第12讲陷落柱.ppt

煤矿地质 山西煤炭管理干部学院安全工程系 第四节 岩溶陷落柱 岩溶： 由于石灰岩、白云岩等可溶性岩石在地下水的溶蚀作用下，形成的溶蚀洞穴。 地下水的溶蚀作用： CaCO3+CO2+H2O----?Ca++HCO3- 岩溶陷落柱 岩溶塌陷： 由于地下水的不断溶蚀，溶洞越来越大，在地质构造力和上覆岩层重力长期作用下，有些溶洞发生塌陷，覆盖在上面的煤系地层也随之陷落的地质现象。 岩溶陷落柱： 由于岩溶塌陷作用而形成的镶嵌在煤系中杂乱无章的碎石堆积体。由于碎石堆积体的形态为柱状体，故称之为“陷落柱”或“无炭柱”。 陷落柱成因 一、陷落柱的成因 （一）岩溶发育的地质条件 1.煤系下部存在较厚的可溶岩； 2.可溶岩中发育断裂构造（节理、断层）； 3.有酸性地下水顺通道进入可溶岩进行溶蚀； 4.有良好的地下水动力条件（径流强度较大）。 CaCO3+CO2+H2O----?Ca++HCO3- 石灰岩 酸性地下水 陷落柱成因 （二）溶洞塌陷机理 1.重力塌陷 溶洞因受上覆岩层重力作用而产生的塌陷。地下水又使溶洞不断扩大，上覆地层不断垮落。 2.真空吸蚀塌陷 因水沿含水通道急速流动，在含水层或水流通道内产生负压作用，吸蚀溶洞上面的盖层，使溶洞外大气压力对盖层产生冲压作用导致盖层破坏塌陷。 陷落柱的特征 二、陷落柱的特征 （一）陷落柱的形态特征 1.陷落柱的平面特征 圆形、椭圆形、长条形、不规则形。 平面面积可由几十平方米到数万平方米。 陷落柱的特征 2.陷落柱剖面形态 （1）上大下小柱体： 柱面与水平面的夹角一般为40－50?。 （2）上小下大柱体： 柱面与水平面的夹角一般为60－80?。 （3）不规则锥形柱体： 柱面与水平面的夹角一般为70－80?。 陷落柱的特征 陷落柱的特征 3.陷落柱的高度 溶洞底到塌陷顶的垂直距离。 一般可由几十米到数百米。 陷落柱的特征 4.陷落柱的中心轴 陷落柱各平面中心点的连线。 中心轴大多是歪斜的。 陷落柱的特征 （二）陷落柱的地表出露特征 （1）盆状塌陷 （2）丘状突起 （3）柱状破碎带 （4）地表黄土圆形塌陷坑 陷落柱的特征 （三）陷落柱的井下特征 1.柱面特征 锯齿状 滑坡状 陷落柱的特征 陷落柱与巷道顶面、底面的交线为弧线。可据弧线的曲率及弯曲方向判断陷落柱的形状及大小。 陷落柱的特征 2.陷落柱的柱体特征 塌落岩块大小悬殊、棱角明显、混杂堆积。均为上覆地层中的岩石碎块。 陷落柱的特征 （四）陷落柱的分布特征 （1）沿褶曲轴发育 （2）沿断裂构造带发育 （3）在断裂交叉点发育 陷落柱的观测 三、陷落柱的观测 （一）陷落柱出现前预兆 1.煤岩层产状变化 由于牵引作用使煤层、岩层向陷落柱中心倾斜，倾角变化一般4－6o，影响范围15－20m。* 陷落柱的观测 2.裂隙和小断层增多 陷落柱周围煤岩层常发育张裂隙和小型正断层。 3.煤出现风氧化现象 4.涌水量增大 陷落柱的观测 （二）陷落柱的预测与探测 1.预测 （1）据地质构造带分布规律预测 （2）据已知陷落柱预测 2.探测 （1）钻探 （2）物探 （3）巷探 陷落柱对煤矿生产的影响及处理 四、陷落柱对煤矿生产的影响及处理 （一）陷落柱对煤矿生产的影响 （1）破坏可采煤层，减少煤炭储量 （2）影响正规开采，制约机械化作业 （3）提高掘进率，降低矿井效益 （4）影响矿井安全生产 陷落柱对煤矿生产的影响及处理 （一）陷落柱的处理 1.设计阶段对陷落柱的处理 尽可能将已查明的陷落柱留在设计的煤柱内。 2.掘进阶段对陷落柱的处理 （1）加强巷道支护，直接强行通过 （2）绕陷落柱而过，将陷落柱留在煤柱内。 （3）注浆堵水 陷落柱对煤矿生产的影响及处理 陷落柱对煤矿生产的影响及处理 3.回采阶段对陷落柱的处理 （1）根据陷落柱出现的部位、形状、大小和采煤方法等因素，采取缩短工作面或另开切眼的方法处理。 （2）注浆堵水 陷落柱对煤矿生产的影响及处理 作业 1.陷落柱有哪些特征（平面、剖面）？ 2.陷落柱对煤矿生产有哪些影响？生产中如何处理（掘进、回采阶段）？ * * (a) (c) (b) *