岩溶陷落柱对煤矿的影响与处理措施
恒源煤矿岩溶陷落柱探防的关键举措创新
恒源煤矿岩溶陷落柱探防的关键举措创新摘要：恒源煤矿Ⅱ633工作面初采期间，突遇岩溶陷落柱灾害，导致工作面生产间断，若采用常规的陷落柱探防技术手段防治，将造成工作面停产数月、切眼重掘、综采设备重新拆、装、老空充填加固等众多工程，并将导致数千万元经济损失的严重后果。
为减小灾害的影响，降低损失，矿地测防治水技术人员提出了应对灾害的关键举措---强推硬过岩溶陷落柱的技术方案。
他们以严谨的数据分析、科学的专业论断、完善的应急预案和切实可行的举措，成功地消除了恒源3#岩溶陷落柱的重大突水威胁，避免了数千万元的重大经济损失，为矿井的安全有序生产创造了有利条件。
同时也为类似矿井灾害的防治，探索出了一条全新的水害防治技术方法。
关键词：岩溶陷落柱；突水；注浆加固；关键举措；评价1.矿井及工作面概述1.1恒源煤矿概况华北型煤田安徽恒源煤电股份有限公司煤矿（简称：恒源煤矿）位于安徽省淮北市濉溪县刘桥镇境内。
井田面积约19.1km2，矿井采用立井、主石门集中运输大巷开拓方式。
一水平标高－400 m，二水平标高－600m。
矿井设计年生产能力为60万t，经先后三期技改后，矿井实际生产能力达240万t/a，截至2018年底，矿井剩余可采储量3298.4万t。
恒源煤矿井处于华北板块南缘大吴集复向斜南部的次级褶曲土楼背斜西翼，总体为一走向北北东，向西北方向倾斜的单斜构造，次级褶曲较为发育，矿井地质构造较为复杂，已实际揭露3个岩溶陷落柱，煤层火成岩、天然焦、冲刷区均较发育。
井田主采二叠系下石盒子组4煤层及山西组6煤层，倾角一般3～15°，属稳定中厚煤层。
矿井水文地质条件复杂，在开采深部6煤时，主要受到6煤下伏石炭系太原组灰岩水的危害。
该含水层岩溶裂隙水丰富，井下钻孔揭露时，单孔涌水量最大达310m3/h以上，涌水量大且稳定。
1.2Ⅱ633工作面概况Ⅱ633工作面是恒源煤矿Ⅱ63采区的第二个工作面，同时也是建矿以来储量最大、埋藏最深的工作面，设计为综采面。
浅谈煤矿井下陷落柱的危害与处理
收稿日期:２０１８ ０１ ２４作者简介:温建忠(１９６８－)ꎬ男ꎬ山西平遥人ꎬ工程师ꎬ从事煤矿地质工作ꎮｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－２７９８.２０１８.０６.０３６浅谈煤矿井下陷落柱的危害与处理温建忠(汾西矿业集团高阳煤矿ꎬ山西孝义㊀０３２３０６)摘㊀要:文章介绍了可溶性岩层的发育和岩溶陷落柱的成因ꎬ以及陷落柱在煤矿生产过程中的危害ꎬ并结合煤矿井下生产作业活动ꎬ对各种情况下通过陷落柱的处理措施ꎬ进行了详细阐述ꎮ关键词:煤矿ꎻ井下ꎻ陷落柱ꎻ危害ꎻ处理中图分类号:ＴＤ７７１㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀文章编号:１００５ ２７９８(２０１８)０６ ００８３ ０２㊀㊀陷落柱的分布范围是石灰岩地带ꎬ由于石灰岩属于可溶性岩层ꎬ受夹杂着酸性物质的地下水冲刷时石灰岩就会产生溶洞ꎬ溶洞在侵蚀以及冲刷作用下不断扩大ꎬ上覆的岩层在地质构造力和重力的作用下发生塌陷ꎬ其上覆的煤系地层也随之塌陷ꎬ如此层层向上不断延续就会形成一个柱状的塌陷ꎬ称之为陷落柱ꎮ目前ꎬ业内普遍认同陷落柱是由于岩溶塌陷而形成的观点ꎬ陷落柱的分布具有分区性和分带性ꎮ分区性是指陷落柱发育在石灰岩分布的区域ꎬ分带性是指陷落柱发育在地下河流经的条带上ꎮ由于陷落柱是缓慢逐层形成的ꎬ所以其内部岩石排列混乱ꎬ孔隙较多ꎬ往往成为水和瓦斯的运移通道ꎬ煤矿井下通过陷落柱时曾发生过水灾㊁顶板和瓦斯爆炸事故ꎮ因此ꎬ找出井下陷落柱的特征ꎬ发现陷落柱的内部规律并加以分析ꎬ是消除其危害的必要途径ꎮ１㊀陷落柱的特征陷落柱对煤系地层破坏较大ꎬ故其在揭露前也会有较明显的征兆ꎮ鉴于其较大的危险性ꎬ在出现征兆后ꎬ一定要采取物探以及钻探等手段ꎬ探明其导水性和内部岩石的胶结程度㊁瓦斯涌出量等ꎮ陷落柱揭露前煤层的产状会发生显著的变化ꎬ尤其是煤层的倾角变化较大时ꎬ产状变化程度更大ꎬ常出现间距不大的连续性正断层ꎬ且正断层倾向基本一致ꎬ瓦斯涌出量增大ꎮ因此揭露陷落柱时ꎬ首先要确认其是否导水ꎬ并测定瓦斯涌出量ꎬ而后根据其内外部的形态特征ꎬ采取合理方法通过陷落柱ꎮ在过陷落柱的过程中以及通过陷落柱以后ꎬ都要定期观测其内外部形态变化ꎬ防止滞后出水等情况的发生ꎮ１)㊀陷落柱的外部形态特征ꎮ陷落柱在剖面上呈锥形ꎬ整体上呈现上小下大的形态ꎻ在平面上呈现为近圆形或者椭圆形ꎬ在地表往往表现为一盆状塌陷ꎻ陷落柱与围岩呈锯齿状接触ꎬ界限明显ꎻ陷落柱周围的岩层一般受牵引作用明显ꎬ表现为向柱体的倾斜[１]ꎮ２)㊀陷落柱的内部形态特征ꎮ陷落柱内部岩石岩性杂乱ꎬ但也有一定的规律性ꎮ在同一平面上从柱体中心向外面看ꎬ碎石岩性对称分布ꎬ且碎石均不同程度地倾向柱体中心ꎻ在垂向上ꎬ岩层的塌陷深度与陷落柱的平面面积成正比ꎬ如图１所示ꎮ图１㊀陷落柱的内部形态特征示意２㊀陷落柱的危害陷落柱具有破坏煤系地层的连续性和完整性的特点ꎬ给煤矿井下生产安全带来的危害不可预估ꎬ主要表现在以下几个方面:１)㊀破坏煤层的连续性ꎬ减少了煤炭的开采量ꎮ开掘工作面所遇到的陷落柱ꎬ是由煤层上覆的岩层塌陷而成ꎬ一般情况下柱体内部的煤炭很少ꎬ几乎被碎石填满ꎬ因此俗称为 无炭柱 ꎮ如果井下的陷落柱较多ꎬ则原本被估算为煤炭的该部分区域ꎬ资源储量实际上减少了ꎬ这便增大了煤矿的开采成本ꎬ降低了生产效益ꎮ２)㊀影响采掘作业ꎬ煤矿大多是井工开采ꎬ由３８于井下通风和围岩支护等因素的影响ꎬ使得开采过程十分复杂和危险ꎬ而陷落柱的出现无疑更加大了井下作业的危险程度ꎮ例如ꎬ井下的巷道为了减小通风阻力ꎬ一般情况下会尽量保持平直ꎬ而遇到陷落柱后ꎬ为了保持巷道的平直往往会选择直线通过陷落柱ꎬ而陷落柱内部岩石杂碎ꎬ支护难度较大ꎬ这样就必须选择更强的支护方式ꎬ巷道的掘进速度便会减速ꎬ等等ꎮ３)㊀容易造成水害㊁瓦斯事故ꎮ因为陷落柱是由于岩层塌陷所成ꎬ当柱体内部的岩石未完全胶结在一起时ꎬ陷落柱更像是一个能够导通含水层和煤层的通道ꎮ如汾西矿业集团灵石县范围内的煤矿ꎬ在开采下组煤时往往会遇到陷落柱ꎬ而该区域下组煤基本上全部为带压开采ꎬ如果突然揭露导水陷落柱ꎬ采掘工作面就会造成很大的水害威胁ꎬ甚至矿井都会被淹ꎬ使职工的生命安全面临威胁ꎮ３㊀陷落柱危害的处理处理陷落柱危害时ꎬ首先在开采前及开采过程中ꎬ要采用多种手段对煤层进行探测ꎬ这期间应尽量避免揭露会影响采掘生产的含水陷落柱ꎮ根据陷落柱的危害程度不同ꎬ可以采取不同的处理方法ꎮ３.１㊀开掘工作面揭露陷落柱的处理１)㊀矿井的主要大巷揭露陷落柱时ꎬ首先必须探明其是否导水ꎬ测定瓦斯涌出量ꎬ防止水㊁火㊁瓦斯事故的发生ꎬ排除这些危险后制定好严密的支护措施并严格执行ꎬ必要时应采取架棚支护等手段ꎮ２)㊀掘进工作面遇到陷落柱时分以下几种情况处理:①当陷落柱无水害及瓦斯等危险ꎬ内部胶结情况较差时ꎬ可选择绕过陷落柱ꎬ使其留在煤柱当中ꎬ这样既可以避开陷落柱的不利影响ꎬ又能探测陷落柱的大小和范围ꎮ②当陷落柱无水害及瓦斯危险ꎬ内部胶结较好时ꎬ可选择直接通过ꎬ此时要考虑到另外两个问题ꎬ即顶板㊁围岩的支护情况和通过后煤岩层层位的问题ꎮ由于陷落柱是由碎石胶结而成ꎬ受到采动的影响其胶结稳定性会降低ꎬ容易发生冒顶事故ꎬ所以一般情况下开掘巷道在过陷落柱时最好是采用架棚支护ꎮ３.２㊀回采工作面遇陷落柱的处理当回采工作面在回采过程中遇到陷落柱时ꎬ首先要确定陷落柱的大小㊁形状以及位置ꎬ然后根据不同的情况进行处理ꎮ如果陷落柱面积较小ꎬ可采用强行推过的办法直接通过陷落柱ꎻ如果面积较大但是长轴与回采方向大致相同且短轴较短时ꎬ也可以强行推过ꎻ如果面积较大ꎬ严重影响工作面的回采进度以及煤质的情况下ꎬ需要重新开切眼ꎬ在适当的位置采取搬家倒面的办法绕过陷落柱ꎮ３.３㊀特殊情况下陷落柱的处理由于陷落柱在塌陷过程中会对围岩有牵引作用ꎬ会导致围岩层的产状发生显著变化ꎬ如果在通过陷落柱时巷道坡度不合适ꎬ可能导致穿过陷落柱后不能进入正常煤层ꎬ根据经验可采取以下几种方法通过:１)㊀采用钻探方法确定对面的煤层位置ꎮ遇到陷落柱后ꎬ在探测其大小形状时设计的钻孔要考虑一孔多用ꎬ要同时兼做探煤层之用ꎮ根据钻孔的倾角及孔深计算出对面煤层的相对高度ꎬ然后设计合理的坡度即可ꎮ此方法适用于直径较小ꎬ煤层厚度相对较厚的煤层ꎮ２)㊀利用临近巷道煤岩层产状ꎬ推测对面的煤层位置ꎮ在煤层倾角变化程度不大的煤矿井下ꎬ一定范围内的煤岩层产状基本一致ꎬ若揭露陷落柱的巷道临近有已掘巷道ꎬ可根据该巷道的煤岩层产状推测对面煤层的位置ꎮ此方法适用于倾角较稳定的煤层ꎬ可靠程度取决于两巷道的煤柱距离ꎬ距离越短相似程度越高ꎬ越可靠ꎮ３)㊀当巷道一定距离内没有可参考的煤层ꎬ且采用钻探手段没有很好的效果时ꎬ只能凭借经验先掘进一段距离ꎬ一般情况下是在正常的煤层倾角情况下降低５ʎ掘进ꎮ掘进过程中根据观测其内部岩性的对称性㊁倾角变化情况ꎬ推测陷落柱的大小ꎬ并适时采取钻探手段探测ꎮ４㊀结㊀语陷落柱的危害虽然不小ꎬ但是其本身也有很明显的分区性和分带性ꎬ其内外部形态有很明显的特征ꎬ经过观察㊁研究能够很好地预测陷落柱ꎬ从而将危害降到最低ꎮ总而言之ꎬ对于陷落柱最好的办法是规避ꎬ避不开的首先要探明其导水性ꎬ测定瓦斯涌出量ꎬ防止发生水害及瓦斯事故ꎮ参考文献:[１]㊀刘建明.化学注浆加固和复合支护在掘进工作面过陷落柱中的应用[Ｊ].矿业装备ꎬ２０１２(１２):１１８－１１９.[责任编辑:王伟瑾]４８２０１８年６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀温建忠:浅谈煤矿井下陷落柱的危害与处理㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２７卷第６期。
掘进工作面过陷落柱安全技术措施 (1)
山西柳林宏盛聚德煤业有限公司掘进工作面过陷落柱探放水方案及安全技术措施聚德煤业排查治理科二〇一三年三月二十八日掘进工作面过陷落柱探放水方案及安全技术措施第一部分矿井概况第一节矿井水文地质条件简介（一）地表水井田内无常年性河流,和其它地表水体，几条大沟谷呈近东西向展布，以大沟谷为主干，构成羽状形态。
雨季时，小沟谷水流汇聚于大沟谷中向西流出井田外，大多情况下，水流途径短，持续时间短暂。
矿井井口及工业广场均高于该区域洪水位线标高。
（二）含水层1、奥陶系灰岩岩溶含水层奥陶系地层在井田内全部被覆盖，岩性为青灰色、灰～深灰色石灰岩，裂隙较发育。
该组厚度大于100m,单位涌水量最大为0.46L/s.m，渗透系数最大为1.97m/d，含水层富水性中等。
本井田内奥灰水水位标高为800m。
2、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层太原组含水层主要由4～5层石灰岩组成，平均总厚度19.44 m，岩溶裂隙发育，含水层单位涌水量0.409L/s.m，渗透系数2.111m/d，水位标高+816.74m,属中等富水性。
3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层该含水层以中粗粒砂岩为主，平均厚度12m 左右，含水层裂隙发育差，富水性较弱，在补给条件较好的地段富水性较好。
4、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层井田沟谷中有零星出露，含水层主要为中粗粒砂岩，厚度为15m左右，单井出水量小于10m³/d，富水性弱。
5、上第三系、第四系孔隙含水层上第三系上新统在沟谷中出露较多，含水层主要为底砾岩，厚度不稳定，单井出水量小于5 m3/d，富水性弱。
第四系中上更新统广泛分布于井田内，其含水层补给条件不好，连续性差，单井出水量小于5 m3/d，富水性弱。
（三）地下水的补、径、排井田奥陶系灰岩水属柳林泉域，位于柳林泉域的北部，是区域岩溶水的径流区，补给主要为区域灰岩裸露区接受大气降水补给，岩溶水流经井田向南排向柳林泉。
石炭系和二叠系裂隙含水层在裸露区接受大气降水补给后，沿岩层倾斜方向运移，上部下石盒子组含水层水往往在沟谷中以泉的形式排泄，下部含水层中水顺岩层倾斜运移，流出井田外，矿井排水是其主要排泄途径。
河北煤田陷落柱突水的分析与防治
河北煤田陷落柱突水的分析与防治【摘要】岩溶陷落柱的存在容易引起矿井突水，对煤矿正常回采威胁巨大。
本文主要探讨河北地区陷落柱突水的防治技术，对岩溶陷落柱的形成机理进行了分析，论述了陷落柱围岩特征和陷落柱周边小构造以及陷落柱突水的防治措施。
【关键词】煤田；岩溶；陷落柱；水量；防治河北地区地下埋藏着丰富的煤炭资源，也是我国最早采用现代技术进行煤炭开采的地区，这些形成于石炭二叠系的化石能源给河北省的经济发展带来了强有力的支持。
但是由于华北地区志留系地层缺失，致使正常构造地段巨厚奥陶系灰岩赋存于主采煤层之下，主采煤层与厚层灰岩含水层之间常有不同厚度的煤系地层和灰岩顶界面隔开，然而煤炭开采过程中一旦遇到破坏了煤层与灰岩强含水层之间隔水层的岩溶陷落柱将会导通奥灰强含水层而造成严重的突水。
奥灰岩溶陷落柱突水往往存在水压高、水量大、爆发迅速、破坏性大等特点，因此一旦突水将造成很大的危害，往往酿成矿淹人亡的严重后果。
例如1984年开滦范各庄矿发生的9号奥灰陷落柱突水不但淹没了范矿，相邻的吕矿、林西矿也受到威胁而被迫停产。
近年来随着我省煤炭资源的大量开采，浅部煤炭资源逐渐枯竭，各矿逐渐向深部进行资源挖潜，随着井巷深度的增加，奥灰水压也随之变大，这样就更增加了奥灰陷落柱突水的可能性和危害性。
因此，研究陷落柱的成因、特点和预防措施变得迫在眉睫。
1 陷落柱的成因陷落柱是岩溶现象发展到一定程度的产物。
岩溶指可溶性岩石，特别是碳酸盐类岩石（如石灰岩、石膏等），受含有二氧化碳的流水溶蚀而出现溶洞的现象。
部分溶洞在地质构造力和上覆岩石的重力作用下发生坍塌，覆盖在上部的煤系地层也随之陷落，由于这种塌陷呈圆形或不规则的椭圆形柱状体，故称作陷落柱。
2 陷落柱特征（1）陷落柱形状一般为上小下大的圆形或椭圆形的柱状体，外围岩层产状连续正常，内部被上部地层跨落的岩煤无层序的填充。
例如开滦范各庄矿揭露的9号、10号陷落柱。
（2）由于陷落柱的形成需要活跃的地下水因素和地质条件的连续性，陷落柱的出现往往成裙带状分布，在一定区域内分布比较密集。
综采工作面过陷落柱安全技术措施静态爆破
综采工作面过陷落柱安全技术措施静态爆破背景随着我国煤炭产业的快速发展，煤炭企业逐渐向大型和深部煤矿转型。
在煤炭开采过程中，存在各种安全隐患，其中，煤层顶板高压裂隙、底板冒顶和过陷落柱等问题，一直困扰着煤炭企业的生产和安全管理。
其中，综采工作面的过陷落柱问题是一个常见的难点问题，在煤炭的开采过程中经常遇到，对煤炭的生产和人员的安全都带来了不小的威胁。
如何有效处理综采工作面的过陷落柱问题，成为了煤炭企业的难点工作。
综采工作面过陷落柱的安全问题综采工作面的过陷落柱问题，主要存在以下两个安全难点：1. 过陷落柱的位置、规模难以预测和判断。
由于地质条件的复杂性，过陷落柱的位置、规模无法准确预测和判断。
如果在采煤过程中没有及时处理，会造成煤层受到破坏，导致地面塌陷、产量下降、安全事故等后果。
2. 过陷落柱的处理难度大、风险高。
传统的处理方法主要是使用喷浆、钻孔、注浆等方式进行处理，但是这些方法操作难度大，而且容易产生一定的风险，因为在综采工作面进行喷浆、钻孔等操作时，存在失控风险，容易造成构件松动、冲击地压等危险。
如何应对综采工作面过陷落柱的安全难点为了有效处理综采工作面的过陷落柱问题，煤炭企业可以采用静态爆破技术，具体技术措施如下：1. 建立基本的爆破设计参数针对不同的过陷落柱位置和规模，建立相应的爆破设计参数，包括：炮孔间距、爆破药量、炮孔深度、雷管布置方式、起爆序列等，以保证爆破效果和安全性。
2. 采用选用安全的爆破药材在静态爆破中，使用合适的爆破药材至关重要，煤炭企业应选用安全可靠的爆破药材，以避免漏爆、暴走等安全事故的发生。
3. 针对不同位置制定爆破方案针对不同过陷落柱的位置，制定相应的爆破方案，尤其是对于靠近巷道和机械设备的过陷落柱，需要特别注意控制爆破药量和起爆时间，避免冲击地压等安全事故的发生。
4. 加强现场安全监测在静态爆破作业时，需要严格加强现场安全监测，包括：振动、震动、气体含量等方面的监测，以避免安全事故的发生。
有关煤矿掘进工作面过陷落柱施工方法及主要安全措施探析
有关煤矿掘进工作面过陷落柱施工方法及主要安全措施探析为促进掘进工作面安全顺利的通过陷落柱，本文介绍了掘进工作面过陷落柱的主要施工技术，分析了其主要支护技术及回采技术，研究了其具体施工方法及主要安全措施，以期对掘进工作面安全顺利的通过陷落柱有所助益。
1掘进工作面过陷落柱施工技术1．1掘进工作面过陷落柱在开采的过程中，工作面时常会产生陷落柱。
陷落柱的形成主要是由于地下水连续溶蚀岩层，地表上方岩石出现坍塌所致。
它的产生极大地破坏了掘进工作面的煤层，阻断了煤层，增加了开采的难度，并且煤炭的回收率不断降低。
通常来讲，陷落柱的形状大多为不规则状，呈现为上小下大，其剖面呈现为卵形。
在开采的过程中，器械应当穿过陷落柱才可以到达另一端煤层进行开采。
1．2掘进工作面过陷落柱施工技术在开采过程中，掘进工作面过陷落柱是最普遍的生产问题。
大部分陷落柱中，其岩石硬度都过大，并且边角较为尖锐，运用机械来打通陷落柱具有较大的难度。
在实际生产的过程中，掘进工作面要迅速穿过陷落柱的关键在于陷落柱周围巷道支护技术所具有的可操性是否与实际生产相满足。
2掘进工作面过陷落柱施工中的支护技术及回采技术现状在掘进工作面迅速通过陷落柱的施工过程中所运用到的支护技术主要有两类，分别为工字钢棚与锚网，这两类技术相结合运用在过陷落柱的施工中有着广泛的应用。
2．1锚网支护技术在掘进工作面穿过陷落柱的施工中，通常使用锚网来对陷落柱周围的顶板进行支护。
在对支护进行搭建之前，应当交由专业团队在已完成支护的地点对巷道顶板加以确认，在确认无隐患之后，方可进行施工。
在锚网支护的实际施工中，其顺序为先上方后两边，即应当明确顶板锚网安装结束之后，才可以在对巷道两侧的锚网进行安装，这样才可以确保施工的安全性。
严格依照相应的标准要求来进行施工，对一些锚杆进行打孔时必须确保其深度达到要求，锚杆的固力、预紧力矩等均要达到标准及以上。
2．2工字钢棚支护技术在锚网支护搭建结束后，方可搭建工字钢棚支护。
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。
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
煤矿掘进工作面过陷落柱主要施工技术探讨
煤矿掘进工作面过陷落柱主要施工技术探讨摘要：在煤矿开采共工作中，陷落柱是常见的地质构造之一，陷落柱存在于地质岩层，容易造成掘进效率低、回采难度大、顶板维护困难等问题，需要采取科学的施工技术，保证煤矿开采工作的安全顺利进行。
关键词：煤矿；掘进工作面；过陷落柱；施工技术引言陷落柱在我国煤矿开采中为常见的地质体，给煤矿的正常开采带来了巨大影响。
在实际生产中，陷落柱对煤矿的危害主要是破坏了煤层的连续性，影响了煤矿采掘施工。
一般来说，由于陷落柱分布情况复杂，岩体松散，工作面地应力叠加，常常需要合适的支护方案，采取可靠的安全防护措施，以确保煤矿的安全生产。
1陷落柱的基本介绍对于广泛分布在石灰岩地层中的岩溶来说，它的流性特质是由于与地下水的长期融合从而形成流性特质而不是成固态的岩石状，在石灰岩的溶洞中存在的时间越长形成的物质的特质就越稳定，也就是说越成熟，在地下水的不断的溶解之下岩溶不断的生长，越来越庞大，最后就会侵蚀岩洞，造成岩洞的洞口变得越来越大。
在一些时间段，地表内部的地质构造力会发生很大的变化，再加上覆岩重力的影响下，就很容易造成溶洞的破裂甚至是坍塌，发生这种情况的时候，就会让矿系统顶部的底层，发生地质性裂变，随即上面的覆盖着的地表就会发生坍塌和陷落，坍塌的形状一般都是圆形或者是椭圆形，很少有不规则图形出现，所以我们管这些圆形的落柱称之为陷落柱。
2.采煤机直接切割方法倘若陷落柱岩石强度不够高时，可运用采煤机直接切割陷落柱岩石。
需强调的是岩石切割时，不同岩石部位需区分运用滚筒。
通常情况下，滚筒切割低岩；前滚筒切割顶岩。
为了降低因拉架引起顶板掉矸出现冒顶情况可能性，需在陷落柱可操作范围内，采取铺设塑编网、工作区域搭建棚护顶两种方式予以解决问题。
采煤机切煤过程中，需做好两项工作，一是后滚筒带压移架；二是护帮板和伸缩梁移动到外部。
同时拉紧处理支架，以此减少煤墙的受力程度，降低片帮发生几率。
除此之外，工作面片帮，需通过有效方式移动护帮板和伸缩梁，而断面距离较远的情况下，需及时进行必要的超前支护。
综采工作面过陷落柱安全技术措施
综采工作面过陷落柱安全技术措施1.合理设计采掘工序：综采工作面过陷落柱的安全技术措施首先是合理设计采掘工序。
合理的采掘工序可以减少对底板地质的破坏，从而减少地表塌陷的可能性。
在综采工作面过程中，要根据地质情况合理分段进行采掘，尽量避免对地层的破坏。
2.加固煤柱：为了保证综采工作面的稳定，可以在地表对综采工作面下方的煤柱进行加固。
加固煤柱的方法包括注浆加固、预应力加固等。
通过加固煤柱，可以增加综采工作面的支撑和稳定性，从而减少地表塌陷的风险。
3.排灌降水：采用排灌降水技术可以有效降低地表水位，减少潜在的塌陷隐患。
排灌降水技术可以通过井、隧道、沟渠等方式将地下水排出。
通过排灌降水，可以减少水体对综采工作面稳定性的影响，降低地表塌陷的风险。
4.安全掘进：综采工作面过程中的安全掘进也是一项重要的技术措施。
安全掘进包括合理选择掘进方法、严格控制掘进速度、规范操作等。
通过安全掘进的方法，可以减少煤矸石对综采工作面稳定性的影响，降低地表塌陷的风险。
5.监测预警：在综采工作面过程中，及时监测并提前预警地表塌陷的风险也是一项重要的技术措施。
可以通过安装地表和地下的监测设备，监测地表和地下的位移、应力、应变等变化。
一旦监测到异常情况，可以及时采取相应的措施，以防止事故的发生。
6.加强安全培训：综采工作面过陷落柱安全技术措施的实施还需要加强安全培训。
煤矿企业应该对综采工作面的操作人员进行专业化的培训，提高他们的安全意识和应急处理能力。
只有操作人员具备了足够的安全知识和技能，才能更好地防止工作面的地表塌陷。
综采工作面过陷落柱的安全技术措施是保障煤矿安全的重要举措。
通过合理设计采掘工序、加固煤柱、排灌降水、安全掘进、监测预警和加强安全培训等措施的综合应用，可以有效预防和控制地表塌陷事故的发生，保障煤矿工作面的安全稳定运行。
岩溶陷落柱
钻孔圈定采面内陷落柱示意图
2、巷探：
为了查明陷落柱的确切位置、大小、形状以及其
对煤层的破坏程度，对没有突水危险的陷落柱，
可利用小断面的巷道进行探测。
3、物探： 微重力勘探 无限电波透视 瑞雷波勘探 电法 地质雷达（电磁波）
地震波CT
槽波勘探
岩溶陷落柱
主讲：宋达达 回答：马一开
岩溶陷落柱
一、陷落柱特征
二、陷落柱成因 三、陷落柱对煤矿生产的影响 四、陷落柱的探测
五、煤矿生产中对陷落柱的处理
一、陷落柱特征
岩溶陷落柱是岩溶空洞塌陷的产物，它是由于下伏易 溶岩层，经地下水强烈溶蚀，形成大的溶洞，从而引 起上覆岩层失稳，向溶洞中冒落、塌陷所形成的筒状 柱体，简称陷落柱。 陷落柱是影响煤矿生产的特殊地质条件之一，在我国 华北石炭二叠纪煤田中普遍分布，目前全国矿井已揭 露岩溶陷落柱7000～8000个，主要分布在山西、河北、 河南、山东、安徽、四川等地，其中以山西、河北最 为发育。
Thanks
主讲：宋达达 回答：马一开
C.洞穴的顶部逐渐坍陷；
D.最后的拱顶坍陷
三、陷落柱对煤矿生产的影响
（1）破坏可采煤层，减少煤炭储量 （2）影响正规采煤，制约机械化作业 （3）提高掘进率，降低矿井效益 （4）陷落柱对煤矿安全生产造成影响
四、陷落柱的探测
1、钻探：
在探查巷道掘进前方陷落柱时，应根据巷道施工
方向，平行布置或扇形布置钻孔；在探查回采工
齿状。界限明显。
牵引不明显，但有时可见接触带的煤层受较大影
岩浆侵入陷落柱对安全生产的影响和处理
岩浆侵入，陷落柱对煤矿安全生产的影响一、岩浆侵入对安全生产的影响(一)对煤矿生产的影响岩浆侵入煤层,破坏煤层的连续性,减少煤炭储量,并可使煤质变差,降低煤的工业价值。
同时,侵入岩体硬度大,妨碍采掘工程顺利进行。
岩浆侵入对煤矿生产的影响主要表现为:减少煤炭储量,缩短矿井服务年限;使煤质变差,灰分增高,挥发分显著降低,粘结性遭到破坏,使原来的优质工业用煤降为一般的民用煤或天然焦;破坏煤层的连续性,岩浆侵人体把煤层分割成若干块段,并在煤层中分布着许多零星岩体,给巷道掘进、采面回采带来困难,影响采面合理布置。
(二)岩浆侵入煤层的处理掘进巷道遇到岩墙时,可按原设计直接穿过。
回采时,可根据岩墙的大小与分布情况,决定是重开切眼还是分两个工作面开采。
如果岩墙沿倾向或斜交方向分布,回采至岩墙时,重开切眼,继续回采。
如果岩墙沿走向分布时,可分成上、下两个小工作面回采。
对于岩床,则要求现用探巷和钻孔圈定范围,然后决定回采方案。
对串珠状侵入体,如果对煤层破坏不严重,工作面可直接推过,但要增加采面处理侵人体的工序。
若侵入体分布区大,残留煤层很薄,只能作为不可采区处理。
二、陷落柱对安全生产的影响喀斯特陷落柱是喀斯特塌陷的一种类型。
它是由煤层下伏的碳酸盐岩等可溶岩层,经地下水长期溶蚀形成空洞,从而引起上覆岩层失稳、塌陷,形成筒状或似锥状的柱体,简称陷落柱,俗称“无炭柱”或“矸子窝”。
(一)陷落柱对煤矿生产的影响陷落柱发育的矿区,常使可采煤层遭到不同程度的破坏,减少煤炭储量,影响正规开采,影响采掘施工。
陷落柱可能是矿井水和矿井瓦斯的良好通道,影响煤矿生产安全。
(二)陷落柱的处理设计时尽量把陷落柱留设在煤柱中,既减少煤炭损失,又保证生产安全;掘进巷道遇陷落柱时,可以直接穿过也可以绕过,根据巷道性质决定;采煤工作面遇到陷落柱时,般先探明情况,然后决定处理方法。
三、影响煤矿生产的其他地质因素影响煤矿生产的地质因素还有矿井瓦斯、地温与矿山压力等。
综采工作面过陷落柱安全技术措施
综采工作面过陷落柱安全技术措施介绍综采工作面过陷落柱是一项煤矿开采过程中的关键工序，它对煤矿的生产安全和矿工的人身安全都至关重要。
在综采工作面过陷落柱的过程中，存在着许多潜在的风险和安全隐患。
因此，采取一系列的安全技术措施可以有效地减轻和防止事故的发生，保障矿工的安全。
安全技术措施1. 预先评估和设计在综采工作面过陷落柱之前，必须进行充分的预先评估和设计。
这包括对矿层结构和地质条件的详细调查和分析，以及对采区内存在的陷落柱和煤柱进行合理的标定和标记。
只有在了解了矿层的情况和确定了合适的陷落柱位置后，才能进行后续的开采工作。
2. 掌握合适的开采方法综采工作面过陷落柱的开采方法至关重要。
目前常用的开采方法有综合采煤工艺、局部全煤柱工艺等。
在选择开采方法时，应考虑矿层的厚度、倾角、地下水状况等因素，并根据实际情况进行调整和优化。
同时，要进行合理排水和通风，保持工作面的合适气氛和湿度，以降低事故的风险。
3. 定期检查和维护综采工作面过陷落柱安全技术措施需要定期检查和维护，确保其正常运行和有效性。
定期检查可以发现潜在的安全隐患和问题，及时修复和改进。
维护包括对仪器设备的维修、更换和升级，以及对管道、通风系统和排水系统等的清理和保养。
只有保持安全措施的良好状态，才能保障矿工的安全。
4. 建立健全的应急机制虽然采取了各种安全技术措施，但无法完全消除事故的发生可能性。
因此，建立健全的应急机制是必不可少的。
应急机制包括事故预案的制定、应急设备的准备和应急演练的进行。
一旦发生事故，能够迅速、有效地做出应对和救援，最大限度地减少事故的损失。
结论综采工作面过陷落柱是一项复杂而危险的工序，需要严格的安全技术措施来保护矿工的人身安全和煤矿的生产安全。
预先评估和设计、合适的开采方法、定期检查和维护、健全的应急机制等都是确保工作面安全的关键措施。
只有全面采取这些技术措施，并加强培训和管理，才能有效地预防和减少事故的发生，保证矿工的安全。
岩溶陷落柱对煤矿生产的影响
岩溶陷落柱对煤矿生产的影响及处理方法1、引言岩溶陷落柱是煤系地层下部石灰岩、白云岩等可溶性岩石在地下水和重力作用下，所产生的塌陷现象。
岩溶陷落柱是影响我国一些煤矿正常采掘和安全生产的地质问题之一。
它不仅破坏煤层，损失煤炭资源，给井巷工程的布臵和施工增加困难，而且因其可能是良好的导水通道，使采掘场所与含水层沟通，对矿井的安全生产构成极大威胁。
岩溶陷落柱是西山煤田重要地质现象之一。
我矿在布臵走向上千米，倾向200 米左右的综采工作面时，常常在一个工作面中会遇到几个或几十个陷落柱，从而直接影响全矿的安全生产及经济效益。
2、岩溶陷落柱的形成我国华北石炭二叠纪煤系的基底是奥陶系石灰岩，在地下水的化学溶蚀作用下，石灰岩不断被溶蚀破坏，形成了大量的岩溶空洞，溶洞规模越来越大，在上覆岩层长期的重力作用下，引起煤层及其围岩塌陷，形成环状陷落,图2-1,。
由于塌陷体的剖面形状似一锥形柱体，故称岩溶陷落柱，简称陷落柱。
3、陷落柱的特征通过对西铭矿陷落柱的大量观测，现将西铭矿陷落柱的主要特征归纳如下3.1 地表特征当陷落柱的规模较大时，可穿过煤系地层一直通达地表，呈现出特殊的地貌景观，在基岩裸露地区更为明显。
如在西铭矿区，地表出露产状为平缓的二叠系山西组煤系地层和石盒子群岩系，而在陷落柱出露处岩层产状杂乱，更无层次可寻，登高望去呈一圆环形陷落盆地，盆地边缘岩层产状正常而连续，盆地中乱石林立，充填着不同地层的破碎岩块。
周围岩层因受塌陷影响而略显弯曲，多向陷落区内倾斜。
而在另一区内，当山西组地层中陷落了石盒子群的砂岩时，由于砂岩不易风化，形成独特的凸起地形。
3.2 井下特征3.2.1 陷落柱的形状陷落柱平面形状似圆形、似椭圆形或长条形等，直径大小不一，最大直径可达几百米,最小直径仅十余米。
陷落柱的剖面形状多呈上小下大的锥形体，但当陷落柱穿过含水较多的松软岩层时，剖面形状就呈上大下小的漏斗状。
陷落柱的高度一般为几米至一二百米,甚至可能波及地表。
陷落柱对煤矿生产的影响
在采掘过程中遇 到陷落柱 时，要认真观测陷落柱与围岩的 接触面 、破碎 的岩体和陷落柱周围正常产状变化等情况，根据 已被认识的规律性进一步推断该陷落柱 的形状、大小和被揭露 的部位 。例 如，可 以根据地表、上煤层 、上开采水平的资料判 溶陷落柱十分发 育，成为严重影响煤矿 生产 的地质 因素之 一。 断遇到陷落柱的形状、大小等，利用在 一个较 小范围 ｆ 井 田或 【 关键词 】 陷落柱、煤矿生产影响因素 井 田一翼 ） 陷落柱 的形状大致相似、长轴方 向基本相 同的规律 推断所遇陷落柱 的形状 ；根据巷道 与陷落柱 的接触情况确定所 陷 落柱 的成 因及 形 成 条 件 遇陷落柱的部位 ；根据巷道遇陷落柱的部位和巷道底板与陷落 当煤在石灰岩溶厚，开发地下水， 由于长期 的化学溶解和 柱交面线的弧形状态推断陷落柱的大小等 。 大量溶洞洞喀斯特 组灰岩地下水 ，规模不断扩大 ，重力诱导等 （ 二１ 陷落 柱 的预 测 因素作用下项板塌陷。同时，地下水活动不断崩塌岩石破坏 ， 目前对陷落 柱的预测工作主要采用 以下方法 。 化学或机械处理， 保持坍塌空间， 使从底 部到项部塌陷的发展 ， １ ．成 因预 测 最终形成嵌入在 煤系地层 中的砾石堆积—— 喀斯特陷落柱 。 这种方法是通过具体分析某地 区的地质和水文地质条件， 有煤系基底层厚的可溶性岩石和地下水 的开发是最基本的 根据形成陷落柱 的基本要素推测该区陷落柱 的发育情况 。陷落 条件 下形成 的喀斯特 陷落柱 。石灰石进 行化 学侵 蚀强烈 依赖 柱的分布情况有两个特 点，即条带性和 分区性 。由于断裂构造 于灰岩含水层补给 ，径流和排泄条件 ，这些条件较好 ，含 Ｃ Ｏ ， 是 地 下 水 的 良好通 道 ，可 使 地 下 水 发 生 水力 联 系 ，是 形 成 岩 溶 多侵蚀地下水 ，化学溶解 的更加激烈和石灰石及 时腐蚀损坏的 的重 要 条 件 之 一 ，所 以 陷落 柱 的 水 平 分 布方 向 常与 该 地 区 构 造 材料去除 ，使喀斯特和崩溃 的继续 。 线一致、呈现 带状分布 。另外 由于各地 区的地质和水文地质条 （ 一 ）基本形式 件不 同，形成陷落柱 的各种条件在时间和 空间上都有变化 ，所 锥粗 的柱状 的陷落柱一般较薄，心轴有 时直线有 时是弯 曲 以不 同地区陷落 柱在数量 、形状和大小方面都表现 出明显 的分 的，有关 的结构的变化发生陷落柱形成后。 区性 。如在其他因素相 同条件下 ，两组断裂 构造带 的交 处和 陷落柱 的平面形状特征——陷落柱、水平段 或交叉 的分数 地下水排泄 口附近陷落柱 的数量多、个 体大 。 线 围岩级别 ，称为陷落柱 的平面形状 。根据暴 露的表面和矿 山 ２ ．根 据 已知 资 料 进 行预 测 生产暴露 的陷落柱，其大部分 的椭 圆形 ，像一个 圆形或长条形 利用在地表观测到的陷落柱 的资料推断该 陷落柱在井下某 和不规则形 。 描述陷落柱 的大小 ， 其长轴和短轴长度一般表示。 煤层或某水平出现的位置 、形状和大小，或根据 已采煤层或水 栏 目发展 的矿区塌陷构造 断裂控制 ，一个长轴方 向一致 的扩展 平实际揭露的陷落柱 资料推断其在下煤层 、 下水平 出现的情况。 和 多主断裂方 向。陷落柱的平面尺寸不 同，小的只有 十几平方 利用这种方法预测陷落柱 时， 要求 已掌握 的资料必须准确可靠， 米 ，最大 的可达数十甚至数 百数千平方米。 同时要掌握两煤层或 两水平间 的距离、岩性 、中心轴 的变化等 崩溃型柱—— 陷落柱 的接触面轮廓 和周围的岩石和岩体力 情 况 。 学性质 的崩溃状， 裂 隙发育程度而言， 许 多不规则 的曲线形状， （ 三） 陷落 柱的探测 接触 面与水平面之 间的 ５ ０ 。～ ８ ０ 。之 间的角度。从底层到喀 为了准确指 出陷落柱的具体位 置，圈定 陷落柱 的形状和面 斯特 陷落柱 的顶部倒塌距离，称为陷落柱的高度 。崩塌、陷落 积 ，必须采用各种手段对 陷落柱进行探测一 。 目前 ，在井下探测 柱的高度一般大小，陷落柱面积大 ，高度大的崩溃。对大型高 陷落柱的主要方法有钻探 、巷探和物探。 达 数 百米 甚 至 直 接 到 地表 塌 陷 高度 。 １ ． 钻探 （ 二） 柱体及附近岩层特征 这是 目前一些生产矿井探 测陷落柱 的常用手段之一 。钻探 陷落柱内为来 自于 围岩层位之上岩层的岩石碎块 堆积 ，大 的使用范 围较广，在地表可 以用钻孔验证异常区是否有 陷落柱 小悬殊 ，棱角 明显 ，杂乱无章。一般 陷落柱在形成过程中要 穿 存在 ，在井下可用钻孔探测掘进巷道的前方或 由巷道 圈定 的回 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 采工作面 内有无陷落柱的存在 。图 ６ —４ Ｏ为在回采工作面探测 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 陷落柱时的钻孔布置示意 图。 柱，柱体 内碎石多被压紧并被 黏土充填胶结 ，而形成时间短 的 ２ ， 物探 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， 重 庆 煤 研 所 等 单 位研 制 成 功 的 ｗＫＴ —Ｊ 型 无 线 电波坑 道 透 而越 向柱体 中心堆积体力学性质越 强。 视仪 ，把无线 电波透视法 应用 到我 国煤矿 。通过在太原西 山、 二、陷落柱 的探测 阳泉 、汾西 、西峪等局、矿回采工作面 的大量试验，在探测工 陷落柱 的存在对煤矿 的生产和建设影响很大 。为 了密切配 作 面 陷落 柱 方 面 取 得 了显 著成 效 。利 用 无 线 电波 透视 法探 测 回 合生产 、及时提供可靠的地质资料 ，必须对 陷落柱的分布情况 采工作面陷落柱，是根据 煤层与陷落柱 的电性不 同，它们对 及其对煤层 的破坏和影响情况进行认真观测和探测 。 电磁波具有不 同的吸收能力。 （ 一） 陷落 柱 的观 测 。 在 回 采 丁 作 中遇 陷落 柱 时 ，一 般 先 用 巷 探 摸 清 陷 落 柱 范 尉 １ ．地 表 观 测 （ 图６ —４ ３ ） ，当工 作 面 在 Ｓ点处 遇 到 陷落 柱 时 ，首 先进 行巷 探 ， 陷落柱直接出露地表 时可使地貌呈现 出各种异常现象 ，因 巷 道 按 ｌ 、２ 、３ 、４ 、５的 顺 序 施 工 ，探 明 陷落 柱 范 围 后 缩 短 工 此可 以根据对地貌 的分析判断陷落柱的存在 ，并 以陷落柱在地 作 面 ， 向前 推 进 到 打 点 处 ， 再 恢复 原工 作 面 长 度 ＭＮ 回 采 。 表出露的位 置、形状和大小等特征预测其在井下不 同煤层或不 同水平的展布情况 。地表观测的 内容有：异常区的主要特征 ， 作者 简介 ：李 义超 ，男，１ ９ ７ ６ 年 １ １月生 ，七 台河人 ，地 如位置、形状 、大 小、岩层产状变化、岩层破碎情况等 。 质工程师 ， 现从 事煤矿地质技术工作。 ２ ． 井下 观 测
综采工作面过陷落柱安全措施
避免运输机负载过大
03
在通过陷落柱时，应避免运输机负载过大导致机身损坏或岩石
垮落伤人。
05
综采工作面过陷落柱后的收尾工作
清理现场
清理工作面
在完成过陷落柱的任务后，综采工作面的现场需要进行清理，确保工作面整洁，为后续工作做好准备 。
清理设备
对使用过的设备和工具进行清理，特别是陷落柱周围的设备和工具，确保工作现场整洁有序。
准备足够的支撑材料和加固设 备，以应对过柱过程中可能出 现的风险。
04
综采工作面过陷落柱过程中的安全措施
采煤机过陷落柱时的安全操作
调整采煤机的工作角度
在采煤机通过陷落柱时，应缓慢调整采煤机的工作角度，避免角 度过大导致机身失稳或损坏。
控制采高
要控制好采高，不能过低也不能过高，以避免对陷落柱周围的岩石 造成破坏或对设备造成损伤。
检查设备
检查设备性能
对使用的设备进行性能检查，确保设备运行正常，避免因设备故障导致的安全事故。
检查设备维护
及时对设备进行维护保养，延长设备使用寿命，确保设备长期的工作过程进行详细记录，包括工作流程 、遇到的问题及解决方法等，为以后的工作提供参考 。
要点二
验证。
在过陷落柱期间，加强现场管理 和监控是保证安全的关键。
研究不足与展望
现有的研究仍存在不足之处，如陷落柱的形成机理和影响范围仍需进一步研究。
未来的研究可以加强陷落柱的形成机理和预测方法的研究，为综采工作面过陷落柱 提供更加科学的安全措施。
随着科技的发展，可以利用新技术如无人驾驶、人工智能等手段，提高综采工作面 过陷落柱的安全性和效率。
根据陷落柱的位置和 尺寸，制定相应的过 柱方案。
人员准备
《2024年华北型煤田岩溶陷落柱预测研究》范文
《华北型煤田岩溶陷落柱预测研究》篇一摘要：本篇研究旨在探究华北地区煤田岩溶陷落柱的预测方法。
通过对华北地区地质背景的深入分析，结合实际地质勘探数据，建立了岩溶陷落柱的预测模型。
本研究不仅为煤炭开采过程中的安全保障提供了科学依据，同时也为煤田地质灾害的预防与治理提供了参考。
一、引言华北地区是我国煤炭资源丰富的地区之一，但同时也伴随着地质灾害的频发。
其中，岩溶陷落柱是煤炭开采过程中常见的一种地质灾害，对矿井安全构成严重威胁。
因此，准确预测岩溶陷落柱的发生，对于保障煤炭生产安全、预防地质灾害具有重要意义。
二、华北地区地质背景华北地区地质构造复杂，岩溶发育广泛。
煤田地下存在着大量的溶洞和裂隙，这些岩溶结构在特定条件下可能发生塌陷，形成陷落柱。
了解华北地区的地质背景是进行岩溶陷落柱预测的基础。
三、岩溶陷落柱的形成机制岩溶陷落柱的形成是由于地下岩溶空间在受到外力作用时发生塌陷。
这主要与地下水位、地质构造、岩石类型及地应力等因素有关。
本部分对岩溶陷落柱的形成机制进行了详细分析，探讨了各因素对陷落柱形成的影响。
四、岩溶陷落柱预测模型建立基于华北地区的地质背景和岩溶陷落柱的形成机制，本研究建立了岩溶陷落柱的预测模型。
该模型综合考虑了地质构造、岩石类型、地下水位、地应力等多个因素，通过数学分析和计算机模拟，对岩溶陷落柱的发生进行预测。
五、预测模型的验证与应用为了验证预测模型的准确性，本研究收集了华北地区多个煤田的地质勘探数据，将模型预测结果与实际地质情况进行了对比。
结果表明，该预测模型具有较高的准确性，可以为煤炭开采过程中的安全保障提供科学依据。
此外，该模型还可以应用于煤田地质灾害的预防与治理，为相关决策提供参考。
六、结论与展望本研究通过建立岩溶陷落柱的预测模型，为华北地区煤炭开采过程中的安全保障提供了科学依据。
然而，岩溶陷落柱的预测仍面临诸多挑战，如地质构造的复杂性、岩石类型的多样性等。
未来研究应进一步优化预测模型，提高预测的准确性和可靠性。
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 近 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 %
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%
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%
煤炭开掘工作面岩溶陷落柱合理开采技术
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煤炭开掘工作面岩溶陷落柱合理开采技术
彭梁山
! 山西焦煤西山煤电 东曲矿" 山西 古交 ")"!"" #
摘&要煤炭资源是全球稀缺的自然资源之一"对人类的生存发挥着至关重要的作用" 而对于煤层气资源的利用" 国内外 专家也在通过不懈的努力"力求达到更好的开采效果" 但在实际开采中仍然遇到很多难题" 其中最为典型的就是 + 陷落 柱, 问题$ 就煤炭开掘工作面岩溶陷落柱的合理开采技术做出了探讨" 对岩溶陷落柱的特性进行了说明" 同时表明岩溶 陷落柱对煤矿开采所造成的影响"介绍了采用大功率采煤机时" 煤矿开采所使用的机械切割技术与松动爆破技术" 并且 采用现代化的顶板管理方法"如超前支护等实现对煤矿开采的综合治理"在生产实践中获得非常理想的效果$ 关键词 煤炭开掘& 陷落柱& 支护方法 *+ , '#")%'% . / , 0 0 1#""' 2 3(($!"#$"%"%# ,&引言 + 陷落柱, 问题指的是由坚硬的不可溶性的岩层中那些古 老基岩塌陷而形成的一种特殊地质体" 陷落柱是煤层系下岩 溶洞坍塌造成的!属于埋藏型岩溶塌陷" 陷落柱平面形态大多 呈现圆形#椭圆形!并且直径较大! 表面上的柱高度很大! 通常 是几百米的范围不等" 大多呈现锯齿状!也有倾伏状" !&岩溶陷落柱的特征 #9 #&地表特征 首先是盆型状态塌陷! 带有丘状凸起! 还有很多柱状破碎 带" 山西西山和汾西矿区的沟谷两侧或道路两旁的天然或人 工剖面上!常可见到一些柱状破碎锻! 这就是陷落柱的剖面形 态" 在黄土覆盖区!陷落柱可能会致使地面表层的黄土产生圆 形的或者梯状的大小不等的裂缝" #9 !&陷落柱井下特征 陷落柱的形态特征是指陷落柱的三维空间形状" 首先从 平面角度来说!它是指陷落柱与地面# 煤层面以及水平切面形 成的平面形状" 据资料统计! 一般呈椭圆形的占 '%?! 也可呈 圆形占 #"?#鞋底形或长条形等其他形状占 )#?" 然后从陷 落柱的剖面形态来说!它是指沿陷落柱沿着中心轴切开的剖面 陷落柱形态" 刨面中如果陷落柱有穿过极易坍塌的含水软的 岩层!那么剖面的形态大多会呈现漏斗状! 且上大下小$ 如果穿 过的是不易坍塌的坚硬岩层! 那么剖面形态大多呈现锥形状! 且上小下大" 如图 # 所示" 的巨型陷落" 最后是陷落柱的中心轴!它是指陷落柱所有平面 形态的中心点的连线" 通常!陷落柱的中心轴是垂直于它所穿 过的岩层面的! 但是由于陷落柱穿过的各岩层的层面形状不 同!因此!垂直是一种理想状态! 大多数都是歪斜的! 还会有扭 转状态" 能够掌握中心轴的倾斜方向与角度的变化规律! 增加 了预测下部煤层#下部水平陷落的平面位置的精确度" "&岩溶陷落柱对煤矿开采与生产所造成的影响 岩溶陷落柱对煤矿开产与生产有很大影响! 如果在煤矿开 采过程中!忽视了岩溶陷落柱的塌陷等因素! 会使煤层气的排 放发生阻碍!容易引发矿井事故" 在岩溶陷落柱的发育时期! 气体都是通过通天柱进行排放的!但在煤矿底层则是由半截柱 相连接!这样做的理由是保证煤层气不逸散到井下的大气中! 如果遇到深层地下水!则煤层气也会沿地下水的通道逸散到井 外$不过!煤炭开采中主要是以地表的浅层开发为主! 这就使煤 层气与浅层水之间的交替过程更为频繁!但煤层气在与浅层水 的交替中容易形成 D N N $ 并进入到煤层 ! D $ 发生氧化形成 < ! 与D M ! < 与 D M 气体的增加会导致在对煤层进行压裂改造过 ! ! ! 程中存在潜在的风险!其主要表现在以下几个方面% # ) 岩溶陷落柱能够使中生界含水层# 岩溶水和煤系含水 层相连通!这种构造使得煤层的含水量提高! 进而导致煤层气 含量的降低" ! ) 由于陷落柱附近的含水量增加! 使得煤炭的氧化速度 加快!这种氧化与还原作用会对煤炭煤质造成影响" ) ) 陷落柱的存在会影响到煤炭的存储空间! 陷落柱的塌 陷区会有其他介质填入!进而形成单位煤炭储量的降低" $ ) 在进行煤炭钻井时!如果发生陷落柱! 会对煤炭勘探与 开采造成很大影响!甚至需要重新选取凿井地点!劳民伤财" ( ) 气体在陷落柱附近很难有效地保存起来! 所以煤层气 的含气量是非常低的!甚至会完全散失" #&陷落柱区域的支护方法 陷落柱区域的支护是一个非常重要的问题! 具体的支护方 法如下" # ) 陷落柱顶板搭建要注重锚杆与锚索的可锚性" 针对陷 落柱顶板的填充!一般是由砂岩和泥岩构成! 这种填充物在进 行胶结时!其效果差强人意$ 同时陷落柱附近的地质情况更为 复杂!经常会出现隐伏的裂隙和断层!以及牵引褶曲! 造成煤层 的倾角发生变化!同时由于陷落柱的原因! 导致周围煤层含水
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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 %