岩溶陷落柱
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§4 岩溶陷落柱
岩溶陷落柱：在石灰岩等可溶性岩层地区，由于地 下水的溶蚀作用而产生洞穴，上覆岩层受重力作 用而塌陷，塌陷体为环形柱状，俗称陷落柱。
一、岩溶陷落柱的成因及特征 （一）、成因：
1、地质条件：岩溶发育必须具备的四个条件： （1）有可溶性岩层存在； （2）可溶性岩层透水（煤系中断裂构造发育）； （3）水具侵蚀性（含酸根）； （4）水要流动（地下水动力条件好，排泄口畅）。
6
7
2、陷落柱出露 1）地表出露特征 （1）盆状凹陷：被第四系覆盖； （2）丘状凸起：上覆地层呈碎块状隆起堆积； （3）柱状破碎带：出露于沟谷、公路两侧； （4）特殊地貌上的形态（黄土覆盖区）：蜂窝状、 圆形陷坑、弧形裂缝、滑坡等。
8
2）陷落柱井下特征
（1）柱面特征：柱面的
垂直剖面为两条折线。
10
3、喀斯特陷落柱分布特点
平面分布上具有明显的分区性和分带性： （1）分区性：与地下水活动程度密切相关。矿区各 井田水文地质条件不同，因此，在时空上表现出 明显的分区性。 （2）分带性：与构造断裂带密切相关。因此，常沿 断裂带、褶曲轴、断层交汇处分布，表现出明显 分带性。
11
二、陷落柱的观测和研究
15
3、陷落柱的观测
1）煤岩层特征： （1）观测内容： 围岩的岩性、产状，断裂构造的发育情况； 煤层及顶底板特征； （2）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。
16
2）柱面特征
（1）观测内容： 柱面的平坦、倾斜情况； 柱面的倾向、倾角； 面上特征。 （2）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。
17
3）柱体内特征 ： 观测岩性、形状、大小、堆积方式。 4）其他特征 ：水、瓦斯等。 生产矿井对陷落柱观测的要求，可归纳为五查、五看、 五定。
18
三、陷落柱的探测：
1、钻探：回采工作面内探测，目前生产矿井常用的 手段之一。
19
2、巷探：小断面的巷道。 3、物探：1）仪器：无线电波坑道透视仪——坑透仪。 2）原理：陷落柱对无线电波吸收强烈。 3）观测方法： （1）同步法：发射机与接收机同步移动。 （2）定点法：发射机相对固定，接收机逐点记录。
1
2、岩溶洞穴塌陷机理 ： （1）重力塌陷——上覆岩层重力所致 。
2
（2）真空吸蚀塌陷：
密封的溶洞因地下水排泄及局部地壳升降等 原因，使其 底部由承压转为无压或负压，因此不 断下降的水产生强烈的 抽吸作用，使盖层反复陷 落，同时溶洞内外的压差效应，也 使外部大气压 对盖层产生冲压作用。 （3）物理化学综合作用： 岩层内出现物质重结晶作用； 地下水冲蚀和溶蚀作用； 成煤过程中的有机质分解产物（H2O,CO2,CH4） 与岩层内物质的化学作用。
12
13
2、岩溶塌陷误判的原因和判别标志
1）误判原因 岩溶塌陷与构造变动相似的现象： （1）岩层不连续； （2）裂隙发育； （3）煤层破碎； （4）淋水； （5）遇大块岩层填入巷道。
14
2）判别标志
陷落柱的判别标志： （1）岩性标志{岩性复杂，杂乱无章，见碎块煤}。 （2）接触面不平整，无擦痕，“柱壁”很陡。 （3）顶、底板产状无大变化。 （4）地表出现，井下必然出现。
20
21
四、陷落柱对生产的影响及处理
1、陷落柱对生产的影响 1）破坏可采煤层，减少煤层可采储量； 2）影响正规开采，使工作面无法布置； 3）增加巷道掘进率，降低回采率； 4）影响安全（矿井水、瓦斯的通道）。
22
2、陷落柱的处理方法
1）设计时将陷落柱留在煤柱中。 2）主要巷道掘进时： 运输巷遇陷落柱：在保证安全的前提下，一般 直接穿过陷落柱。 回风巷则应绕行。
3
（二）、特征 1、基本形态 （1）平面形态 以圆形、椭圆形、长条或不规则形
4
（2）剖面形态 坚硬岩石的地层：柱体上小下大，夹角60～ 80° 松散或松软岩层：柱体上大下小，夹角40～ 50°
5
（3）陷落柱高度 根据地质条件不同，一般为几十米～二百米， 也有高达数百米，直至地表。 （4）陷落柱中心轴 柱体各平面中心点的连线——中心轴线； 中心轴线多数不是直立的； 中心轴线——可预测下部煤层中陷落柱的位置。
1、井下遇陷落柱前的预兆 （1）产状变化：塌陷牵引作用所致；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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（5）涌水量增大：陷落柱穿过含水层起了通道作用。
（6）瓦斯增加。
25
26
27
28
29
30
31
32
23
3）回采工作面遇上陷落柱，可视具体情况（陷 落柱大 小、位置等）而定。 处理原则：查清其范围，缩短工作面回采或另开切眼。
24
六、陷落柱的预测
1、成因预测： 分析区内的地质及水文地质条件，据形成陷落柱 的基本要素，推测区内陷落柱的发育情况。 2、据已知资料预测： 用地表或井下揭露的资料，推断陷落柱在下水 平或下煤层的出现情况。
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。
9
（2）柱体特征： 多为较新地层碎块或第四系松散沉积物充填；
柱内岩块岩性混杂，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。
红色铁质、白色钙质、高岭土沉淀物、泥质沉 积物等。
（3）陷落柱内沉淀物：
岩溶陷落柱：在石灰岩等可溶性岩层地区，由于地 下水的溶蚀作用而产生洞穴，上覆岩层受重力作 用而塌陷，塌陷体为环形柱状，俗称陷落柱。
一、岩溶陷落柱的成因及特征 （一）、成因：
1、地质条件：岩溶发育必须具备的四个条件： （1）有可溶性岩层存在； （2）可溶性岩层透水（煤系中断裂构造发育）； （3）水具侵蚀性（含酸根）； （4）水要流动（地下水动力条件好，排泄口畅）。
6
7
2、陷落柱出露 1）地表出露特征 （1）盆状凹陷：被第四系覆盖； （2）丘状凸起：上覆地层呈碎块状隆起堆积； （3）柱状破碎带：出露于沟谷、公路两侧； （4）特殊地貌上的形态（黄土覆盖区）：蜂窝状、 圆形陷坑、弧形裂缝、滑坡等。
8
2）陷落柱井下特征
（1）柱面特征：柱面的
垂直剖面为两条折线。
10
3、喀斯特陷落柱分布特点
平面分布上具有明显的分区性和分带性： （1）分区性：与地下水活动程度密切相关。矿区各 井田水文地质条件不同，因此，在时空上表现出 明显的分区性。 （2）分带性：与构造断裂带密切相关。因此，常沿 断裂带、褶曲轴、断层交汇处分布，表现出明显 分带性。
11
二、陷落柱的观测和研究
15
3、陷落柱的观测
1）煤岩层特征： （1）观测内容： 围岩的岩性、产状，断裂构造的发育情况； 煤层及顶底板特征； （2）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。
16
2）柱面特征
（1）观测内容： 柱面的平坦、倾斜情况； 柱面的倾向、倾角； 面上特征。 （2）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。
17
3）柱体内特征 ： 观测岩性、形状、大小、堆积方式。 4）其他特征 ：水、瓦斯等。 生产矿井对陷落柱观测的要求，可归纳为五查、五看、 五定。
18
三、陷落柱的探测：
1、钻探：回采工作面内探测，目前生产矿井常用的 手段之一。
19
2、巷探：小断面的巷道。 3、物探：1）仪器：无线电波坑道透视仪——坑透仪。 2）原理：陷落柱对无线电波吸收强烈。 3）观测方法： （1）同步法：发射机与接收机同步移动。 （2）定点法：发射机相对固定，接收机逐点记录。
1
2、岩溶洞穴塌陷机理 ： （1）重力塌陷——上覆岩层重力所致 。
2
（2）真空吸蚀塌陷：
密封的溶洞因地下水排泄及局部地壳升降等 原因，使其 底部由承压转为无压或负压，因此不 断下降的水产生强烈的 抽吸作用，使盖层反复陷 落，同时溶洞内外的压差效应，也 使外部大气压 对盖层产生冲压作用。 （3）物理化学综合作用： 岩层内出现物质重结晶作用； 地下水冲蚀和溶蚀作用； 成煤过程中的有机质分解产物（H2O,CO2,CH4） 与岩层内物质的化学作用。
12
13
2、岩溶塌陷误判的原因和判别标志
1）误判原因 岩溶塌陷与构造变动相似的现象： （1）岩层不连续； （2）裂隙发育； （3）煤层破碎； （4）淋水； （5）遇大块岩层填入巷道。
14
2）判别标志
陷落柱的判别标志： （1）岩性标志{岩性复杂，杂乱无章，见碎块煤}。 （2）接触面不平整，无擦痕，“柱壁”很陡。 （3）顶、底板产状无大变化。 （4）地表出现，井下必然出现。
20
21
四、陷落柱对生产的影响及处理
1、陷落柱对生产的影响 1）破坏可采煤层，减少煤层可采储量； 2）影响正规开采，使工作面无法布置； 3）增加巷道掘进率，降低回采率； 4）影响安全（矿井水、瓦斯的通道）。
22
2、陷落柱的处理方法
1）设计时将陷落柱留在煤柱中。 2）主要巷道掘进时： 运输巷遇陷落柱：在保证安全的前提下，一般 直接穿过陷落柱。 回风巷则应绕行。
3
（二）、特征 1、基本形态 （1）平面形态 以圆形、椭圆形、长条或不规则形
4
（2）剖面形态 坚硬岩石的地层：柱体上小下大，夹角60～ 80° 松散或松软岩层：柱体上大下小，夹角40～ 50°
5
（3）陷落柱高度 根据地质条件不同，一般为几十米～二百米， 也有高达数百米，直至地表。 （4）陷落柱中心轴 柱体各平面中心点的连线——中心轴线； 中心轴线多数不是直立的； 中心轴线——可预测下部煤层中陷落柱的位置。
1、井下遇陷落柱前的预兆 （1）产状变化：塌陷牵引作用所致；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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（5）涌水量增大：陷落柱穿过含水层起了通道作用。
（6）瓦斯增加。
25
26
27
28
29
30
31
32
23
3）回采工作面遇上陷落柱，可视具体情况（陷 落柱大 小、位置等）而定。 处理原则：查清其范围，缩短工作面回采或另开切眼。
24
六、陷落柱的预测
1、成因预测： 分析区内的地质及水文地质条件，据形成陷落柱 的基本要素，推测区内陷落柱的发育情况。 2、据已知资料预测： 用地表或井下揭露的资料，推断陷落柱在下水 平或下煤层的出现情况。
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。
9
（2）柱体特征： 多为较新地层碎块或第四系松散沉积物充填；
柱内岩块岩性混杂，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。
红色铁质、白色钙质、高岭土沉淀物、泥质沉 积物等。
（3）陷落柱内沉淀物：