断层陷落柱水害防治技术全解.ppt

* 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 陷落柱与断层诱发矿井水害 及其防治技术 中煤科工集团西安研究院 虎维岳 博士 陷落柱水害防治技术 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 陷落柱的形成机理与形成条件 形成条件： 1、巨厚层可溶岩地层 2、强侵蚀性地下水流 3、地下水强径流带及大型溶蚀空洞暗河 4、往往与区域性地质构造相关 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 陷落柱的形成机理与形成条件 形成机理： 初期构造控制与岩溶分异作用 水流与溶蚀的互馈作用 根部的生成深度与多期垮塌作用 形成过程的渐进性 水文地质特征的多变性与分带性 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 陷落柱垂向水文地质特征 A 全通式导水 B 下通式导水 C 上通式导水 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 陷落柱切面水文地质特征 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 陷落柱直接导水模式 陷落柱导水通道作用 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 陷落柱间接导水模式 陷落柱导水通道作用 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 塑性变形带 陷落柱 水压 Ｐ 关键层 采空区 采动破坏区 ⑴ ⑵ 煤层 岩层 岩层 裂隙 薄隔水层直接破断突水模式-- 浅隐伏陷落柱 陷落柱诱发矿井水害模式 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 隔水保护层剪切破裂突水模式– 深隐伏陷落柱 塑性变形带 陷落柱 水压 Ｐ 关键层 采空区 采动破坏区 岩层 岩层 煤层 陷落柱诱发矿井水害模式 峰峰九龙矿 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 塑性变形 陷落柱 p 水压 岩层 采空区 采空区 ⑴ ⑵ ra rb p 煤柱 侧壁揭露或破断突水模式--切穿式陷落柱 陷落柱诱发矿井水害模式 东庞与范各庄矿 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 突水水源的水量充沛：根据陷落柱的基本成因条件可知，只要有陷落柱存在，则必然在其根部存在有厚层的可溶岩（如石灰岩），而厚层可溶岩又往往构成富水含水层，该类含水层不仅有丰富的静贮量，也往往具有较大的补给量。所以一旦发生陷落柱型突水，其突水水量往往较大。 陷落柱水文地质特点之一 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 突水水压大、流速高：北方型煤田厚层灰岩含水层主要是奥陶系灰岩含水层，该含水层赋存于煤系地层之下一定的深度，且在煤层和含水层之间存在有一定厚度的隔水层，奥陶系灰岩含水层往往在平面上延展的范围较大，其主要在地势较高处的裸露露头区接受大气降水或地表水补给，在煤层之下的含水层水往往处于高承压状态，一旦发生突水，往往呈现出突水点水压大，突水流速高的特点。 陷落柱水文地质特点之二 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 突水通道具有隐蔽性和难以探知性：陷落柱的形成原因决定了其具有点状导水构造的特点，尽管有些陷落柱的直径可达数百米，但和整个地质结构体相比，其仍具有很强的局部性，特别是在陷落柱的周边区域，地层层序仍保持着正常状态，这就形成了通过地层层序和构造形态分析预测陷落柱变的十分困难，甚至不可能，陷落柱的隐蔽性和难以探知性，决定了陷落柱突水具有突发性和难以防范性。 陷落柱水文地质特点之三 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 陷落柱型导水通道除了上述特点外，还应注意到并不是所有的陷落柱都具有导水性，可以说百分之八九十以上的陷落柱因在长期的地质作用过程中已被压实和胶结，其本身并不具备导水的能力。对于一些导水陷落柱，其导水特点在平、剖面上也不完全一样。 陷落柱水文地质特点之四 陷落柱水文地质性质探查方法 专门水文地质试验 寻找水位水温异常点 水文动态记录分析 寻找水位水温异常点 化学示踪试验 确定水力联系通道位置 三维地震勘探 寻找地质异常 区域地质构造及地下水流场分析 从成因机制上预测其发育规律 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 综合方法： 通过垂向上不同含水层的试验孔对不同含水层进行相互干扰试验（相互之间分别作为激励孔和接收孔） 查明垂向不同含水层之间水力联系 查明垂向不同含水层水力联系位置与强度 为最优防治水工程设计提供依据 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 陷落柱水文地质性质探查方法 水力干扰试验方法： 地面导斜注浆封堵陷落柱突水原理示意图 陷落柱水害防治 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 注浆改造技术： 陷落柱水害防治 淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011 导水陷落柱防水煤柱厚度的确定方法。与断层防水煤柱的留设方法一样，对于陷落柱防水煤柱的留设，必须