煤矿井下陷落柱的判断和处理

FORUM 论坛工艺90 /矿业装备 MINING EQUIPMENT煤矿采区采动过程中陷落柱构造的探测监控分析□ 李 娟 大同煤矿集团永定庄煤业公司陷落柱指溶岩在地质构造力和上部覆盖岩层的重力长期作用下，上覆岩层崩陷所形成的锥状或柱状结构体。

陷落柱内部破碎岩体与填隙物间通常处于固结状态，极具水害危险。

陷落柱的存在不但会破坏煤层结构，降低煤炭资源采出率，严重影响综合机械化采煤的顺利进行，而且可能成为水和瓦斯突出的通道，给矿井安全生产造成严重的威胁。

近年来，通过安全监测进行更加直观且精准的研究，把握陷落柱柱体及围岩岩体的力学性质，探索陷落柱突水的力学位移规律，对陷落柱突水风险进行合理评价，以达到指导煤矿安全生产的目的。

1 永定庄旗下某矿煤矿概述永定庄旗下某煤矿采区标高是540~70 m，批采煤层是3号~15-3号，矿井规模为120万t/a。

井田位于沁水复式向斜的东翼，其发现大小断层23条、陷落柱18个，井田北部次一级褶曲较发育，地层呈波浪起伏。

在已探明的18个陷落柱中，该煤矿岩溶陷落柱发育主要有陷落柱标高在+400 m~+600 m 居多，深部地层太原组灰岩多发育，发育方向NE、NW 为主，陷落柱附近有断层，接触面交错杂乱，岩块胶结程度不同等特点。

X1、X2、X3、X5、X8、X9、X11陷落柱相对富水性较强，X4、X6、X7、X10、X12陷落柱相对富水性较弱。

据此可推测奥陶系灰岩顶界面下200 m 范围内岩溶发育异常区分布大部分位于褶曲及构造破碎带附近，异常区相对集中，岩溶发育相对较强。

2 陷落柱的布点与探测监控结合矿井的水文地质资料，分析陷落柱的水文地质特征，合理的安排测点并进行井下钻探验证过程。

布置好测点后，监测监控探测仪利用不接地回线向采掘空间周围的煤岩体中发射和接收信号，并增大瞬变电磁法的顺层或垂直勘探深度。

钻孔探测不但要合理分析水文地质资料，在施工过程中也要按相关规程的钻孔要求严格执行。

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。

关于陷落柱的论述生产技术科:董一乐2013/5/15陷落柱的概念:溶岩在地质构造力和上部覆盖岩层的重力长期作用下发生坍塌，覆盖在上部的煤系地层也随之陷落，这种塌陷呈圆形或不甚规则的椭圆柱状体，因此叫陷落柱。

第一节陷落柱的特征一、陷落柱的基本形态1）、陷落柱的平面形状:1、把陷落柱与地表面或岩层层面切割面的形态叫做陷落柱的平面形状。

2、平面形状多呈椭圆形、似圆形，有时可见到长条形，为了方便起见，在其平面上人为的画出长轴和短轴。

3、陷落柱的平面形态、大小、数量和分布情况受地质及水文地质条件控制，因此，具有一定的规律性。

2）、陷落柱的剖面形状：1、剖面形状根据所穿透的各岩层的岩石性质而异。

2、在较硬和裂隙发育的岩层中，陷落柱的剖面形状多呈上小下大的柱状，其柱面与水平的夹角多在60—80°之间。

3、在含水较多的松软岩层中或未经胶结的冲击层中，多呈上大下小的漏斗状，夹角多在40—50°之间.°3)、陷落柱的高度:1、从岩溶的底面至塌陷顶的距离叫陷落柱高度。

2、岩溶的体积大，地下水的排泄条件良好，岩层内的裂隙发育则陷落柱的塌陷高度就大，反之则小。

3、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)、陷落柱的中心轴1、陷落柱各平面中心点的连线称为陷落柱的中心轴。

2、由于岩层产状不一，故陷落柱的中心轴有的直立，有的歪斜，有时有扭转现象。

3、掌握陷落柱中心轴有利于预测下组煤或下水平陷落柱的平面位置。

二、陷落柱的特征（分析、判断陷落柱的重要环节）1)、陷落柱在地表的出露特征:1、盆状凹陷：被黄土覆盖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2)、陷落柱在井下的出露特征1、柱面特征：（不规则状：坚硬岩石呈突出状；松软岩石呈凹陷状）原因：被塌陷的煤及岩层的性质不同。

如：坚硬的砂岩强度大，不易塌落，故向塌陷的部位突出；松软的煤层强度小，故向松散的岩体凹入。

一、陷落柱的形成在我国华北石炭二叠纪煤系的基底，存在有溶洞非常发育的奥陶纪石灰岩，由于地下水的长期溶蚀，这些溶洞就愈来愈大，在地质构造力和上覆岩层重力的长期作用，有些溶洞发生塌陷，覆盖在上面的煤系地层也随之陷落，由于这种塌陷的剖面形态为柱状，所以叫陷落柱（图3-2-1）。

二、陷落柱的特征（一）地表特征当陷落规模较大时，可穿过煤系地层一直通到地表，呈现出特殊的地貌景观，在基岩裸露地区更为明显。

在陷落柱出露处岩层产状杂乱，毫无层次，登高望去，呈一环形盆地。

盆地边缘岩层产状正常，盆地中乱石林立，充填着不同地层的岩石碎块。

另外，周围岩层因受塌陷影响而略显弯曲，岩层多向陷落区内倾斜。

在黄土覆盖地区，由于雨水下渗作用而使地表形成陷坑。

随着雨量的增加和渗透量增大，地表陷坑愈陷愈深，甚至形成小盆地。

当黄土层较厚时，一般在地表很难看到陷落柱的存在。

（二）井下特征1、形态陷落柱总的形态是一个上小下大的圆锥体。

它们在水平切面上多呈圆形或椭圆形，直径大小不一，最大的直径可达几百米（峰峰二矿）,262m（太原西山自家庄矿），320m（阳泉济生井田）。

最小直径仅几米。

2.高度陷落柱的高度是有限的，因为溶洞塌陷后，上覆地层岩石碎块的体积比原来的体积增大，所以塌陷到一定高度后，整个柱体空间都被填满，这时塌陷作用便告停止，再往上的岩层（或煤层）即可免受破坏。

3．陷落柱内组成物的特征陷落柱主要由塌陷的岩石碎块组成。

这些岩石碎块，棱角显著、形状不一。

排列紊乱，大小混杂。

大的岩块直径可达数米，小的仅几厘米。

岩块与岩块之间，充满着岩粉，煤粉和各色粘土，胶结差，多未成岩。

柱内有的干燥无水，有的有淋水现象。

据统计，瓦斯的涌出量一般比正常区高2—3 倍。

4．与围岩的接触关系陷落柱与围岩的接触关系多呈不规则锯齿状，界限明显。

在接触处，围岩的产状基本正常，接触带附近的煤层及顶板一般无牵引现象。

在井下煤巷掘进中遇到陷落柱后，穿过柱体仍可见到原煤层。

一、陷落柱的形成在我国华北石炭二叠纪煤系的基底，存在有溶洞非常发育的奥陶纪石灰岩，由于地下水的长期溶蚀，这些溶洞就愈来愈大，在地质构造力和上覆岩层重力的长期作用，有些溶洞发生塌陷，覆盖在上面的煤系地层也随之陷落，由于这种塌陷的剖面形态为柱状，所以叫陷落柱(图3-2-1)。

二、陷落柱的特征(一)地表特征当陷落规模较大时，可穿过煤系地层一直通到地表，呈现出特殊的地貌景观，在基岩裸露地区更为明显。

在陷落柱出露处岩层产状杂乱，毫无层次，登高望去，呈一环形盆地。

盆地边缘岩层产状正常，盆地中乱石林立，充填着不同地层的岩石碎块。

另外，周围岩层因受塌陷影响而略显弯曲，岩层多向陷落区内倾斜。

在黄土覆盖地区，由于雨水下渗作用而使地表形成陷坑。

随着雨量的增加和渗透量增大，地表陷坑愈陷愈深，甚至形成小盆地。

当黄土层较厚时，一般在地表很难看到陷落柱的存在。

(二)井下特征1、形态陷落柱总的形态是一个上小下大的圆锥体。

它们在水平切面上多呈圆形或椭圆形，直径大小不一，最大的直径可达几百米(峰峰二矿)，262m(太原西山自家庄矿)，320m(阳泉济生井田)。

最小直径仅几米。

2. 高度陷落柱的高度是有限的，因为溶洞塌陷后，上覆地层岩石碎块的体积比原来的体积增大，所以塌陷到一定高度后，整个柱体空间都被填满，这时塌陷作用便告停止，再往上的岩层(或煤层)即可免受破坏。

3．陷落柱内组成物的特征陷落柱主要由塌陷的岩石碎块组成。

这些岩石碎块，棱角显著、形状不一。

排列紊乱，大小混杂。

大的岩块直径可达数米，小的仅几厘米。

岩块与岩块之间，充满着岩粉，煤粉和各色粘土，胶结差，多未成岩。

柱内有的干燥无水，有的有淋水现象。

据统计，瓦斯的涌出量一般比正常区高2—3倍。

4．与围岩的接触关系陷落柱与围岩的接触关系多呈不规则锯齿状，界限明显。

在接触处，围岩的产状基本正常，接触带附近的煤层及顶板一般无牵引现象。

在井下煤巷掘进中遇到陷落柱后，穿过柱体仍可见到原煤层。

第四章岩溶陷落柱陷落柱：由于下伏易溶岩层，经地下水强烈溶蚀，形成大量空洞，从而引起上覆岩层失稳，向溶蚀空间冒落，塌陷所形成的筒状柱体，简称陷落柱第一节岩溶陷落柱的特征一、地表特征1、盆状塌陷2、丘状凸起3、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，这即是陷落住的剖面形态。

4、特殊地貌形态在黄土覆盖区，基岩个的陷落柱可导致表层黄土产生圆形陷坑或弧形阶梯状裂缝。

裂缝窄的仅几厘米，宽的可掉进耕牛，在山西汾西矿区有“跌牛缝”之称。

此外，陷落柱还可引起黄土滑坡。

二、陷落柱井下特征1、陷落柱的形态特征它是指陷落住柱的三度空间形状。

现从它的平面和刻而形态、高度和中心轴等方面揭示整个陷落柱的形态特征。

(1)陷落柱的平面形态它是指陷落柱与地面、水平切面或煤层面的交线形态。

一般呈椭圆形，也可呈圆形、鞋底形或长条形等。

根据山西阳泉三矿已揭露的133个陷落柱的平面形态统计资料，椭圆形的92个，占69％；圆形的13个，占10％；其它形状的28个，占31％。

为了描述陷落柱的平面形态，应标出长轴和短轴，计算出长短轴的比值。

一个矿区，陷落住长轴往往具有一定的方向性。

是指沿陷落柱中心轴切剖面的陷落拄形态。

如果陷落柱穿过极易塌陷的含水松软岩层(如第四纪冲积层或裂隙发育的泥质岩层)，则剖面形态多至上大下小的漏斗状；如果穿过不易塌陷的、岩性均一的坚硬岩层(如砂岩、砂砾岩、砾岩和石灰岩层)，则剖面形态多至上小下大的锥形，锥面与水乎面的交角为60- 80°；如果穿过岩性不均一的岩层，则剖面形态很不规则，但总体仍里，锥形柱状。

( 3)陷落柱的高度 它是指从溶洞底到塌陷顶的垂宜距离。

它与溶洞的大小，地下水的排泄条件，岩层的物理力学性质，以及裂隙的发育程度有密切关系．一般高度由几十米到l 00-200m ，但也有高达几百米的巨型陷落和仅数米的小型坍塌。

(4)陷落柱的中心轴 它是指陷落柱各平面形态的中心点的联线。

煤矿陷落柱特征分析及处理方法李旭春【摘要】陷落柱会造成围岩产状变化、裂隙和小断层增多、煤质氧化、水和瓦斯涌出量增大;陷落柱具有明显的外部及内部特征;遇到陷落柱时最重要的是确保其不具有导水性,控制瓦斯涌出量,制定通过时的安全技术措施.【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】3页(P104-105,108)【关键词】陷落柱;基本特性;处理方法【作者】李旭春【作者单位】山西汾西宜兴煤业有限责任公司,山西孝义 032300【正文语种】中文【中图分类】TD3271 概述陷落柱是煤矿井下常见的一种地质现象。

陷落柱破坏了原有的煤层，降低了工作效率，恶化了生产环境，有时甚至会造成安全事故。

快速识别陷落柱并采取合理措施安全通过，避免或者降低其对安全生产的影响，是煤矿采掘活动中需要解决的一个难题。

2 陷落柱的破坏性1）围岩产状变化陷落柱四周的围岩不同程度地向柱体倾斜，其倾斜的程度跟煤层本身的倾角有很大的关系，如果陷落柱出现在下山方向则会导致煤层倾角加大，如果陷落柱出现在上山方向则会导致煤层倾角变缓，其导致的角度变化一般在5°左右，影响的范围一般在20 m以内，但在实际生产作业中出现过倾角变化约20°的现象。

2）裂隙和小断层增多在陷落柱形成的过程中周围的岩体会被向下坍塌的岩石拖曳而倾向柱体方向，这样就形成了许多倾向柱体的裂隙，若裂隙两侧的岩体发生位移则形成了小断层。

断层的落差一般在2 m以内，绝大多数不超过0.5 m，走向长度较短，一般不超过20 m。

多数情况下在倾向柱体的方向上成阶梯状出现，落差逐渐变小，断层间距逐渐变短，而且都是正断层。

3）煤质氧化陷落柱周边的煤层松软，光泽变得暗淡，灰分增大。

4）水和瓦斯涌出量增大如果陷落柱穿过含水层就会将地下水导入到煤层中，导致采掘工作面涌水量增大。

陷落柱坍塌形成的空间，导致瓦斯向柱体涌入从而使瓦斯涌出量增大。

3 陷落柱的基本特征1）陷落柱外部形态特征。

一、陷落柱的形成在我国华北石炭二叠纪煤系的基底，存在有溶洞非常发育的奥陶纪石灰岩，由于地下水的长期溶蚀，这些溶洞就愈来愈大，在地质构造力和上覆岩层重力的长期作用，有些溶洞发生塌陷，覆盖在上面的煤系地层也随之陷落，由于这种塌陷的剖面形态为柱状，所以叫陷落柱(图3-2-1)。

二、陷落柱的特征(一)地表特征当陷落规模较大时，可穿过煤系地层一直通到地表，呈现出特殊的地貌景观，在基岩裸露地区更为明显。

在陷落柱出露处岩层产状杂乱，毫无层次，登高望去，呈一环形盆地。

盆地边缘岩层产状正常，盆地中乱石林立，充填着不同地层的岩石碎块。

另外，周围岩层因受塌陷影响而略显弯曲，岩层多向陷落区内倾斜。

在黄土覆盖地区，由于雨水下渗作用而使地表形成陷坑。

随着雨量的增加和渗透量增大，地表陷坑愈陷愈深，甚至形成小盆地。

当黄土层较厚时，一般在地表很难看到陷落柱的存在。

(二)井下特征1、形态陷落柱总的形态是一个上小下大的圆锥体。

它们在水平切面上多呈圆形或椭圆形，直径大小不一，最大的直径可达几百米(峰峰二矿)，262m(太原西山自家庄矿)，320m(阳泉济生井田)。

最小直径仅几米。

2.高度陷落柱的高度是有限的，因为溶洞塌陷后，上覆地层岩石碎块的体积比原来的体积增大，所以塌陷到一定高度后，整个柱体空间都被填满，这时塌陷作用便告停止，再往上的岩层(或煤层)即可免受破坏。

3．陷落柱内组成物的特征陷落柱主要由塌陷的岩石碎块组成。

这些岩石碎块，棱角显著、形状不一。

排列紊乱，大小混杂。

大的岩块直径可达数米，小的仅几厘米。

岩块与岩块之间，充满着岩粉，煤粉和各色粘土，胶结差，多未成岩。

柱内有的干燥无水，有的有淋水现象。

据统计，瓦斯的涌出量一般比正常区高2—3倍。

4．与围岩的接触关系陷落柱与围岩的接触关系多呈不规则锯齿状，界限明显。

在接触处，围岩的产状基本正常，接触带附近的煤层及顶板一般无牵引现象。

在井下煤巷掘进中遇到陷落柱后，穿过柱体仍可见到原煤层。

5、陷落柱轴线与岩层产状的关系多数矿井的观测结果表明，陷落柱锥形体的中心轴与围岩岩层面近似垂直。