陷落柱常识

第15卷第3期V o l 115,　N O -3阜新矿业学院学报(自然科学版)Journal of Fuxin M ining Institute (N atural Science )1996年7月Ju ly ,1996华北型煤田岩溶陷落柱分布规律及其水文地质意义张宝柱 陈振东(阜新矿业学院资源工程系123000)摘　要　本文阐述了华北型煤田内岩溶陷落柱形成的基本条件及其分布规律,依其导水性把陷落柱划分为三大水文地质类型,指出多数是隔水的,但若形成较新或处于强径流带及集中排泄带,可成为矿床充水通道,勿通奥灰水进入矿坑,发生突水淹井事故。

对此进行了深入探讨,并提出相应的防治方法。

关键词　岩溶陷落柱;岩溶水系统;矿床疏干中图号　TD 12收稿日期　1995-06-06。

第一作者　张宝柱,男,1962年生,硕士,讲师。

0　引 言华北型煤田石炭、二叠纪地层内岩溶陷落柱广泛发育,常给煤矿生产带来不利影响,特别是自1984年6月开滦范各庄煤矿发生了世界采矿史上前所未有的奥陶系灰岩岩溶陷落柱特大突水,造成灾害性淹井事故以后,打消了陷落柱不突水的看法,对陷落柱分布规律及水文地质特征研究引起了重视。

1　岩溶陷落柱分布规律岩溶陷落柱是由于煤系地层基底厚层易溶碳酸盐—硫酸盐岩,在强烈溶蚀与机械作用下,形成大型岩溶洞穴而失去对上覆岩层的顶托力,导致上覆岩层不断向下塌落而形成的柱状塌陷体。

它是碳酸盐—硫酸盐岩岩溶化所引起的继生地质现象,主要发育并形成在华北岩溶水类型煤矿区,特别以山西西山、泌水、霍县煤田和河北太行山中南段煤田分布密度最大,发育也最典型。

岩溶陷落柱既是一定岩性结构的产物,同时亦受构造控制,是水化学、水动力作用和机械作用等共同作用的结果,其分布具有如下特征:1.1　受地层结构控制陷落柱发育的地层层位主要分布在碳酸盐、硫酸盐岩混合建造的中奥陶统中。

中奥陶统碳酸盐—硫酸盐岩系属于陆缘浅海台地沉积,为一套泥晶白云岩、泥晶白云质灰岩、泥晶灰岩、石膏及硬石膏岩混合建造,常见大量层次不清的膏溶角砾岩。

陷落柱的成因、危害及其勘察预测钱学溥(国土资源部)摘要：文章探讨了有关陷落柱成因3种主要的假说，叙述了我国最严重的3起陷落柱突水事故。

根据多数地质工作者支持的“膏溶说”及实践的经验，文章论述了陷落柱的勘察和预测。

关键词：陷落柱；成因；危害；勘察预测一、陷落柱的成因陷落柱在世界其它各地少有发现，在我国，则是一种比较发育的地质现象。

陷落柱分布在煤系地层中，高度可超过500米，直径多在20米至200米，组成陷落柱的块石，是上覆地层的岩石。

陷落柱分布的密度，一般是0.2~2个每平方公里，在阳泉最大密度可达100个每平方公里。

陷落柱广泛分布在我国的山西、陕西、内蒙、河北、河南、山东、安徽、江苏、辽宁、北京市和重庆市的煤田中，全国发现的陷落柱总数约有6000个。

关于陷落柱的成因有许多假说，主要有“溶洞说”、“膏溶说”、“真空说”。

1、1944年，日本小贯义男提出“溶洞说”，认为陷落柱是奥陶系石灰岩溶洞塌陷形成的产物。

这种假说难以接受：首先，在陷落柱最为发育的山西，看不到奥陶系地层发育有大型垂直的溶洞。

其次，奥陶系上覆有煤系地层，奥陶系承压水水平流动，不可能形成大型垂直的溶洞。

2、1960年，钱学溥提出“膏溶说”。

这种假说认为：奥陶系中统峰峰组石灰岩中,赋存有厚度大于30米的硬石膏（已被1976年，山西省沁水盆地石油普查钻探等所证实）。

地壳不断地上升，当硬石膏层被抬升至距地面1500米左右，在地下水的作用下，硬石膏（CaSO4）水化形成含水石膏（CaSO4∙2H2O）（简称石膏）。

硬石膏水化变成石膏（已被1959年，山西省阳泉市供水水文地质详查钻探所证实）体积膨胀了55.6%。

体积巨大具有可塑性的石膏，沿着破碎带的交线挤入上覆的岩层。

石膏的溶解速度是石灰岩、白云岩的5~10倍。

这种柱状的石膏体不断被地下水溶蚀，上覆岩层塌陷充填形成了陷落柱。

四川盆地地下深处三叠系中统雷口坡组地层中，赋存有厚度大于30米的硬石膏层（已被大量的石油钻探所证实），在重庆市、合川县，三叠系中统雷口坡组上覆的须家河组煤系地层中，同样也发现了大量的陷落柱。

煤矿掘进工作面过陷落柱主要施工技术探析随着人们对煤炭资源的需求不断增加，煤矿的开采工作也日益增加。

而在煤矿掘进工作中，过陷落柱施工技术是一个重要的环节，它直接关系到煤矿安全生产。

探析煤矿掘进工作面过陷落柱主要施工技术，对于提高煤矿安全生产水平具有重要意义。

煤矿掘进工作面过陷落柱是指在煤矿掘进工作面上，为了避免矿岩的发生坍塌而在地表进行的一种支护措施。

在过陷落柱的施工中，主要有以下几种主要技术，分别是预应力锚杆技术、高分子注浆技术、二次喷浆技术和综合支护技术。

首先是预应力锚杆技术。

预应力锚杆技术是通过在岩体中布设预应力锚杆，利用预应力锚杆对岩体进行支撑和固化，从而防止矿岩的发生坍塌。

预应力锚杆技术具有结构简单、施工方便、成本较低等优点，是一种较为常用的过陷落柱施工技术。

其次是高分子注浆技术。

高分子注浆技术是将高分子树脂注入岩体内部，利用高分子树脂的粘结作用，在岩体内部形成一种坚固的支护体系。

高分子注浆技术具有施工简便、成本较低、不受地下水位影响等优点，是一种适用于多种煤矿地质条件的过陷落柱施工技术。

再次是二次喷浆技术。

二次喷浆技术是指在预埋的支护体系上进行二次混凝土喷浆，从而形成一种坚固的过陷落柱支护体系。

二次喷浆技术具有施工速度快、支护效果好、适用于多种地质条件等优点，是一种常用的过陷落柱施工技术。

煤矿掘进工作面过陷落柱主要施工技术是一项非常重要的工作，它直接关系到煤矿生产的安全性和效益。

在实际工程中，应根据不同的地质条件和工程要求，选择合适的过陷落柱施工技术，并采取有效的措施进行保证和管理。

只有做到科学规划、合理设计、精心施工和严格管理，才能确保煤矿掘进工作面过陷落柱的安全稳定，为煤矿的安全生产提供良好的保障。

金桥煤矿陷落柱的验证及形成机理引言金桥煤矿陷落柱是指在开采过程中矿体塌陷形成的柱状结构。

验证金桥煤矿陷落柱的存在与否以及探讨其形成机理对于煤矿安全管理和矿井设计具有重要意义。

本文将从验证方法、形成机理等多个方面进行深入探讨。

验证金桥煤矿陷落柱的存在验证金桥煤矿陷落柱的存在主要通过以下方法：1. 地质勘探地质勘探是验证金桥煤矿陷落柱的重要手段。

通过对矿区地质构造、煤层赋存、断层、隐伏煤等进行综合勘探，可以初步了解矿区是否存在可能引发陷落柱形成的地质条件。

2. 地震勘测地震勘测可以获取地下介质结构信息，识别矿区的地震响应特征。

通过地震勘测技术，可以判断陷落柱的位置和分布情况，为陷落柱的验证提供有力的数据支持。

3. 相关数据分析通过对已有煤矿事故数据和煤矿陷落柱成因的研究，可以分析矿井陷落柱的发生规律和可能的形成机理。

通过对多个煤矿事故案例的分析比对，可以初步验证金桥煤矿是否存在陷落柱。

金桥煤矿陷落柱的形成机理金桥煤矿陷落柱的形成机理是多种因素综合作用的结果。

以下是其中几个重要因素：1. 煤层的力学性质煤层的强度、破裂韧性以及煤与围岩的结合情况对陷落柱的形成起到决定性作用。

强度低、破裂韧性差的煤层更容易发生陷落柱。

2. 矿井开采方式矿井开采方式对陷落柱形成具有直接影响。

采用长壁工作面开采方法的矿井更容易形成陷落柱，特别是在矿井开采过程中出现掘进巷道或回采巷道的坍塌。

3. 水文地质条件地下水的流动与渗透对陷落柱的形成起到重要作用。

水力压力增大，煤体强度减小，从而加速陷落柱的形成。

因此，水文地质条件对于金桥煤矿陷落柱形成的机理具有一定的影响。

4. 地质构造矿区地质构造对陷落柱的形成具有重要影响。

断裂、褶皱等地质构造会使煤层变形或破裂，从而导致陷落柱的形成。

陷落柱的预测与防治陷落柱的预测与防治对于煤矿安全管理至关重要。

以下是几个常用的预测与防治方法：1. 预测方法•地质勘探：通过地质勘探手段获取矿区地质信息，提前辨识可能发生陷落柱的区域。

陷落柱防治措施陷落柱防治措施1、做好预测预报工作，掘进施工前应做好超前物探工作。

2、在物探可疑区域前应按规程规定设置警戒线、探水线。

3、在施工至设置的探水线位置后，必须设计探测钻孔，确定陷落柱长、短轴的长度，取芯判别陷落柱垮落高度，同时探清陷落柱含水情况。

4、如果不再施工陷落柱，应按规程规定留设，陷落柱保护煤（岩）柱，并在充水性图、工程平面图上标明其位置，并建好台帐卡片。

5、如果要继续向前施工，应按陷落柱是否含水的情况，分别采取措施。

（1）不含水；A：在陷落柱影响带做好水仓，并备好排水设施。

B：在陷落柱影响带边缘起加强支护，用好前探梁或其它临时支护措施。

C：设计好钎探验证孔及在每个掘进循环前按设计施工，无异常情况才能掘进。

D：陷落柱带中应按实际情况确定支护方式，特别要考虑，底板受水后，易软化下的特点及受压后巷道易发生底鼓等特点。

E：陷落柱及其影响带应加强顶板压力情况观测，并建立预警机制，防止滞后垮塌事故。

F：回采时，应根据陷落柱发育情况，如采陷落柱发育（宽度大或位于工作面间时，应采用跳采方式，补做切眼回采，停采线应划定在周期，陷落柱发育在工作面机、风巷时，可补做巷道进行回采。

（2）含水时：A：应采用管棚+注浆方式施工，处理好后，才能掘进。

其余：同上。

勘探不良钻孔防治措施1、井田历年的勘探孔封孔情况，建立台帐，并将封堵不良的钻孔。

上在矿井充水性图上。

2、在掘进回采前做好观测预报工作，采用物探方式进行超前探测，确定其在煤层中具体位置，并探明水害情况。

3、在距钻孔30米时，做好排水沟及水仓，并备好抽排水设备（巷道不能自排的情况）。

4、在掘进或回采到距钻孔30米时，进行钻孔施工，排放钻孔积水，放水孔要有专门的设计及安全防护措施。

5、在孔内流量稳定后，流量≤20m3/h时，可以继续向前掘进（或回采）如果水量≥20 m3/h时，且排放时间长，可以采用注浆封堵方式处理，封堵高度不得小于回采后导水裂隙带高度。

6、掘进后，巷道应根据顶板受水侵蚀后的实际情况，及时加强支护，防止发展生顶板置落事故。

陷落柱的高斯射线束法模拟
陷落柱是地理环境中一种常见的重要结构，用于构建桥梁、道路和护坡，其受力特性很重要。

最近，高斯射线束法已被用于陷落柱的模拟。

高斯射线束法是一种采用电磁粒子来模拟材料的响应的方法，通过将空间中的电场作用于电磁粒子的特性，来模拟材料的宏观响应。

在陷落柱的模拟中，采用容积电磁学方法来模拟电场作用于电磁粒子，进一步模拟材料的表面受力分布状态。

当陷落柱受到荷载作用时，它们的表面受力可能重新分布，从而影响柱体以及整体桥梁结构承受荷载的能力，此时高斯射线束法可以有效地模拟陷落柱表面受力的变化情况。

首先，需要建立一个完整的模型。

一般而言，陷落柱的模型包括柱体的几何形状、表面材料的性质以及柱体周围环境的土体结构特性，为了获得精确的记述，还需要提供位移荷载，例如桥梁上的车辆造成的位移荷载等。

接着，需要对模型进行细化，采集柱体尺寸和地形的精细数据，并针对粗略的表面构型参数、材料的性质以及周围土体结构特性进行调整，以更准确地描述整体模型。

最后，模拟软件将根据模型的数据进行模拟，模拟的结果将展示陷落柱及其周围环境的响应。

陷落柱的模拟方法也被广泛应用于多种细节分析，例如地基处理、桩台基础和混凝土结构稳定性等。

高斯射线束法提供了一种有效的、精准的方法，可以模拟复杂结构周围环境的完整响应，
这在陷落柱应用中效果十分显著。

综上所述，高斯射线束法对陷落柱的模拟具有很好的应用前景，它可以有效地提高陷落柱的稳定性在结构设计过程中的应用价值，为结构安全性提供更好的保障。

综采工作面过陷落柱安全措施Xx工作面遭遇到陷落柱（1-3架），为了回采工作顺利进行，保证机电设备的正常运转，同时为防止发生瓦斯、一氧化碳超限报警事故，特制定以下安全技术措施：1、由于陷落柱较硬，需打眼放炮震动，要严格执行“一炮三检”和“三人联锁”的放炮制度，并用旧皮带保护好工作面支架立柱、高压水管以及电缆等，一切准备工作就绪后，方能进行放炮工作，严禁降架放炮。

2、工作面机头放炮前，工作面支架要升紧升牢，且初撑力不得小于24MPa；两巷超前单体液压支柱要迎山有力，且初撑力符合规定，顶板破碎时，要加强支护。

3、打眼前，工作面刮板输送机和采煤机必须停电闭锁，并挂好停电牌板，打眼时，打眼工作人员严禁站在工作面刮板运输机里，以防工作面溜子突然起动造成事故。

4、打眼时，打眼工要严格执行“敲帮问顶制度”，去煤帮工作，必须先找掉活煤活渣。

5、打眼时，如发现打眼出有异常情况应立即停止打眼，待检查处理问题后，方可继续进行打眼工作。

6、炮眼要求：炮眼布置方式为三花眼，眼深不少于1.5m,眼距为0.8m，炮眼与煤壁夹角约为75°，炮眼与水平面的夹角约为10°～15°。

7、打眼时要采用湿式打眼，煤尘大时，要及时的洒水灭尘。

8、打眼时，班长要指定一名负责人负责打眼工作，并保证安全，统一协调指挥。

9、放炮时，采用分组装药，装药量为1-2卷/眼，一组装药，必须一次起爆，每次拉炮数量不得超过5个，顶板破碎，有淋水、压力大等地段要视现场情况酌减，必要时一次拉一炮，每次拉完炮后，要先维护好顶板，方可继续拉炮，拉炮时间间隔不得小于10min, 从而保证瓦斯、一氧化碳能够及时的疏散，杜绝出现报警事故的发生。

10、放炮时，必须按规定使用炮泥和水泡袋。

放炮前后，要洒水灭尘。

11、割煤时，当有大块掉下后，人员站在支架下用大锤将大块破开，严禁外开大块。

12、放炮前，必须经瓦斯员检测后，为防止发生瓦斯超限事故，当工作面瓦斯浓度低于0.5%，方准放炮；否则不准放炮。