岩溶陷落柱

摘要： 断层、陷落柱、裂隙突水是华北煤田煤层开采面临的重大威胁,对于隐伏构造特征和属性再造是目前亟待解决的关键科学问题。顾北煤矿1煤层属高水压薄阻水层的灰岩岩溶承压水上开采,不仅受底板太原组灰岩水威胁,也受隐伏垂向通道导通奥陶系灰岩水的严重制约。本文基于对顾北煤矿隐伏构造探查和改造工程实践,采用顺层分支双层注浆方法对2陷落柱-断层-裂隙属性进行再造,有效改变其活化性和危害性,提出了单层再造和双层再造两种构造属性改造模式,进一步系统分析研究了顾北煤矿北一1煤层采区2陷落柱及伴生断层的探查、治理过程,重点对区域超前顺层分支探查治理效果进行评价。经检验治理效果良好,建立了以三维地震、垂直钻探技术、顺层分支钻探技术为核心的隐伏构造探查技术新体系。本文研究结果可为煤矿的安全高效开采提供保障,为华北煤田隐伏构造研究提供技术方法和理论支撑。

摘要： 华北煤田岩溶陷落柱(简称“陷落柱”)是地质历史演化过程中形成的产物。80多年来,在中国华北煤田39个矿区煤矿开采过程中共揭露10000多个陷落柱,因其导致的重大突水淹井事故20余起,研究岩溶陷落柱对系统认识中国矿山岩溶水文地质条件以及防治岩溶水害具有十分重要的理论与现实意义。文章系统梳理、总结了华北煤田陷落柱的发育特征、成因机理、突水机理、探查与防治方法,归纳出近年来华北南缘陷落柱的研究成果,并结合目前华北煤田生产过程中陷落柱研究与水害防治中存在的问题,从陷落柱形成机理与演化过程、小型隐伏陷落柱精细化探查与解译、陷落柱“动态监测—预测模型—突水机理”模式以及陷落柱水害防治技术体系等方面展望了其今后研究趋势及水害防治的方向。

摘要： 武安煤田岩溶陷落柱相对比较发育,是开采下组煤过程中底板水害的重要导水通道,分析确定陷落柱的发育规律及导水性对矿井安全具有重大作用。在以往采掘和勘探孔揭露的基础上,利用水平分支孔对陷落柱在奥灰中赋存状态和导水性进行探查。依据水平分支孔的岩屑(心)和自然伽马、消耗量等数据发现本区岩溶陷落柱在奥灰中发育形状多为不规则型,中心轴为歪斜型,距向斜轴部距离越近,形状不规则性越明显,陷落柱的长短轴可能发生扭转。该区陷落柱柱体分布符合“三带”理论,多为半整体陷落柱,其导水性与岩溶发育程度和富导水性相关,外围影响带和边缘过渡带普遍导水。

摘要： 岩溶陷落柱是煤矿重大突水隐患,如何实现由被动治理向主动防治转变,是防治水重大难题之一。本文基于淮南顾北矿大型垂向导水陷落柱水文地质条件分析,在岩溶充水水源与待回采煤层之间,平面上以1煤导水裂隙带范围外扩100 m、立面上沿太原组C_(3)Ⅱ组9灰和C_(3)Ⅰ组3灰,采用叠层多分支水平井、精准立体建造“止水塞”,实现华北型淮南煤田岩溶陷落柱超前治理。

摘要： 对木瓜煤矿岩溶陷落柱进行分析,研究了岩溶陷落柱的分布规律、地表特征,并对研究区陷落柱的形成原因与发育规律等做了进一步分析。基于对岩溶陷落柱的分析,与构造演变相结合,提出岩溶陷落柱发育都是地质构造推动的,而地下水运动作为基本前提,地层岩性组合特征对其具有控制作用,研究区岩溶陷落柱密集形成期确定为中生代。

摘要： 煤矿井田内岩溶陷落柱是制约煤矿安全开采的瓶颈,采掘工作面常因陷落柱作为含水层的天然导水通道而引发突水事故。为了避免岩溶陷落柱影响采掘工作面安全生产,查清陷落柱的导水性是非常有必要的。大阳煤矿经三维地震勘探发现,3307备采工作面发育2个陷落柱XT9(长轴54 m,短轴45 m),XT2(长轴270 m,短轴94 m),为了尽早布置采掘任务,采用地面瞬变电磁法对岩溶陷落柱导水性进行了探测,取得了良好的效果,有效保障了工作面的安全回采。

摘要： 煤矿井田内岩溶陷落柱是制约煤矿安全开采的瓶颈,采掘工作面常因陷落柱作为含水层的天然导水通道而引发突水事故.为了避免岩溶陷落柱影响采掘工作面安全生产,查清陷落柱的导水性是非常有必要的.大阳煤矿经三维地震勘探发现,3307备采工作面发育2个陷落柱XT9(长轴54 m,短轴45 m),XT2(长轴270 m,短轴94 m),为了尽早布置采掘任务,采用地面瞬变电磁法对岩溶陷落柱导水性进行了探测,取得了良好的效果,有效保障了工作面的安全回采.

摘要： 岩溶陷落柱柱体形态与组构特征严重影响着华北煤田的物探解译、采掘工作开展和水文地质预测预报.通过野外观测、井下编录、叠置对比和统计分析,以例证的形式,表征了太原西山岩溶陷落柱柱体高度、跨度、柱壁角和柱体组成,归纳了岩溶陷落柱柱体形态特征,在煤层开采界面上直径多为30～50 m,自奥灰顶面算起高度多在150～350 m,柱壁角为82°～85°,高低参差不齐,在柱顶上覆软岩层上多发育直径10m左右“锅底”状构造的柱状岩块堆积体;总结了其柱体组构特征,柱体顶部往往空洞发育、富水、多生长次生矿物晶体;自柱顶以下的柱体组构密实、干燥,岩块镶嵌接触或碎屑流以基质形式填充于大岩块之间,大岩块与大岩块之间分段相间,岩块表面多发育镜面及擦痕构造;柱体下部岩块分选变好,块度变小,密实镶嵌;柱体中最大岩块直径可达3 m,一般岩块直径多在20～30 cm,最小岩块直径多在1 cm左右,棱角分明;柱体边缘煤层多向柱体倾斜、煤质变差、倾向柱体的裂隙发育;柱体岩块最大塌落距多在40～200 m.在华北克拉通破坏的过程中,不同区域构造地貌演化的历程不同,导致不同区域地壳表层岩溶水系统演化的进程不同,进而导致不同煤田岩溶陷落柱的形成时间、发育密度、柱体形态与组构特征也各异;陷落柱分布于沿先成弱面发育的岩溶水系统径流路径上,多期岩溶水系统演化的叠置会导致一些先成岩溶陷落柱柱体活化;柱体岩块风化是陷落柱柱体活化的重要表现,柱体活化是陷落柱导水的重要因素之一.寻找与对比岩溶陷落柱柱根位置,可作为地球物理方法探测与分辨区域煤系新老陷落柱的依据.

摘要： 煤矿井下常见的地质构造主要有节理、陷落柱、断层等,这些地质构造都将成为煤矿生产经营中的安全影响因素。当煤矿井下出现大量的陷落柱时,会严重破坏井下煤层的完整性和连续性,导水陷落柱将发生突水,引发淹井灾害,因此必须对井下陷落柱予以重视。以河津腾晖煤业2269工作面揭露岩溶陷落柱为研究对象,基于岩溶陷落柱水文地质情况,提出了该工作面陷落柱的治理方案,有效保障了工作面的安全。

摘要： 在华北一些矿区,岩溶陷落柱较发育对煤矿的生产和建设影响极大.由于陷落柱的存在,尤其在陷落柱极为发育区域煤层的连续性被破坏,给井巷工程的布置和施工、采煤方法和采掘机械的选择增加了很多困难,许多工作面就因为岩溶陷落柱的影响不能形成一个完整的回采面,产量受到限制;因此我们作为一名煤矿地质工作者有必要搞清楚陷落柱的发育特征及存在的特殊性,为矿井的安全生产保驾护航,为组队安全施工提供可靠的地质资料.

摘要： 岩溶陷落柱作为一种独特的地质条件在山西沁水一带发育较为广泛,铁路以隧道形式穿越该地区不可避免的会遇到陷落柱问题.本文以山西中南部铁路通道范家山隧道局部段落穿过隐伏岩溶陷落柱项目为依托,在区域工程地质背景分析的基础上,研究了区域岩溶陷落柱成因及发展过程,并根据范家山隧道实际开挖揭示的隐伏岩溶陷落柱工程地质特征,提出了隧道支护及施工方案,实际监测证明,采用这种方案可以确保施工安全和结构可靠.

摘要： 大恒煤业是龙矿集团在山西朔州对外开发整合矿井,矿井开采规划区域内发育有岩溶陷落柱.通过采用物探和钻探方法,对41108工作面陷落柱内部的充填物及其胶结情况、含(导)水性和柱体边缘裂隙发育情况等进行了综合探查,并结合奥灰水头压力、水文地质情况,评价陷落柱对4-1煤层开采的影响程度.

摘要： 岩溶陷落柱突水为多种流态水在多重介质中运移过程,属于强烈非线性事件,其机理非常复杂,水量预测难度较大.本文运用力学分析方法,将陷落柱突水归纳为整体破坏、局部关键层破断、微裂隙水压致裂导升三种机理;在分别建立不同流态不同介质地质原型的数学力学模型的基础上,以水量、水压为纽带,建立多种流态多重介质流-固及渗流-应力-损伤耦合总体数学模型,为岩溶陷落柱突水量模拟预测奠定了理论基础.

摘要： 淮南煤田近东西向的复向斜构造盆地内,发育三条构造线:一是近东西向的秦岭纬向构造带,二是与郯庐断裂带平行的北东向新华夏系断裂带,三是与以上两大断裂带相配套发育的北西向张、张扭断层及大义山式(NNW向张扭性)断层.该北西向张、张扭断层是北西向的岩溶陷落柱(带)发育的基础条件,即:在可溶岩内的北西向张、张扭断层存在的条件下,为地下水运移提供了基础.喜山期后期淮南一带主要构造运动是由南东-西北向倾伏的产生不均衡沉降,为北西向的岩溶陷落柱(带)的形成和发展提供了后期条件,即:东南方向接受大气降水补给转入地下运动后,并沿西北方向的张、张扭断层西北向运移,在位于西北向的陈桥背斜排泄.因此出现了目前矿区发现的规模宏大的北西向岩溶陷落柱(带).

摘要： @@岩溶陷落柱的存在，不但破坏煤层，减少可采储量，影响综合机械化采煤矿顺利进行，更重要的是它的存在往往成为水和瓦斯突出的通道，给矿井安全生产带来严重威胁。我国开滦、焦作、皖北、徐州、邢台等矿区都发生过特大陷落柱突水淹井事故，造成了重大的经济损失和社会影响，其中开滦范各庄矿突水淹井事故是世界采矿史上最大的一次淹井事故。

摘要： 为了研究煤矿底板岩溶陷落柱突水机理,为预防陷落柱突水提供理论依据和参考.本文基于渗流力学、弹塑性力学等理论,得到了陷落柱在周边围压、自身重力以及水压等作用下的应力分布,通过数值模拟验证了计算结果的可靠性;结合Drucker-Prager破坏准则得到了陷落柱侧壁围岩破坏突水的临界水压,通过工程实际验证了理论分析与数值模拟的正确性.理论与数值模拟研究结果表明:导水陷落柱存在一个与自身性质以及应力状态有关的临界突水水压,水压大于临界水压后陷落柱侧壁围岩将发生破坏,引发侧壁围岩突水;陷落柱与围岩在采动前处于三向应力状态,不会发生破坏突水;采动后应力状态改变,在较大的水压力作用下容易发生破坏突水,是发生陷落柱侧壁围岩突水的主要原因.

摘要： 岩溶陷落柱是煤田开采中一种常见的地质灾害体.为研究利用反演方法识别陷落柱,根据煤矿陷落柱的地质特征,设计了整体塌落型和垮落型两类陷落柱地质模型,并通过正演模拟获得了相应的地震剖面.通过对正演剖面进行声波阻抗反演,发现整体塌落型陷落柱的波阻抗值明显高于煤层,垮落型陷落柱柱体与煤层接触的部位的波阻抗值略高于煤层,并且柱内地层存在沉降现象.将这一结论应用到实际三维地震采区,发现与实际资料的吻合度较好,陷落柱的位置和规模在反演上有较清晰的显示,能够识别长轴小于50m的小型陷落柱异常.

摘要： 矿井地质构造是影响煤矿安全生产最重要的地质因素,包括褶皱、节理、陷落柱和断层.特别是陷落柱的大量出现,破坏了煤层的连续性和完整性,个别导水陷落柱还会带来淹没矿井的危害,给安全生产带来极不稳定的因素.以刘桥一矿工作面揭露陷落柱为例,分析了陷落柱的水文地质特征及陷落柱的治理技术,为工作面安全回采提供有力保障.

摘要： 突水事故一直是困扰峰峰矿区安全生产的最大隐患之一,为了查明峰峰矿区突水的主控因素,本文以九龙矿为例,在区域水文地质条件、地下水的动态特征、含水层特征以及充水通道分析的基础上,通过统计分析得出回采煤层底板突水、小断层突水和隐伏导水陷落柱是九龙矿区突水的主要原因,而水源是奥灰水和大青水.因此,只有勘探和开采过程中应特别注重对岩溶陷落柱和断层的勘察,才能将突水的危险降到最低.

摘要： 高庄煤矿矿井构造复杂,地质构造对本区瓦斯赋存影响很大.本文分析了地质构造对高庄煤矿瓦斯赋存的影响,得出井田内断层大部分属于开放性断层,不利于瓦斯赋存。岩浆岩侵入区处于绍集断层和刘仙庄断层之间,对瓦斯含量影响没有表现出来。区内岩溶陷落柱与开放性正断层伴生不利于瓦斯赋存与聚集的结论.

摘要： 本发明公开了岩溶矿区煤矿井下利用陷落柱净化水资源系统及方法，包括：挡水墙，挡水墙位于工作面停采线上；引流水槽，引流水槽从陷落柱附近巷道开始施工至挡水墙位置，以此引流陷落柱内涌出的水；一号水仓通过水泵抽采井下洒水喷雾存水和井下生活污水，二号水仓通过水泵储存引流水槽内的水、并用于井下洒水喷雾，三号水仓与二号水仓通过管路和水泵相连通；地面一号蓄水池通过副井一号排水管与一号水仓相连通，地面二号蓄水池通过副井二号排水管与三号水仓和二号水仓相连通；本发明结合喀斯特地貌区的采矿水文地质条件，利用发育高度合适的陷落柱及陷落柱的天然自净化功能，实现井下水资源的高效利用，降低矿井运营成本，提高岩溶水的综合利用率。

摘要： 本发明公开了一种煤层岩溶陷落柱突水模型试验相似模拟材料及其制备方法，由以下重量份的组分组成：石英砂1份，腻子粉0.09份，重石晶粉0.10份，凡士林或石油脂0.13份，拌合水0.09份，炭黑0.02份。本发明用于模拟不同力学特性条件下的煤层陷落柱式突水特征，既能实现在高力学参数时的开挖陷落突水，又能模拟力学参数较低时的煤层陷落柱渗水及扰动突水特性；能在较大范围内调节材料的强度、渗透性和稳定性，可模拟较大强度范围的岩溶陷落柱煤层。本发明还提供了其配比和制备方法。

摘要： 本发明公开了一种综采工作面快速过岩溶陷落柱的处理方法，其特征在于，在采煤工作面巷道系统形成后，首先采用物探/钻探方法圈定出待采煤层内岩溶陷落柱的平面范围；当采煤工作面推进至岩溶陷落柱时，在综采液压支架上吊挂垂直于工作面方向的小型吊挂式刮板输送机，再沿采煤工作面方向在陷落柱上打眼放炮，爆破落矸通过小型吊挂式刮板输送机直接转运至采空区；然后开始采煤，让采煤机空载直接快速通过爆空段，运行至正常煤层段后再恢复正常割煤；然后，再在岩溶陷落柱上进行打眼放炮，以此类推，直至通过整个岩溶陷落柱。本发明可使采煤机可空载直接快速通过，并实现工作面的连续采煤，大幅度降低了过陷落柱对采煤机等设备的损害。

摘要： 本发明的一种基于小波神经网络的岩溶陷落柱预测方法属于水文地质技术领域。该预测方法包括如下步骤：使用小波变换方法和神经网络模型方法建构岩溶陷落柱预测模型，进而确定岩溶陷落柱判别类型，实现岩溶陷落柱预测。进一步，该预测方法具体包括如下步骤：S1，数据采集与特征提取；S2，设计神经网络结构；S3，训练神经网络；S4，判别预测类型。本发明的基于小波神经网络的岩溶陷落柱预测方法将小波分析方法与BP神经网络充分结合，从而使岩溶陷落柱的位置判别预测更加科学和准确。

摘要： 本发明公开了一种煤层岩溶陷落柱突水模型试验相似模拟材料及其制备方法，由以下重量份的组分组成：石英砂1份，腻子粉0.09份，重石晶粉0.10份，凡士林或石油脂0.13份，拌合水0.09份，炭黑0.02份。本发明用于模拟不同力学特性条件下的煤层陷落柱式突水特征，既能实现在高力学参数时的开挖陷落突水，又能模拟力学参数较低时的煤层陷落柱渗水及扰动突水特性；能在较大范围内调节材料的强度、渗透性和稳定性，可模拟较大强度范围的岩溶陷落柱煤层。本发明还提供了其配比和制备方法。

摘要： 本发明公开了华北煤田岩溶陷落柱演化过程试验装置系统，包括陷落柱演化模拟装置、地层倾角控制装置、边界水头控制装置、水循环装置和水压自动监测装置等。陷落柱演化模拟装置主要由模拟槽、陷落柱模型、流量计组成；地层倾角控制装置位于陷落柱演化模拟装置下部，主要由承重板、液压支架、电机组成；边界水头控制装置位于陷落柱演化模拟装置两侧，通过溢流槽控制水头高度；水循环装置主要由总回水管、沉淀池、蓄水池和潜水泵组成；水压自动监测装置主要由水压传感器探头、数据采集箱和电脑组成。整个系统模拟再现了地下水作用下岩溶陷落柱的形成及演化过程，从机理探究了在不同地下水流场下岩溶陷落柱形成过程及其控制因素。

摘要： 本发明提供一种模拟岩溶陷落柱演化过程的试验装置,该装置由边界水头控制系统、陷落柱模拟演化系统和地下水流装置观测系统三部分组成。边界水头控制系统的进水管连接陷落柱模拟演化系统中的水槽，水槽连接着箱体，箱体底部通过橡胶管连接着真空泵，地下水流装置观测系统的压力传感器通过箱体上的观测孔埋设在相似模拟材料中。实验通过升降水位和真空泵来控制模拟岩溶陷落柱在潜蚀以及真空吸蚀作用下的演化过程，通过地下水流装置观测系统的数据分析岩溶陷落柱形成过程中渗流场和应力场的变化规律，再现溶陷落柱的形成机理及演化过程。

摘要： 本发明公开了一种深采煤层隐伏岩溶陷落柱封堵方法，注浆治理，所述的注浆治理是通过钻孔采用三阶段充填注浆法注浆，在底板含水层形成完整的相对隔水的止水塞；三阶段充填注浆法注浆包括如下步骤：第一阶段：骨料充填形成骨料阻水体；第二阶段：水泥/粉煤灰充填加固注浆形成混合阻水体；第三阶段：水泥充填注浆形成水泥阻水体；采用本发明三阶段充填注浆法的技术方案，对陷落柱进行快速封堵，使开采工作面残余涌水量小于5m3/h，保证对探查到的涌水通道及原生裂隙进行高压注浆，在目的层形成有效“阻水塞”，达到阻隔目的层及以下奥灰含水层突水，并完成保水安全开采。

摘要： 本发明公开了一种综采工作面快速过岩溶陷落柱的处理方法，其特征在于，在采煤工作面巷道系统形成后，首先采用物探/钻探方法圈定出待采煤层内岩溶陷落柱的平面范围；当采煤工作面推进至岩溶陷落柱时，在综采液压支架上吊挂垂直于工作面方向的小型吊挂式刮板输送机，再沿采煤工作面方向在陷落柱上打眼放炮，爆破落矸通过小型吊挂式刮板输送机直接转运至采空区；然后开始采煤，让采煤机空载直接快速通过爆空段，运行至正常煤层段后再恢复正常割煤；然后，再在岩溶陷落柱上进行打眼放炮，以此类推，直至通过整个岩溶陷落柱。本发明可使采煤机可空载直接快速通过，并实现工作面的连续采煤，大幅度降低了过陷落柱对采煤机等设备的损害。

摘要： 本实用新型公开了华北煤田岩溶陷落柱演化过程试验装置系统，包括陷落柱演化模拟装置、地层倾角控制装置、边界水头控制装置、水循环装置和水压自动监测装置等。整个系统模拟再现了我国华北煤田在岩溶水作用下的岩溶陷落柱形成及演化过程，从机理探究了在不同地下水流场下岩溶陷落柱形成过程及其控制因素。