淮南煤田岩溶发育特征及其形成机理探讨

摘要

淮南煤田位于华北板块南缘，为典型北方岩溶地区之一，推覆体构造和岩溶现象较为发育。其地表岩溶地质灾害制约着城市的发展，地下岩溶发育引发的矿山地质灾害时有发生，严重威胁着居民生活质量和矿山安全生产。本文通过野外地质调查、岩溶露头观测、构造与水文地质统计及数值模拟等方法，研究了淮南煤田露头区和隐伏区碳酸盐的岩性结构、构造展布及地下水流等对岩溶发育程度控制影响，揭示了岩溶形成与发育规律，构建岩溶发育模式，并探讨其形成机理，得出以下主要结论:
　　1.淮南煤田岩溶发育的主要层位集中在马家沟组灰质白云岩、崮山组中厚层鲕粒灰岩与泥灰岩接触带、张夏组和毛庄组厚层鲕粒灰岩中。
　　2.该地区岩溶发育程度是碳酸盐岩的岩性与结构、多期地质构造以及地下水流共同作用的结果，其中岩溶发育程度较高以厚层状灰岩为主、灰质白云岩次之。
　　3.构造控制岩溶发育的位置、形态及方向，区内NNE向和NW向为岩溶优势发育方向，且多组裂隙交汇处岩溶发育;岩体中节理的产状、密度以及充填物控制着岩溶发育的程度。
　　4.地下水动力条件是影响着岩溶发育规模条件之一，矿山排水是浅部覆盖型岩溶塌陷主要诱发因素之一。
　　5.依据岩溶埋藏类型，其岩溶发育模式为裸露型、覆盖型以及埋藏型三种。从成因机制上，裸露型岩溶又细划为构造破坏-潜蚀发育模式、构造破坏-岩性组合的潜蚀发育模式;覆盖型岩溶归纳为重力荷载-矿山排水诱发的潜蚀发育模式;埋藏型岩溶分为生长型、衰退型以及死亡型三种古岩溶发育模式。
　　6.采用数值模拟方法，揭示了不同构造阶段下地下水流作用过程及其岩溶发育演化过程。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 岩溶研究现状

1．2．2 岩溶陷落柱研究现状

1．2．3 淮南煤田岩溶研究现状

1．3 研究内容及拟解决问题

1．3．1 研究内容

1．3．2 拟解决问题

1．4 研究方法及技术路线

2．1．1 研究区范围

2．1．2 地形地貌

2．1．3 气象水文

2．2 地质概况

2．2．1 地层

2．2．2 构造

2．3 水文地质条件

2．3．1 含水层分布

2．3．2 地下水补、径、排条件

2．3．3 地下水动态

3 岩溶地质特征

3．1 露头区岩溶发育特征

3．1．1 毛庄组岩溶发育特征

3．1．2 张夏组岩溶发育特征

3．1．3 崮山组岩溶发育特征

3．1．4 马家沟组岩溶发育特征

3．2 隐伏区岩溶发育特征

3．2．1 谢桥矿岩溶

3．2．2 顾北矿岩溶

3．2．3 张集矿岩溶

3．2．4 潘三矿岩溶

3．2．5 刘庄矿岩溶

3．3 本章小结

4 岩溶发育的影响因素

4．1 沉积岩性和成岩作用对岩溶发育的影响

4．1．1 研究区碳酸盐岩沉积特征

4．1．2 沉积岩性对岩溶发育的影响

4．1．3 成岩作用对岩溶发育的影响

4．2 构造对岩溶发育的影响

4．2．1 褶皱对岩溶发育的控制

4．2．2 断层对岩溶发育的控制

4．2．3 节理和裂隙对岩溶的控制

4．3 地下水对岩溶发育的影响

4．3．1 地下水位变化对岩溶发育的影响

4．3．2 矿区抽排水对岩溶发育的影响

4．3．3 地下水强径流带对岩溶发育的影响

4．4 本章小结

5 岩溶发育模式及形成机理

5．1 裸露型岩溶发育模式及形成机理

5．1．2 构造破坏-岩性组合控制的潜蚀发育模式

5．2 覆盖型岩溶发育模式及形成机理

5．3 埋藏型岩溶发育模式及形成机理

5．3．1 生长型古岩溶发育模式

5．3．2 衰退型古岩溶发育模式

5．3．3 死亡型古岩溶发育模式

5．4 本章小结

6 古岩溶形成地下水流数值模拟

6．1 数学模型及求解

6．1．1 水文地质条件概化

6．1．2 数学模型

6．1．3 求解方法

6．2 古岩溶发育地下水流模型建立

6．3 模型宏观验证

6．4 古岩溶演化地下水动态模拟

6．5 本章小结

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

致谢

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