 塌 陷形 成 的 ,所 以陷落 柱 中的岩 石 构成 复 杂 ,排列 混 乱 。对 于煤 矿井 下 的 开采 工 作来 说 ,不仅 是 一 个安 全 隐 患 ,也是 一个 进 度 障碍 。煤 矿 事 故 中的 水害 和瓦斯 爆 炸 ,都是 通 过 陷落 柱 引起 的 。所 以 ,对 煤 矿 井 下 陷落 柱 的成 因及 预 防措 施 的分 析 与探 讨 显得 尤为重要 。
2 0 1 7年第 1 期 ( 总第 1 3 6 期)
E N E R G Y A N D E N E R G Y C O N S E R V A T 1 0 N
红 濠 与

2 0 1 7 年 1 月
煤矿 井下 陷落柱成 因及预 防措施 的分析 与探讨
刘 罡
( 山西省煤炭工 业厅煤炭资源地质局 ,山西 太原 0 3 0 0 4 5 )

陷落柱

陷落柱

3、陷落柱的观测 (1)煤岩层特征 观察内容
围岩的岩性、产状,断裂构造的发育情况; 煤层及顶。 底板特征。
主要特征 倾角增大,裂隙呈弧形; 煤质松软、光泽变暗; 出现水锈
(2)柱面特征 观察内容
柱面的平坦、倾斜情况; 柱面的倾向、倾角; 面上特征。 主要特征 高角度凹凸不平的倾斜面; 面上有煤粉、水锈、岩屑、软泥; 柱面与巷底交线呈弧形。
(2)陷落柱井下特征 A、柱面特征: 柱面的垂直剖面为两 条折线。 不规则状,例如坚硬 岩石呈突出状、松软岩 石呈凹陷状。 平面形状为一封闭曲 线。
B、柱体特征
多为较新地层碎块或第四纪松散沉积物充填;
柱内岩块混杂,分选差、棱角分明,若被胶结, 则为地史时期陷落柱;若松散,则为现代所形 成。
二、陷落柱的观测和研究
二、陷落柱的观测和研究 1、井下遇陷落柱前的预兆 (1)产状发生变化:塌陷牵引作用向中心倾斜。
(2)小断层增多:多为向陷落柱中心倾斜的正 断层。
(3)裂隙增多:裂隙走向平行柱面切线方向, 裂隙面向陷落柱中心倾斜。
(4)煤质氧化:光泽变暗,水分增多,强度降 低。
(5)涌水量增大:陷落柱穿过含水层起了通道 作用。
看陷落柱内岩块性质大 小排列和层位时代
看陷落柱周围煤岩层产 状变化
看陷落柱与巷道底面的 交面线
定陷落柱的形状
定陷落柱的规模大小
定巷道绕过或穿过陷落 柱的距离 定处理陷落柱的措施
三、陷落柱的探测
1、钻探:回采工作面内探测,目前常用手段。
2、巷探:小断面的巷道。 3、物探:
仪器:无线电波坑道透视仪-----坑透仪 原理:陷落柱对无线电波吸收强烈 (1)同步法:发射机与接受机同步移动。 (2)定点法:发射机固定,接受机逐点记录。

安全技术之导水陷落柱防治措施

安全技术之导水陷落柱防治措施

强化防水煤柱的设计与管理
总结词
通过强化防水煤柱的设计与管理,可以有效地防止导水陷落柱的发生。
详细描述
防水煤柱是隔离地下水与开采煤层的垂直隔离体,通过合理设计防水煤柱的尺寸 、位置,并加强防水煤柱的管理,确保其稳定性与可靠性,可以有效地防止导水 陷落柱的形成。
地下水治理与保护
总结词
对地下水进行治理与保护,可以降低导水陷落柱对地下水的影响。
03
CATALOGUE
导水陷落柱的预测方法
基于数学模型的预测方法
线性回归模型
通过线性回归模型,根据已知的 水文地质条件、岩石力学性质等 数据,建立导水陷落柱发生与不
发生的概率预测模型。
支持向量机
利用支持向量机算法,构建导水陷 落柱的分类预测模型,根据输入的 特征向量,输出导水陷落柱发生的 可能性。
水文地质条件
地下水位
导水陷落柱的形成与地下水位下降有 密切关系,水位下降导致岩石溶蚀作 用增强。
地下水流动
地下水流动有助于溶蚀作用的进行, 进而形成导水陷落柱。
开采技术条件
采煤方法
采煤方法的选择对导水陷落柱的形成有较大影响,如采用长 壁式开采方法,采动影响下易引发导水陷落柱。
采深采厚比
采深采厚比越大,对地层的影响越大,越容易形成导水陷落 柱。
利用边界元方法,对导水 陷落柱进行数值模拟,结 合实际工程地质条件,预 测导水陷落柱的发生。
基于人工智能的预测方法
决策树
通过决策树算法,根据已 知的导水陷落柱数据,建 立分类预测模型,预测导 水陷落柱的发生。
支持向量回归
利用支持向量回归算法, 构建回归预测模型,根据 输入的特征向量,输出导 水陷落柱发生的概率。
随机森林

陷落柱的形成与危害

陷落柱的形成与危害

陷落柱的形成:岩溶是发育分布在石灰岩地层中,由流动的地下水进行长期的溶蚀作用而形成的。

在石灰岩中古代溶洞非常发育,由于地下水的不断溶蚀、洞穴越来越大。

在地质构造力和上部覆盖岩层的重力长期作用下,有些溶洞发生坍塌,这时覆盖在上部的煤系地层也随之陷落,于是煤层遭受破坏。

由于这种塌陷呈圆形或不甚规则的椭圆形柱状体,因此叫陷落柱。

主要特征1.地貌上陷落区的形状一般为椭圆形或者是扁圆形的陷落盆地。

外围的岩层产状正常而连续,盆地中常常被不同地层的岩煤的碎块填充,无层序,混乱堆积。

2.陷落柱的总体形态一般是上小下大的不规则椎形,个别地方也有上下一样的圆柱状。

它们在水平切面上多呈椭圆和扁圆形,直径大小不一。

3.陷落柱的岩石棱角分明,形状不规则,排列紊乱,大小混杂,为粘土充填粘结。

如在某一层位观察陷落柱的岩块特征,可以发现它们都是来自同一层位上的各个岩层和煤层。

4. 陷落柱与围岩的接触界面多呈现出不规则的锯齿状,界线明显,接触面的角度是上大下小,一般在50°---85°度之间,75°最常见,接触处的围岩产状基本正常,接触带的煤层以及顶底板一般无牵连现象,接近陷落柱3---5米时,岩层裂隙发育,煤层十分破碎,有时可以见到落差不大的小正断层,断层的走向与柱体相切,倾向柱体。

在陷落区的边缘地带有的柱内干燥无水,如峰峰煤矿,有的有淋水头和小细流,如阳泉煤矿。

瓦斯的涌出量增大,比正常的区域要高出2—3倍。

5. 陷落柱锥形体的中心轴与岩层层面近似垂直。

因此,在倾斜岩层里陷落柱也发生歪斜,在水平的投影图上,各煤层的陷落柱范围并不是完全地重叠。

陷落柱形成过程主要影响和危害在陷落柱比较发育的地区,煤系地层中的煤层及其周围的岩石常遭到严重的破坏,给煤矿生产造成了很大的困难,主要表现在以下几个方面:1. 破坏可采煤层,减少煤炭储量.由于陷落区的煤层遭到破坏而失去可采价值,使井田内的储量大大的减少。

造成缩短矿井服务年限和巷道提前报废的严重后果。

煤矿井下陷落柱成因及预防措施

煤矿井下陷落柱成因及预防措施

浅谈煤矿井下陷落柱成因及预防措施摘要:煤矿井下陷落柱对于矿井采煤作业的影响和危害比较大,因而找出陷落柱的成因并制定针对性的预防措施是煤矿企业和管理机构所关注的话题。

文章从可溶性岩层的发育、地下水的循环冲击和溶洞的塌陷等方面对煤矿井下陷落柱的成因进行了分析,归纳煤矿井下陷落柱的危害,并对如何防止陷落柱的危害发生提出了建议和措施。

关键词:煤矿矿井;陷落柱;煤矿安全;卡斯特洞穴;无碳柱中图分类号:td163 文献标识码:a 文章编号:1009-2374(2012)22-0123-031 概述陷落柱一般分布在石灰岩地带,它是由于溶洞在地质变化过程中的塌陷而形成的。

溶洞由于地质构造力和岩层自身的重力作用会发生塌陷,塌陷过程中溶洞上层的煤系地层也陷落,这种情况下的塌陷物由于呈现出柱状体形状,因此被形象地称为所谓的(煤矿井下)陷落柱。

如图1所示,陷落柱的形成过程是逐渐发生的,在形成之后,陷落柱在地表一般会变现为椭圆形的盆地,并且陷落柱的岩石排列混乱,与粘土相互包裹,中心轴与周围土地岩层呈倾斜相交(一般为75°交角)。

因此,陷落柱对于煤炭开采地下作业是一个安全隐患和进度障碍。

在煤矿井下,陷落柱内部及周围岩层破碎、渗水严重,从而增加发生积水内灌、塌方和瓦斯爆炸等矿难的风险。

所以,做好煤矿井下陷落柱成因的分析并在此基础上做好预防措施的制定和落实是煤矿安全工作的重中之重。

2 煤矿井下陷落柱的成因分析陷落柱多数形成于地质历史时期,是可溶性岩体(即岩层)在岩层重力和煤矿矿层重力等多种力的作用下塌陷而成的,通常也叫做“岩溶陷落柱”。

一般来说,陷落柱的形成与岩溶的发育有着直接的关系,而岩溶的发育离不开以下几个地质条件:2.1 可溶性的岩层或者矿层可溶性岩层随着时间的推移会逐渐消融进而具备塌陷的可能性,所以可溶性的岩层或者矿层的存在是岩溶形成和发育的地质基础。

一般来说,可溶岩包括白云岩、石膏(硫酸盐类)和碳酸盐类石灰岩等。

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陷落柱的成因、危害及其勘察预测钱学溥(国土资源部)摘要:文章探讨了有关陷落柱成因3种主要的假说,叙述了我国最严重的3起陷落柱突水事故。

根据多数地质工作者支持的“膏溶说”及实践的经验,文章论述了陷落柱的勘察和预测。

关键词:陷落柱;成因;危害;勘察预测一、陷落柱的成因陷落柱在世界其它各地少有发现,在我国,则是一种比较发育的地质现象。

陷落柱分布在煤系地层中,高度可超过500米,直径多在20米至200米,组成陷落柱的块石,是上覆地层的岩石。

陷落柱分布的密度,一般是0.2~2个每平方公里,在阳泉最大密度可达100个每平方公里。

陷落柱广泛分布在我国的山西、陕西、内蒙、河北、河南、山东、安徽、江苏、辽宁、北京市和重庆市的煤田中,全国发现的陷落柱总数约有6000个。

关于陷落柱的成因有许多假说,主要有“溶洞说”、“膏溶说”、“真空说”。

1、1944年,日本小贯义男提出“溶洞说”,认为陷落柱是奥陶系石灰岩溶洞塌陷形成的产物。

这种假说难以接受:首先,在陷落柱最为发育的山西,看不到奥陶系地层发育有大型垂直的溶洞。

其次,奥陶系上覆有煤系地层,奥陶系承压水水平流动,不可能形成大型垂直的溶洞。

2、1960年,钱学溥提出“膏溶说”。

这种假说认为:奥陶系中统峰峰组石灰岩中,赋存有厚度大于30米的硬石膏(已被1976年,山西省沁水盆地石油普查钻探等所证实)。

地壳不断地上升,当硬石膏层被抬升至距地面1500米左右,在地下水的作用下,硬石膏(CaSO4)水化形成含水石膏(CaSO4∙2H2O)(简称石膏)。

硬石膏水化变成石膏(已被1959年,山西省阳泉市供水水文地质详查钻探所证实)体积膨胀了55.6%。

体积巨大具有可塑性的石膏,沿着破碎带的交线挤入上覆的岩层。

石膏的溶解速度是石灰岩、白云岩的5~10倍。

这种柱状的石膏体不断被地下水溶蚀,上覆岩层塌陷充填形成了陷落柱。

四川盆地地下深处三叠系中统雷口坡组地层中,赋存有厚度大于30米的硬石膏层(已被大量的石油钻探所证实),在重庆市、合川县,三叠系中统雷口坡组上覆的须家河组煤系地层中,同样也发现了大量的陷落柱。

3、1978年,徐卫国提出“真空说”。

这种假说认为:地下水穿过溶洞流动,形成真空,在真空吸附的作用下,上覆地层塌陷形成了陷落柱。

这种假说难以成立:第一,地下水可以穿过溶洞,空气当然也可以进入溶洞,难以形成真空的溶洞。

第二,即使形成了真空的溶洞,其负压最大也只相当于大气的压力,也就是1.03千克每平方厘米,这样小的负压力,肯定不足以形成几百米高的陷落柱。

4、2005年,贺可强、王滨、杜汝霖著《中国北方岩溶塌陷》,称陷落柱的形成机制,目前仍处于探索阶段,其中1960年钱学溥提出的“膏溶说”得到较多地质工作者的支持。

二、陷落柱的危害陷落柱的存在,不仅减少了煤炭的储量,影响了煤炭的机械化生产,并且可能构成导水的通道,造成严重的突水事故。

在我国,突水量较大的陷落柱约有50个,突水量一般是0.1~2立方米每秒,最大可达34立方米每秒。

其中突水量最大的是河北唐山范各庄煤矿、安徽淮北煤田任楼煤矿、内蒙古乌海市骆驼山煤矿,其突水量都远远大于知名的南非德律芳天金矿6立方米每秒的涌水量,造成了淹井停产、人员伤亡和重大的经济损失。

1、1984年,河北唐山范各庄煤矿9号陷落柱突水,陷落柱高大于250米,顶部有32米空洞,最大突水量34立方米每秒,殃及附近5座矿山,遇难矿工11人。

参加处理的人员有3500人,用时750天。

共施工灌浆钻孔37孔,进尺34303米,注入水泥68569吨,注入骨料30950立方米。

该突水事故,造成的直接经济损失达5亿元。

2、1996年,安徽淮北煤田任楼煤矿陷落柱突水,陷落柱高大于450米,陷落柱已发育至第四系地层,最大突水量10立方米每秒。

参加处理的人员有200人,用时202天。

共施工灌浆钻孔13孔,进尺5543米,注入水泥15032吨,注入骨料130立方米。

该突水事故,造成的直接经济损失达1.2亿元。

3、2010年,内蒙古乌海市骆驼山煤矿陷落柱突水,陷落柱断面呈椭圆形,长轴6米,最大突水量18立方米每秒,遇难矿工31人。

由于突水十分猛烈,少数矿工被来水拍到坑道壁上,肢体破碎,十分惨烈。

该突水事故,造成的直接经济损失有5千万元。

治理该突水的陷落柱,参加处理的人员有100人,用时60天。

共施工灌浆孔10孔,进尺4200米,注入水泥120000吨,注入骨料400立方米。

2005年,《骆驼山煤矿煤炭资源储量核实报告》送交国土资源部矿产资源储量评审中心评审。

该矿所在的桌子山煤田没有发现过陷落柱,奥陶系地层不发育,各矿矿井涌水量也不大,报告认定该矿水文地质条件简单,也没有提到陷落柱问题。

评估师钱学溥根据奥陶系的沉积旋回,在评审意见书中,第三节建议的第一条,写到“陷落柱可以构成奥陶系承压岩溶地下水的充水通道……”。

可惜这条建议没有受到矿方的重视,2010年,发生了重大的矿难。

三、陷落柱的勘察和预测陷落柱是不能实验复制的地质体,只能采取“排除法”推断它的成因。

目前“膏溶说”得到较多地质工作者的支持,我们根据这个假说以及大量的实践经验,论述陷落柱的勘察及预测如下:1、区域调查——与陷落柱形成有关的厚层石膏,应该是海相的化学沉积,或是海水蒸发的产物,它的分布面积比较大,可能有数千乃至数万平方公里。

根据“膏溶说”,陷落柱的分布具有区域性的特点。

在我国,寒武奥陶系膏溶陷落柱大体是以山西太原、阳泉为中心,向四周的发育逐渐减弱。

因此,在煤田的勘查阶段,必须认真调查研究附近煤矿陷落柱发育的情况。

在陷落柱发育的地区,除隐伏的陷落柱以外,在剥蚀的作用下,地表也可以直接观察到陷落柱中充填的碎石。

这些碎石易于风化,往往在地表形成低洼的浅坑。

2、根据“膏溶说”,地下深处赋存有厚层的硬石膏,是陷落柱形成的必要条件。

在我国,已知煤系地层下伏石灰岩层中,赋存有硬石膏层的有:(1) 1957年,在四川盆地施工的石油普查钻孔,揭露地下3000米以下深处,三叠系中统雷口坡组石灰岩中,赋存有硬石膏,厚度大于30米。

四川省合川县全济煤矿、重庆市南江等煤矿揭露的陷落柱,推测与上述硬石膏层有关。

(2) 1975年,山西沁水盆地施工的石油普查钻孔,揭露地下1000米以下,奥陶系中统峰峰组石灰岩中,赋存有厚层的硬石膏,揭露硬石膏厚度大于10米。

山西太原市、灵石县石膏普查钻孔揭露奥陶系中统峰峰组石膏厚度大于30米。

在山西、陕西、河北、河南、山东、安徽、江苏、北京等地,煤矿中揭露的数以千计的陷落柱,推测都与奥陶系中统峰峰组厚层硬石膏有关。

(3) 2005年,内蒙古伊金霍洛旗施工的岩盐普查钻孔,在地下3200米深处奥陶系下统马家沟组,揭露硬石膏层厚度大于40米。

内蒙古准格尔煤田窑沟、牛连沟煤矿发现有陷落柱,该矿地下没有奥陶系中统峰峰组地层,其陷落柱的形成,可能与当地地下深处奥陶系下统马家沟组硬石膏层有关。

内蒙古乌海市骆驼山煤矿,地下没有奥陶系中统峰峰组地层,2010年,发生严重的陷落柱突水事故,其陷落柱的形成,可能也与当地地下深处奥陶系下统马家沟组硬石膏层有关。

安徽淮南煤田地下没有奥陶系中统峰峰组地层,其陷落柱的形成,可能也与当地地下深处奥陶系下统马家沟组硬石膏层有关。

(4) 2010年,在辽宁省辽阳市进行石膏矿的勘探,在地下1000米左右的寒武系下统馒头组地层中,揭露有硬石膏层7层,单层最大厚度7米。

辽宁省辽阳市、本溪市发现的一些陷落柱,可能与上述的寒武系下统硬石膏层有关。

(5) 相反,贵州二叠系茅口灰岩没有硬石膏夹层,其上覆龙潭组煤系地层也没有陷落柱发现。

新疆没有厚层的石灰岩,开采侏罗系煤层也没有陷落柱发现。

在内蒙乌审旗开采的是侏罗系煤层,该煤层距离下伏的奥陶系石灰岩超过一千米,当然也不会受到陷落柱的威胁。

3、沉积旋回——石膏是海相沉积旋回的产物,比如我国北方的奥陶系地层,可以分为3组8段,说明奥陶系有3个沉积旋回。

每个完整的沉积旋回都有沉积碳酸盐(石灰岩、白云岩)---硫酸盐(石膏)---氯化物(岩盐、钾石盐)的规律。

石膏很容易被水溶解,除了山西太原、阳泉、灵石地表可以看到奥陶系残留的石膏以外,我国其它各地地表都看不到古生界地层残留的石膏。

硬石膏层是石灰岩沉积旋回后期的产物。

因此,如果发现有沉积旋回的迹象,比如有白云岩、白云质页岩、角砾状石灰岩、泥灰岩、页岩、石英砂岩等岩层,那么地下深处就有赋存石膏层的可能,当地就不能排除出现陷落柱的可能性。

4、角砾状石灰岩——角砾状石灰岩有两种,一种是同生的角砾状石灰岩,比如我国北方的寒武系竹叶状石灰岩,它的角砾比较小,是在石灰岩沉积时一起形成的。

另一种是后生的角砾状石灰岩,比如我国四川三叠系中统雷口坡组角砾状石灰岩,角砾的直径可以达到1米,厚度可达40米,这种角砾状石灰岩就是厚层石膏层溶解后,石灰岩岩层塌陷形成的产物。

在我国北方的奥陶系中统峰峰组地层中,同样可以见到这种后生的角砾状石灰岩。

如果在地表或地下见到这种“膏溶角砾状石灰岩”,发现陷落柱的可能性就比较大。

5、地质构造——硬石膏水化形成石膏,体积膨胀55.6%,在地层的压力下,体积巨大具有可塑性的石膏向上冲入上覆的地层,石膏被地下水溶蚀后塌陷形成了陷落柱。

通过实践总结,可以认识到:(1)岩层平缓,发生陷落柱的可能性比较大;岩层倾角较大,石膏可能沿着层面流失,形成陷落柱的可能性比较小。

(2)在平缓折曲的背斜顶部和向斜的翼部,张节理比较发育,陷落柱的密度相对较大。

(3)断层发育的地区,石膏可能沿着断层面流失,形成陷落柱的可能性比较小。

(4)岩浆岩发育的地区,受到岩浆岩高温高压的影响,形成陷落柱的可能性比较小。

(5)下伏石灰岩赋存的硬石膏层厚度越大,产生陷落柱的密度和尺度也越大。

(6)在大型构造盆地的腹部,如四川盆地的腹部、山西沁水盆地的腹部,地下水处于滞留的状态,硬石膏没有水化形成石膏,当然也不会形成陷落柱。

6、水文地质(1)从地文期的角度考虑,陷落柱形成的时代是从中新世直到近代,只有形成时代较新,约占总数1~2%尚未固结的陷落柱,才具有导水的作用。

在缺水的太行山石灰岩山区,有出露地表面积较大的陷落柱,其中的土砂和碎石一般是相对的隔水层,往往赋存有少量的地下水,每天可以开采5~30担地下水,是当地宝贵的饮用水源。

(2)陷落柱的形成与地下水的活动有关,在大型构造盆地的腹部,地下水处于滞留的状态,地下水多属于氯化物水,矿化度多大于10克每升,这一地带不可能有陷落柱产生。

在接近盆地边缘的地带,石灰岩埋深在1500米左右,例如重庆附近10多处温泉,地下水属于饱和的硫酸钙水,矿化度2克多每升,是典型的与石膏溶解有关的温泉,可以名为石膏温泉,这一地带是陷落柱正在形成的地带。

在盆地的边缘地带,石灰岩埋深小于1500米,地下水属于重碳酸盐水,矿化度小于1克每升,是可能存在陷落柱的地带。

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