陷落柱常识

陷落柱常识

一、陷落柱的概念和成因

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柱状体，所以叫陷落柱。

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溶洞发育的地质条件:

(1)煤系可其下部地层中含有可溶性岩层,如石灰岩、石膏层、泥灰岩，这些岩层易被地下水溶蚀后形成溶洞。

（2）煤系地层分布区域内发育有断裂构造等良好的地下水通道。

（3）地下水源丰富，并且地下水中含有溶蚀性大的各种酸根，如CO2。

（4）有流畅的排泄口，地下水动力条件好，水的交替循环强烈，有较强的侵蚀“淘空”能力。

二、陷落柱的特征

（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。

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三、陷落柱出现前的预兆

（1）产状变化：在陷落过程中，由于牵引作用使围岩向陷落中心倾斜，倾角变化一般在4~6度，影响范围在10~20米。

（2）裂隙增多：在陷落过程中，周围煤岩层产生大量裂隙。走向平行柱面的切线方向，裂隙面向陷落柱中心倾斜。在软岩中较少。

（3）小断层增多：当裂隙增大，发生位移，伴生小断层，其走向延长10~20米，落差在0。5以内。都是向陷落叫心倾斜的正断层。

（4）煤质氧化：光泽变暗，灰分增高、强度降低。与地下水、影响范围、有关。（5）陷落柱穿过含水层，将地下水导入矿井。会发生突水。

四、井下遇陷落柱的观测

（1）柱体前的煤岩层特征：与柱体相接触部位的煤层及顶底板岩层产状会稍有变化，倾向柱体，倾角增大或减小，裂隙发育且常呈弧形。煤质亦有变化，光泽变暗，煤质松软，有水锈。

（2）柱面特征：一般为凹凸不平的高角度倾斜面，呈镶嵌状，测定与巷底交切弧线的弧度及方向。

用用已知弧长、弦长求圆的半径、弦所对的圆心角。L=θr/2π

①sin(θ/2)=d/2r②

sin(θ/2)= ③L/r=θ/2πsin(θ/2)④r- =井下实测弦对弧最大曲率点。如果大于计算圆的弧高，则半径小。反之则半径大。用于井下揭露近圆或椭圆陷落柱与理论圆半径比较后，预计陷落柱的大小。

（3）柱内特征：观察岩块的岩性、形状、大小及堆积极方式，进行塌陷物内岩性与钻孔岩性对比，判断陷落层位。

（4）利用用已有资料判断陷落柱的形状、大小及陷落柱的相遇位置。

五看：1、陷落柱的不规则柱面，2、充填物的性质和特征，3、煤岩层的产状变化情况，4、岩块的大小，排列，时代，5、煤层的交面线。

五定：形状、位置、部位，大小，距离，穿透，定措施。

四、陷落柱对煤矿生产的影响

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。

(2) 降低采掘效率，提高生产成本。在开拓主要运输巷道时，如集中运输大巷，总回风巷，上山巷道，下山巷道时遇到陷落柱，为避免巷道拐弯，便于运输和通风，一般情况下按照原设计施工，直接穿过陷落柱，给巷道的维护和顶板的管理造成很大困难，同时也增加了巷道的维护费用。此外，在回采过程中遇到陷落柱时，一般先采用巷道摸清陷落范围，然后采取措施进行回采。这样不仅影响采煤工作的正常进行而且降低了生产效率，给工作面运输、顶板管理和通风造成很大困难。

(3) 妨碍机械化采煤，影响正规生产。在陷落柱比较发育的地区，很难布置出内部无陷落柱的长壁回采工作面，如果在长壁回采工作面内包藏几个陷落柱时，将使采煤机组和液压自移掩体支架无法使用和通过。