岩溶陷落柱

收稿日期:2002-11-11作者简介:姚冬梅(1968-),女,山西太原人,工程师,1991年毕业于山东矿业学院,现从事地质勘探工作。

陷落柱的形成与分布姚冬梅(山西焦煤集团公司官地煤矿,山西太原　030022)摘要:通过分析陷落柱的形成条件和影响其分布的因素,推测出陷落柱可能发育的地区或地段,对煤矿生产中综合治理陷落柱,具有一定的意义。

关键词:陷落柱;形成机理;塌陷;分布规律中图分类号:P642.25 文献标识码:B 文章编号:1003-0506(2003)02-0013-02 岩溶陷落柱是局部地层中的岩溶塌陷现象,根据西山煤田前山各生产矿区揭露的地质资料统计,陷落柱发育密度为20～40个/km 2,其破坏面积约占煤层已采面积的4%～10%,煤炭储量损失高达15%～30%,严重缩短了矿井寿命,并造成煤炭资源的很大浪费。

陷落柱的存在,长期困扰西山煤炭的开发和利用。

近年来,无线电坑透仪的使用和普及,对回采工作面内的隐伏陷落柱探测取得了一定成效,但这一技术目前仅局限在回采工作面回采巷道及切眼构通后的物探分析,还不能对矿井或采区范围内隐伏的陷落柱进行探测分析。

因此,对陷落柱的形成机理和分布规律进行综合分析,可指导采区和工作面的合理布置,避免生产的盲目性。

1　陷落柱的形成陷落柱的形成大致经历了由溶隙到溶孔(溶管)、溶洞及溶洞塌陷这一发育过程,其中溶洞的形成是陷落柱形成的核心,是形成陷落柱的先决条件。

1.1　岩溶洞穴的形成前人对岩溶发育总结了4个必备的物质条件:①有可溶性岩层;②具有良好的地下水通道;③有丰富饱和的侵蚀性水质;④有地下水的排泄口,以加剧地下水的交替作用。

当这4个条件都具备时,在构造力作用下,引起局部可溶性岩层较强的褶皱变形或断裂位移,并在其构造应力作用下产生节理或劈理发育区,使局部岩层的结构强度、稳定性、整体性等发生变化,使原来正常的岩层遭受不同程度的破坏,从而形成岩层的破碎带发育区,在地下水的强烈交替作用下,被侵蚀“掏空”,形成岩溶洞穴。

岩溶陷落柱的研究历史及成因假说摘要：岩溶陷落柱在华北型煤田广泛发育和分布，它的存在是矿井安全的重大威胁。

为了解决陷落柱问题，众多专家学者对陷落柱的形成机理、分布规律以及陷落柱突水原因等方面，进行了长期的研究，形成了诸多理论依据。

关键词：岩溶陷落柱；研究历史；形成机理；分布规律；侵蚀基准面Abstract: There are extensive development and distribution of karst collapse column in northern china coal field. The existence of karst collapse column is significant threat to mine safety. In order to solve the problem, many experts and scholars have done the long-term research of formation mechanism, distribution law, collapse column water inrush reason and so on. As a result, many theoretical bases are formed.Key words: karst collapse column; history of research; formation mechanism; distribution law; base level of erosion在我国华北煤田，不少矿区有陷落柱分布。

在陷落柱发育的地区，它一直是影响煤矿生产和建设的主要因素之一，如西山煤田前山各生产矿区揭露的地质资料统计：陷落柱发育密度为20～40个/k㎡，其破坏面积约占煤层已采面积的7%。

由于陷落柱的破坏，生产矿井煤炭储量损失高达15%～30%[1] 。

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。

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。

《寺河矿承压区岩溶陷落柱发育特征及突水风险性评价》篇一一、引言随着矿山的不断开采，矿区地质环境日趋复杂，岩溶陷落柱发育及突水事故的频发，已经成为矿山安全生产中的重大问题。

寺河矿作为我国典型的承压矿区，其岩溶陷落柱发育特征及其突水风险性评价具有重要的理论和实践意义。

本文将深入探讨寺河矿承压区岩溶陷落柱的发育特征，并对其突水风险性进行评价，以期为矿山安全生产提供科学依据。

二、寺河矿承压区地质背景寺河矿位于我国某地，地处地质构造复杂区域，具有较高的地质压力和岩溶发育程度。

该矿区岩层主要为碳酸盐岩，具有多层次、多期次的地质构造特征。

岩溶陷落柱是该矿区的主要地质灾害类型之一，其发育特征直接关系到矿山的安全生产。

三、岩溶陷落柱发育特征1. 形态特征：寺河矿承压区岩溶陷落柱形态多样，主要表现为柱状、囊状、不规则状等。

其边界模糊，内部填充物多为软弱岩层或破碎带。

2. 空间分布：岩溶陷落柱在空间上呈现出一定的分布规律，主要受地质构造、岩性、地下水活动等因素的影响。

在寺河矿区，岩溶陷落柱多分布在特定地层和构造单元内。

3. 发育阶段：根据地质历史和现代地质作用，岩溶陷落柱的发育可分为早期、中期和晚期三个阶段。

不同阶段的岩溶陷落柱具有不同的发育特征和突水风险。

四、突水风险性评价1. 评价方法：本文采用定性和定量相结合的方法进行突水风险性评价。

定性评价主要依据地质资料、现场调查和专家经验；定量评价则通过建立数学模型，对突水风险进行量化分析。

2. 评价指标：评价指标包括岩溶陷落柱的规模、形态、空间分布、充填物性质、地下水活动强度等。

通过对这些指标的综合分析，可以确定突水风险的大小。

3. 评价结果：根据评价结果，寺河矿承压区岩溶陷落柱的突水风险较高。

其中，特定地层和构造单元内的岩溶陷落柱突水风险更大。

为降低突水风险，需采取有效的防治措施。

五、防治措施及建议1. 加强地质勘探：完善地质资料，深入了解岩溶陷落柱的发育特征和空间分布规律，为突水风险性评价提供依据。

《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。