岩溶陷落柱探查与治理

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。

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。

华北地区岩溶陷落柱形成原因与预测【摘要】阐述了华北地区岩溶陷落柱的成因，并对其特征进行了总结，提出了陷落柱的预测方法【关键词】陷落柱;成因;特征;预测我国华北地区有着丰富的煤炭资源，岩溶陷落柱在华北地区煤田广泛发育和分布，不仅使煤层塌陷在一定范围内失去开采价值，减少煤炭储量，缩短了矿井服务年限；而且还对井巷工程的布置和施工，采煤方法和采掘机械的选择增加困难；更重要的是它往往沟通含水层，,把奥陶系灰岩水引入矿井,威胁到矿井的安全生产。

因此分析研究华北地区岩溶陷落柱的成因与发育规律，对煤矿的安全生来说来说具有重要的意义。

１．华北地区陷落柱的形成原因所谓陷落柱，是指煤系地层下部的易溶岩层，经地下水的强烈溶蚀，形成了大量溶洞，从而引起上伏岩层失稳，向溶蚀空间冒落、塌陷所形成的筒装柱体。

其发育必须具备四个条件：一是煤系或其下伏地层中含有可溶性岩层；二是含煤区域内，发育有良好的地下水通道；三是地下水交替循环快，排泄流畅，具有良好的地下水动力条件；四是具有丰富的地下水资源。

可溶岩的存在是岩溶形成的物质基础。

可溶岩是指碳酸盐类的岩石与水相互作用溶解于水而得名。

可溶岩的纯度愈高，其可溶性愈强，岩溶愈发育，溶洞大而集中，典型的岩溶形态发育完善。

相反，可溶岩的纯度愈低，则不易形成岩溶。

地质构造是促进可溶岩溶解与冲蚀作用加速进行的重要条件。

由于地质构造破坏了岩石的完整性，增加岩石的渗透性能，扩大了水与岩石的接触可溶机会，使水流具有了良好的通道，加强了岩溶发育程度。

一般而言，断层附近和褶曲轴部，构造裂隙发育，岩石的透水性好，因而岩溶最为发育。

这是由于断层破坏了岩层的连续性和完整性，加强了地下水的循环交替，并使具有溶蚀能力的水与可溶岩石的接触而不断扩大，加快了对可溶岩的溶蚀所致，因此说地质构造不仅控制岩溶的发育强度和深度，而且控制岩溶发育的方向和部位。

地下水交替循环是岩溶形成的基本动力。

地下水循环且带有溶蚀物质流向排泄区，由于水不断循环，裂隙逐步扩大，水流通道加宽，水速加大，溶蚀不断扩大，形成了岩溶洞穴，甚至地下暗河，为陷落柱的形成创造了条件。

平朔矿区导水陷落柱井下探查与治理技术张忠温;梁兴旺;张中静【摘要】论述了在平朔矿区井工一号井19108工作面,利用井下物探、钻探、化探等综合探查技术手段,在回采工作面前方发现一导水陷落柱.采用边探查、边设计、边治理的原则,分阶段、分次序,利用井下钻探对奥灰上部钻探注浆加固、封堵治理技术,成功治理了该导水陷落柱,实现了工作面安全、顺利回采,为国内类似条件下陷落柱治理提供了经验.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2017(022)006【总页数】5页(P15-19)【关键词】平朔矿区;导水;陷落柱;探查技术;井下治理【作者】张忠温;梁兴旺;张中静【作者单位】中煤平朔集团有限责任公司,山西朔州036000;中煤平朔集团有限责任公司,山西朔州036000;山西中煤担水沟煤业有限公司,山西朔州036000【正文语种】中文【中图分类】TD745.21平朔矿区主采煤层为石炭系太原组4号、9号和11号煤层，其平均厚度分别为10.47，12.91和3.73m。

井田内主要含水层有新近系孔隙含水层、石炭-二叠系砂岩裂隙含水层和奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

主要隔水层为11号煤底板本溪组隔水层、石炭-二叠系层间隔水层和新近系红土隔水层。

矿区内奥陶系灰岩广泛分布，岩溶裂隙十分发育，奥灰含水层水位标高约+1060m，9号、11号煤层相对奥灰含水层均为带压开采，且含水层距11号煤层底板仅约35m。

在平朔矿区30a的采掘过程中先后揭露几十个陷落柱，陷落柱的存在对矿井安全生产存在严重潜在威胁。

2016年中煤平朔集团井工一矿19108工作面通过井下探查发现了1个导水陷落柱，矿井通过井下综合探查和注浆治理，成功地对该陷落柱进行了井下治理并安全回采通过。

19108工作面开采9号煤层，工作面走向长度3150m，倾向长度300m，采用综放开采(见图1)。

19108工作面地质条件局部较复杂，工作面两巷掘进过程中揭露大小断层24条，在辅运巷掘进过程中2260m处钻探探明1个不富水陷落柱，并在巷道掘进时揭露，陷落柱编号为19108-1，长轴16.2m，短轴7.6m，面积94m2。

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。

煤炭与化工Coal and Chemical Industry第44卷第4期2021年4月Vol 44 No.4Apr. 2021地测与水害防治大采深水文地质极复杂矿井陷落柱探查治理王真海（冀中能源股份有限公司邢东矿，河北邢台054000）摘 要：邢东矿为水文地质极复杂矿井，自投产至今共揭露9个岩溶陷落柱，其中X9陷落柱 发育位置位于采区集中巷掘进区域。

为保证集中巷穿过陷落柱期间掘进安全，对X9陷落柱发育范围进行探查，根据探查结果对其进行注浆加固。

关键词：陷落柱；充填密实度；导含水性；瞬变电磁；注浆加固中图分类号：TD74 文献标识码：B 文章编号：2095-5979 （ 2021） 04-0061-03Exploration and management of collapsed column in complex hydrogeology mine with large mining depthWang Zhenhai(Xingdong Mine, Jizhong Energy Corporation Ltd., Xingtai 054000, China )Abstract : Xingdong Mine with extremely complex hydrogeology, and a total of 9 exposed Karst callapsed columns, amongwhich X 9 column was located in the centralized mining area. In order to ensure the safe mining, when the concentratedroadway passing through the collapsed column, the development range of X9 trap column was explored, and it wasreinforced by grouting according to the investigation results.Key Words : collapsed column; filling density; water conductivity; transient electromagnetic; grouting reinforcement1概 况邢东矿为大采深水文地质类型极复杂矿井，井 田范围内发育有岩溶陷落柱，给矿井安全开采造成威胁。