岩溶陷落柱对煤矿的影响与处理措施

２．４ 陷落柱对煤矿安全生产造成影响
陷落柱附近煤层顶板一般较为破碎 ! 容 易 发生 冒顶 ( 片 帮事 故) 高瓦斯矿井在接陷落柱处工作面瓦斯涌出量可能急剧增 大 ! 管理疏忽易发生瓦斯事故 ) 带压开采的矿井 ! 遇导 水 陷落 柱 时可能发生矿井突水事故 % 有的煤矿突水事故 ! 就是 奥陶 系 岩溶 强含水层高压承压水经导水陷落柱溃入矿井 %
１．２ 柱体及附近岩层特征
陷落柱内为来自于围岩层位之上岩层的岩石 碎块 堆 积 ! 大 小 悬殊 ! 棱角明显 ! 杂乱无章 % 一般陷落柱在形 成过 程中 要 穿过 一 些含水层 ! 地下水中的钙质和铁质在柱体与围岩分界面 上 有不 同 程度的沉积 ! 可呈现铁锈色或白色 % 形成时间长 的陷 落 柱 ! 柱 体 内碎石多被压紧并被粘土充填胶结 ! 而形成时间短 的 陷落 柱 ! 柱 体内多较松散 % 一般柱体外围堆积体力学性质较 弱 ! 而 越 向柱 体 中心 ! 堆积体力学性质越强 % 陷落柱附近岩( 煤层产状一般变化不大! 但节理较为发育! 接近陷落柱时煤层及顶板岩层破碎 ! 可出现煤的氧 化现 象 ! 有时 能见到向柱体中心倾斜的小正断层 %
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２．２ 影响正规采煤 ! 制约机械化作业
因陷落柱存在将引起工作面设备搬家和重开切眼 等 一系 列问 题 ! 在陷落柱发育的矿井 ! 很难布置机械化采 煤工 作 面 % 有 的煤 矿 ! 设计采用走向长壁综采机采煤法 ! 但因陷 落柱 极 为发 育 ! 综 采设备无法使用 ! 被迫改为炮采工作面布置 % 即便 如此 ! 回 采巷 道布 置 都不 能对 巷 道定 名编 号 ! 只能称为探巷! 随时可能因陷落柱 密集发育而造成废巷舍弃! 形成一个网采工作面有很大的难度 %
１ 陷落柱的特征 １．１ 基本形态
陷落柱一般呈上细下粗的锥柱状! 其中心轴有时是直线状! 有时是曲线状 ! 与陷落柱形成后发生的构造变动有关 " & １’ 平面特征 陷落柱与水平切面或岩层面相交所得分界线 的形 状 ! 称为 陷 落柱的平面形状 % 根据地面露出和矿井生产揭露陷 落 柱情 况 ! 多 数呈椭圆形 ( 似圆形 ! 也有长条形及不规则状 % 描述 陷落 柱 的大 小 ! 一般用其长轴和短轴长度表示 % 陷落柱发育常 受矿 区 断裂 构 造控制 ! 其长轴方向多与主要断裂构造延伸方向一 致 % 陷落 柱的 平面面积大小相差较大 ! 小的仅十余平方米 ! 大者 可达 数 万甚 至 十余万平方米 % 陷落柱在不同标高水平切面的中心点的连线称为 陷 落柱 的中 心轴或中心线 % 陷落柱的中心轴一般垂直于岩层面 ! 由于 褶皱 作 用造成岩层产状改变和同时存在的层问滑动的结果 ! 直接 导致 现 在的陷落柱中心轴倾斜甚至弯曲 % 掌握中心轴的 特点 ! 可以 预 测 煤层陷落的位置 % & ２’ 剖面特征 陷落柱在剖面上和围岩的接触面形状与被塌落岩 层 的力 学性 质 ( 裂隙发育程度有关 ! 多呈不规则曲线状 ! 接触 面与 水 平面 的 夹角多在 ５０ !￣ ８０ " 之间 % 从陷落柱的底部至塌落顶的距离 ! 称 为陷落柱的高度 % 塌落高度与陷落柱大小有关 ! 一般 陷落 柱平 面 积越大 ! 塌落高度也越大% 塌落高度大者可达数百米直达地表%
工程技术
岩溶陷落柱对煤矿的影响与处理措施
孙庆贵
& 鸡西市建设工程公司 ! 黑龙江鸡西 １５８１００ ）
［摘
要］ 本文主要阐述了陷落柱的成因特征及陷落柱对煤矿造成的损失 ! 提出了在煤矿生产中对陷落柱处理的措施 %
［关键词 ］ 矿井 ) 地质 ) 岩溶 ) 陷落柱
在煤系下部存在较厚的可溶性石灰岩的地区 ! 由于 地 下水 长 期对石灰岩的化学溶蚀作用! 在石灰岩层中形成大量的岩溶空 洞 ! 溶洞规模不断扩大 ! 洞顶岩层在重力及其他因 素诱 导 下向 下 坍塌" 与此同时! 地下水的活动又不断对塌落的岩石进行破坏! 以化学或机械方式进行搬运 ! 维持塌落空间 ! 使坍塌 由 下而 上不 断发展 ! 最终形成镶嵌于煤系中的碎石堆积体 $ #$ 岩溶陷落柱 % 常产状岩层对比加以判断 % 在沟谷两侧或人工剖面 上 ! 可以 看到 暴露的陷落柱破碎带 ! 通过对破碎带内碎石层位与周围 岩层 层 位 比 较及 两 侧同 一 层 位 岩 层 未 发 生 错 动 可 加 以 确 定 陷 落 柱 的 存 在 % 调查地表陷落柱的存在位置和范围大小 ! 可以推测井下 开 采煤 层 时陷落柱的情况 ! 对矿井生产具有积极的指导意义 %
３ 煤矿生产中对陷落柱的处理措施 ３．１ 设计阶段对陷落柱的处理
根据陷落柱的数目 ( 形状 ( 大小和分 布情 况 ! 合理 选择 巷 道 的布置和采煤方法 ! 尽可能将陷落柱留在设计的煤 柱内 ! 减 少煤 炭损失和降低陷落柱对生产的影响 %
３．２ 巷道掘进遇陷落柱后的和大小等确定处理措施
一般主要开拓巷道遇陷落柱后按原设计直接 强行 通 过 ! 但 要 加强航道支护 ) 工作面顺槽掘进遇陷落柱 ! 一般 是直 接 穿过 ! 也 可将回风顺槽绕陷落而过 ! 将陷落柱留在煤柱内 %
２ 陷落柱对煤矿造成的损失 ２．１ 破坏可采煤层 ! 减少煤炭储量
由于陷落柱直接造成煤层塌落及附近煤层顶板破 碎 需留 设煤 柱 ! 甚至由于陷落柱的密集发育造成大面积不可采 区 ! 导 致井 田 内煤炭储量减少 ! 矿井服务年限缩短 % 如山西汾 西 张家 庄煤 矿某 采 区 ! 预 计 可 采 储 量 ４５０ ｋｔ ! 可 采 期 ２ ａ ! 由 于 陷 落 柱 的 破 坏 ! 实际只开采了 ６ 个月 ! 采出煤量仅 ８ ０ ｋｔ ! 缩短了服务年限 %
１．３ 陷落柱的地面出露特征
出露地表的陷落柱! 由于柱体内堆积物与周围岩层力学性 质( 抗剥蚀能力的差别! 在地形上可成为丘状凸起或盆状塌陷! 可以通过柱体内来自围岩层位之上杂乱无章的碎石堆积 及 周围 正
３．３ 回采工作面陷落柱的处理
根据陷落柱出现的部位 ( 形状 ( 大小 和采 煤 方法 等因 素 ! 采 取缩短工作面或另开切眼等措施处理 %
２．３ 提高掘进率 ! 降低矿井效益
对陷落柱探测需施工大量的探巷及陷落柱密集发 育 易造 成工 作面巷道被迫报废等 ! 使矿井掘进工程量大幅增加 ! 造成 采掘 接 续紧张 ! 降低矿井生产效益 % 某矿井综掘工 作面 遇 一陷 落柱 ! 开 始认为陷落柱规模不大 ! 采用综掘机强行施工的方 法 处理 ! 结果 柱体外围岩石还可以被综掘机截割 ! 向里推进越来 越坚 硬 ! 在 两 次损坏截割刀具后被迫搬家 %