西山煤田中奥陶统岩溶发育主控因素分析
岩溶陷落柱的研究历史及成因假说
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] 。
山西省奥陶系峰峰组富水性影响因素研究
山西省奥陶系峰峰组富水性影响因素研究李淼【摘要】峰峰组作为奥陶系灰岩的顶部,是山西省五大煤田下组煤的间接充水含水层,其水文地质性质与富水性质直接决定下组煤的采掘安全.通过对山西省奥陶系峰峰组的水文地质条件分析,发现受岩性条件的制约,岩溶出露区富水性大于埋藏区,径流带的富水性强于滞留带.峰峰组上段顶部和下段底部在山西大部分地区富水性较差,在无构造导通的情况下,山西省大部分地区峰峰组与下伏强含水层无水力联系,在富水性较弱地区,峰峰组上段顶部和下段底部地层可视为煤系与上马家沟组的相对的隔水层.【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2018(030)010【总页数】6页(P55-60)【关键词】煤系底板;岩溶含水层;岩性特征;构造导水【作者】李淼【作者单位】山西省煤炭地质148勘查院,太原 030053【正文语种】中文【中图分类】P641.13;TD7450 引言奥陶系灰岩岩溶水的高压水头是导致华北聚煤区下组煤层底板突水的主要因素之一。
峰峰组作为奥陶系石灰岩的顶部地层，是山西五大含煤盆地下组煤煤层底板的间接充水含水层，同时也是现行煤炭地质勘查煤田孔的主要终孔层位，其富水性质直接决定下组煤的采掘安全。
峰峰组上段在岩溶发育和补给条件良好的情况下，是太原组下部煤层底板的第一主要含水层，也是煤矿底板岩溶水的主要勘查和研究对象，因此查明矿区峰峰组水文地质特征是研究灰岩岩溶水的重要内容，同时也是保证下组煤安全采掘的关键[1-2]。
但以往对山西奥陶系峰峰组水文地质条件的研究仅局限于矿区水文地质钻探资料分析，对全省含煤地层峰峰组的水文地质条件和富水性研究较少，对影响峰峰组富水性强弱的关键因素缺乏系统深入分析，本文在综合前人研究的基础上，分析了全省奥陶系峰峰组富水性的影响因素。
1 分布及岩性特征寒武奥陶系石灰岩是华北含煤地区煤系的基底，峰峰组作为中奥陶系残留地层的顶板，下伏于本溪组之下，广泛分布于山西五大煤田中(图1)。
西山煤田地质构造发育规律及其影响分析
１ 西 山煤 田地质 构 造发 育规 律 １ １ 区域 构造 背景 。
主控构 造 马兰 向斜 初 步 形 成 。据 北 东 东 向鸦 崖底 断
层 将北 北 东 向断层 错开 的实 例证 明 ， 西 向应 力晚 于 东 南 北 向应 力 。
据 中 国区域 构造应 力 和 中 、 新生 代 断裂 网络 的分
受 力情 况 关 系、 生构 造 与主体 构 造 关 系。论述 了构造 对 于 西 山煤 田 水文 地 质 、 溶 陷 落柱 发 育 、 伴 岩 瓦
斯 地质 、 煤种 分 布等 生产 地质 因素 的控 制作 用 。
关键 词 分期 构 造 ； 构造特 征 ； 造控 制作 用 ； 育规律 ； 响 ； 构 发 影 分析 中图分 类号 ：Ｄ１ 文献标 识 码 ： 文章编 号 ：６ ２— ６ ２ ２ ０ ）６— ０ ７～ ３ Ｔ ６ Ｂ １７ ０ ５ （０ ８ ０ ０ １ ０
１ ）华力西期 （ Ｐ ： Ｃ— ） 形成祁 吕贺山字形构造控
制 的北东 向展 布 的 问互 排 列 的 一 系列 聚煤 坳 陷 和 隆
起 。开始 形成 三 角洲相 为 主 的含 煤建 造 。 ２ ）燕 山期 早 （ ） 受南 北 应 力 挤压 ， 承 了晚 古 Ｔ ： 继
上具有持续活动的特征 ， 白家庄井 田南坑 的北西向 如
起状 态并 广泛遭 受 剥蚀 。煤 田北部 抬 升 出露 煤 层 与
奥灰 岩 ， 与宁武 煤 田分 离 。
６ ）西 山煤 田构造 总态 势 ： 个煤 田构 造 形 态 似 整
一
３ 燕 山期 中（）受东西向应力挤压形成经向构 ） Ｊ：
造， 主要 为少 数近 南 北 向逆 断层 与北 西 、 东 向两 组 北
山西西山煤田镇城底矿奥灰带压开采分析评价
镇 城 底矿 位于 山西省 古交市 镇城 底镇 境 内，西 山煤 田 西北隅 ， 井 田面积 ２ ３ ． ８ ３ ９ ６ ｋ ｍ。 ， 矿井主要可采煤层包括 ２ ． ３ 、 ８ 、
一
本 组 以石灰 岩 为主 ，夹 泥灰 岩 、泥 质灰岩 ，岩溶 裂 隙 般不发育 ，井 田南部 Ｇ ｓ 一 １ ４号孔 ０ Ｓ ＋ Ｘ 混合抽水试验显示
◇ ８ ３
量数 据 （ 表 ２），本 区 ０ ： ｆ 富水 性分为 弱富水区 和中等富水
性 区两 个 区 （ 图 ２）。
１ ． １下马家沟组岩溶裂 隙含水岩组
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９号煤 ，核定生产能力 １ ９ ０万 ｔ ／ ａ 。矿井在 开采 上 、下组煤过 单位涌水量最大 ０ ． ６ ０ ３ Ｌ ／ ｓ ． ｍ，富水性 中等 。 程 中，将 不 同程度 地受 到 山西组砂 岩水 、太原 组灰 岩水 及 １ － ２上 马家沟组岩溶裂隙含水岩组 奥灰 水的威胁 。尤其下组煤上覆有太原组薄层灰岩含水 层 ， 本 组 下 段 为 角 砾 状 泥 灰 岩 、石 灰 岩夹 薄 层 石 膏 ，厚 下伏 有奥灰承压含水层 ，故煤层开采时将 面临严重 的水 害威 ４ ０ ｍ左 右 ，岩溶 裂 隙不发 育 ，富水性 弱 ，为 相对 隔水 层 ； ． 胁 。因此 加强矿井水文地质研究 ，对带压 区进行 突水 系数分 中段 主要 为豹皮状 厚层 石灰 岩夹 薄层 白云质灰 岩 ，平均 厚 区 ，这对 矿井 的安全开采有着重要的意义 ，并且为开展矿井 １ ０ ０ ． ２ ０ ｍ，岩溶 裂隙发育 ，钻进 中水位 、水量有 变化 ，富水
关于煤矿陷落柱的研究与应用探讨
关于煤矿陷落柱的研究与应用探讨作者：杨小丽来源：《现代企业文化·理论版》2008年第19期摘要：陷落柱在华北地区分布十分广泛，是一种较为复杂的研究对象，它结构特殊，而且很少出露地表。
由于受观察和研究条件的限制，只能从局部或有限的侧面认识陷落柱。
关键词：陷落柱；岩溶；井巷工程一、前言关于陷落柱的记录最早出现在20世纪40年代初的文献中。
在此之前，山西太原西山煤矿、阳泉煤矿、灵石富家滩石膏矿和河北井陉煤矿都发现了这种构造，当时，矿工和采矿技术人员将其称为“砂墩、无炭柱、环状陷落、柱状陷落、圆形断层”等。
目前，陷落柱仍没有统一的定义。
《岩溶学词典》对该词的解释为：岩溶陷落柱（karst collapse breccia pipe），是埋藏型岩溶区的地下溶洞的顶部岩层及覆盖层失去支撑，发生塌陷所产生的上小下大的椎状陷落体。
按照碳酸盐岩的出露情况，岩溶可分为三种类型：裸露型岩溶，指可溶岩裸露地表的地区所发育的岩溶；覆盖型岩溶，指被松散堆积物覆盖的岩溶；埋藏型岩溶，指已成岩的非可溶性岩层之下的可溶岩层所发育的岩溶。
岩溶塌陷在各类岩溶区都有发生，而陷落柱是煤系下伏溶洞塌陷的产物，属埋藏型岩溶塌陷。
华北地区岩溶陷落柱已见于晋、冀、豫、陕、苏等省的二十余个煤田中，以汾河沿岸，太行山东、西麓矿区最为发育，如西山、汾西、霍州、阳泉、井陉等矿区。
陷落柱平面形态多呈似园、椭圆形，长轴直径一般20～40m，大者达300m。
剖面上陷落柱发育高度很大，由200m 到600m不等，多呈锯齿状边缘的垂直尖锥状，也有倾伏状的。
陷落柱一般隐伏于地下，其顶部埋深可达200～300m，有的发育达到第四系，在黄土中形成洼地。
陷落柱基底埋藏很深，尚无一处钻探揭露。
陷落柱一般由破碎岩块及其风化的碎石、砂土组成，有的还保持似层状结构。
二、陷落柱的特点（一）陷落柱的形成机制一般认为陷落柱的发育与奥陶系灰岩的古岩溶密切相关，即溶洞的存在是陷落柱形成的前提条件。
《2024年北京西山岩溶地下水化学特征及成因分析》范文
《北京西山岩溶地下水化学特征及成因分析》篇一一、引言北京西山地区作为华北平原的重要组成部分，其地质构造和地下水资源一直备受关注。
岩溶地下水作为该地区重要的水资源之一，其化学特征及成因分析对于了解地下水的形成、运移和循环规律具有重要意义。
本文旨在通过对北京西山岩溶地下水的化学特征进行系统分析，探讨其成因及影响因素，以期为该地区的水资源管理和环境保护提供科学依据。
二、研究区域与方法北京西山地区位于北京市西部，地形复杂，地质构造多样。
本研究主要选取了该地区具有代表性的岩溶地下水样点进行化学特征分析。
通过收集相关地质、水文地质资料，结合现场采样、实验室分析等方法，对岩溶地下水的化学成分、浓度及变化规律进行系统研究。
三、岩溶地下水的化学特征通过对北京西山地区岩溶地下水样品的实验室分析，发现该地区岩溶地下水的化学成分复杂多样，主要离子成分包括Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO3-、SO42-、Cl-等。
各离子浓度在不同区域和不同深度存在一定差异，总体呈现出一定的分布规律。
四、成因分析1. 地质因素：北京西山地区地质构造复杂，岩溶发育程度高。
岩溶作用过程中，地下水与岩石相互作用，导致地下水中离子成分和浓度的变化。
不同岩石类型和岩溶发育程度对地下水化学特征的影响显著。
2. 水文因素：地下水的运移和循环受到气候、地形等因素的影响。
降水、地表水等外部水源的补给，以及地下水的径流途径和排泄方式，均对岩溶地下水的化学特征产生影响。
3. 人类活动：随着城市化进程的加快，人类活动对地下水环境的影响日益显著。
工业排放、农业施肥、生活污水等人类活动产生的污染物通过不同途径进入地下水系统，影响其化学特征。
五、影响因素分析1. 岩石类型与岩溶发育程度：不同岩石类型和岩溶发育程度对地下水化学特征具有重要影响。
例如，碳酸盐岩地区的岩溶作用强烈，地下水中HCO3-浓度较高；而硫酸盐岩地区则可能因硫酸盐的溶解导致SO42-浓度升高。
《2024年北京西山岩溶地下水化学特征及成因分析》范文
《北京西山岩溶地下水化学特征及成因分析》篇一一、引言北京西山地区，以其独特的岩溶地貌和丰富的地下水资源而闻名。
岩溶地下水作为一种重要的水资源，其化学特征及成因分析对于了解地下水系统的形成、演变以及水质评价具有重要意义。
本文旨在通过对北京西山岩溶地下水的化学特征进行详细分析，探讨其成因机制，为该地区的水资源管理和保护提供科学依据。
二、研究区域概况北京西山地区位于北京市西部，地势复杂，地质构造多样。
该地区以岩溶地貌为主，地下水系统发育较为完善。
岩溶地下水主要来源于大气降水，经过岩溶作用、渗透作用等过程，最终汇聚成地下水系统。
三、岩溶地下水化学特征分析1. 水化学指标分析通过对北京西山岩溶地下水进行水化学指标检测，包括pH 值、电导率、溶解性总固体、阴离子（如Cl-、SO42-）和阳离子（如Ca2+、Mg2+、Na+、K+）等，分析得出该地区岩溶地下水的化学成分及含量。
2. 水化学类型划分根据水化学指标的检测结果，对北京西山岩溶地下水进行水化学类型划分。
该地区岩溶地下水的水化学类型主要为HCO3--Ca型和HCO3--Ca·Mg型，表明地下水中以重碳酸根离子和钙、镁离子为主。
3. 空间分布特征通过对不同地点的岩溶地下水进行水化学特征分析，发现其化学成分及含量在不同空间位置存在差异。
这主要受到地质构造、岩性、气候等因素的影响。
四、成因分析1. 岩溶作用北京西山地区的岩溶作用主要受到地质构造、岩性等因素的影响。
岩溶作用过程中，地下水与岩石发生相互作用，导致岩石中的可溶性物质溶解到地下水中，从而影响地下水的化学成分。
2. 渗透作用大气降水通过地表径流、渗入等方式进入地下，经过渗透作用进入岩溶裂隙和孔洞中。
在渗透过程中，地下水与岩石发生相互作用，导致地下水的化学成分发生变化。
3. 人类活动影响人类活动如工业排放、农业灌溉等也会对岩溶地下水的化学特征产生影响。
例如，工业排放中的有害物质可能进入地下水中，改变其化学成分。
《2024年北京西山岩溶地下水化学特征及成因分析》范文
《北京西山岩溶地下水化学特征及成因分析》篇一一、引言北京西山，作为华北平原的一部分，其地质构造和地下水资源一直是地理学和地质学的重点研究对象。
岩溶地下水作为该地区重要的水资源之一，其化学特征及成因分析对于了解地下水系统的形成、演变和合理利用具有重要意义。
本文旨在通过对北京西山岩溶地下水的化学特征进行系统研究，分析其成因，为该地区的水资源管理和环境保护提供科学依据。
二、研究区域与方法1. 研究区域本文的研究区域为北京西山地区，该地区地质构造复杂，岩溶发育。
2. 研究方法（1）样品采集：在研究区域内设置多个采样点，采集岩溶地下水样品。
（2）化学分析：对采集的地下水样品进行化学分析，测定其pH 值、溶解性固体、主要离子浓度等指标。
（3）成因分析：结合地质资料和化学分析结果，对地下水的化学特征进行成因分析。
三、岩溶地下水的化学特征通过对研究区域内的岩溶地下水样品进行化学分析，发现该地区岩溶地下水的化学特征主要表现在以下几个方面：1. pH 值：岩溶地下水的pH 值大多在6.5-8.5 之间，呈现出弱酸性和弱碱性。
2. 溶解性固体：岩溶地下水中溶解性固体含量较高，主要成分包括钙、镁、钾、钠等离子的盐类。
3. 主要离子浓度：岩溶地下水中主要离子的浓度因地区和季节的不同而有所差异，但总体上呈现出一定的规律性。
四、成因分析岩溶地下水的化学特征与其成因密切相关。
通过对研究区域的地质资料和化学分析结果进行综合分析，认为岩溶地下水的成因主要受以下几个方面的影响：1. 地质构造：北京西山地区的地质构造复杂，岩溶发育，为地下水的形成提供了良好的条件。
2. 气候条件：该地区的气候条件对岩溶地下水的形成和演变产生了重要影响，如降水、蒸发等都会影响地下水的化学特征。
3. 岩石类型与溶解作用：不同类型的岩石对地下水的溶解作用不同，导致岩溶地下水的化学成分有所差异。
此外，地下水在岩石中的溶解作用也会影响其化学特征。
4. 人为活动：人类活动如工业排放、农业灌溉等也会对岩溶地下水的化学特征产生影响。
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性 岩层 大量 抬高 与 出露 ， 从 而导 致峰 峰组 和上 马家 沟 组 地层 出现 大量 干 岩溶 层 （ 地 下 水位 下 降 ， 岩 溶 层无 水） ， 而 现代 岩溶 则持 续 向埋藏 较 深 下 马家 沟 组 弱 岩 溶 地层 发展 ， 甚 至发 育 到 寒 武 系可 溶 性 地 层 ， 大 量 勘
动 影 响外 ， 同时存 在 自北 向南 的掀 斜 抬 升 ， 北 部 可 溶
断裂 构造 形成 于 中生代末 的燕 山运 动 ， 总体表 现 为南 北 向 向斜 与大 量高 角度 正断层 。受 此影 响 ， 在煤 田北
部、 西部边 缘 ， 地层 隆 起 ， 接受剥蚀 ， 导 致 该 区 域碳 酸
的 中奥 陶统 岩 溶含水 层径 流条 件好 ， 富水 性 强 。
３ 区域构 造 运动 影响
岩溶发 育 必然受 控 于构造 动力 ， 西 山煤 田岩溶 发
参
考
文
献
［ １ ］ 崔振昂 ， 鲍征宇 ， 张天付 ， 等． 埋藏 条件下碳 酸盐岩溶解动力学实验研究 ［ Ｊ ］ ． 石油天然气学报 ， ２ ０ ０ ７ （ ３ ） ： ２ ０ ４— ２ ０ ７ ［ ２ ］ 郭盛彬 ， 郭英海 ， 李 俊杰 ， 等． 屯兰矿奥陶系隔水关键层厚度分析 ［ Ｊ ］ ． 煤 矿安全 ， ２ ０ １ １ ， ４ ２ （ ４ ） ： １ ４ ８—１ ５ １
３ ）受 边 山断 裂带 影 响 ， 其 附近 水 动 力 条 件 发 生
改变 ， 基 准 面变 化下 的岩 溶 继续 向深 部 发 育 ， 在 煤 系 厚 层非 可溶 性基 岩之 下 ， 中奥 陶统碳 酸盐 岩 中岩溶 现
溶 发育 有 一 定 影 响 ， 但 其 总 体 趋 势 未 发 生 根 本 性
探 资料 也证 实 了这一 点 。
盐岩 地层 埋藏 变浅 或裸 露 ， 成 为进 一步 发育 岩溶 的动 力 与水 源补 给 区 ， 区域 岩溶 开始再 次发 育 。喜 马拉雅
运 动期 ， 西 山煤 田东 部边 缘 断陷 ， 太原 盆地 真正 形成 ， 侵 蚀基 准面 变化导 致河 流在 地表 不断 下切 ， 岩溶 向深 部 发育 ， 边 山附近形 成 大量岩 溶 泉 ， 至此 ， 该 区岩 溶景 观 基本形 成 ， 以后 的新 构造运 动 在此基 础 上对本 区岩
南、 由西 向东 产生径 流 ， 向斜 核部 可溶性 岩层 埋藏 深 ， 水动 力 条件 差 ， 岩溶 发 育弱 ， 地层 富水性 也 差 ， 在 南部
纪， 该 区域 广泛 沉积 了以砂 、 泥、 页岩 为 主 的非 可溶 性 岩层 ， 其沉 积总厚 度 在 １ ０ ０ ０ １ Ｔ Ｉ 以上 ， 这 一 时期 ， 各 类
伏 的埋藏 条件 。西 山煤 田东部 和 东 南 部 边缘 为边 山
断裂 ， 受 区域新 构造 运 动 影 响 ， 与 太 原 盆 地形 成 极 大
的 落差 ， 从 而 使 区域侵 蚀 基 准 面 由西 北 向东 南 、 自北
向南 逐渐 深切 ， 成 为西 山地 区奥 陶系岩 溶地 下水 运动
剥蚀 时 间长 ， 形 成剥 蚀夷平 面 ， 总体 地形 较为平 坦 ， 其
岩溶发 育 程 度 较 弱 ， 深 度 有 限 。 自 中石 炭 世 到 三 叠
的 主要水 动力 条件 。主要表 现在 ３个方 面 ： １ ）西 山煤 田构 造 态 势 ， 特别 是边 山 断裂 带 两 侧 的 差异性 升 降 运 动 ， 决 定 了 岩 溶 地 下 水 总 体 由北 向
可溶 性岩 层逐 渐深 埋 ， 上覆 非 可溶性 岩层 逐渐 封 闭 了
水和 空气 中侵 蚀 性 Ｃ Ｏ 的渗 入 途 径 ， 从 而 导 致 岩 溶
发育 的 区域性减 弱 ， 甚至 消亡 。西 山煤 田主要 褶 曲及
深埋 区 ， 中奥 陶统 地层 总体 富水性 极 弱 ， 岩 溶不发 育 。 ２ ）在 王封地 垒 东 段 南 北 两侧 ， 除 受 边 山 升 降运
变化。
４ 结 论
象 也极 为发 育 。在边 山 断裂上 盘 区域 ， 深 部岩 溶现 象
尤 为 突出 。如 白家庄 矿 主 一１ 号孔 ， 中奥 陶统 上 覆 非 可 溶性 基岩 厚 达 ３ ０ ０ ｍ， 但 峰 峰组 及上 马家 沟组 地 层
西 山煤 田中奥 陶统 地 层 的 岩 溶 主要 受 矿 物 及 化 学 成分 、 水化 学及 水动 力条件 以及 区域 构 造运 动 的影 响 。不 同层 段岩 石 中矿 物 成 分 的 不 同 是岩 溶 差 异 发 育 的物 质基 础 ， 中奥 陶统地层 溶 解度 大 ， 岩 溶发 育 ； 水 化 学及 水动 力是 岩溶 发育 的必要 条件 ， 岩溶 与埋藏 深 度 关 系密切 ； 西 山煤 田岩溶 的发 育是 其长 期历 史演 变 过 程 的结果 ， 区域 构 造 则 控 制 了 本 区岩 溶 发 育 的 阶
・
３ ２・
山 西 焦 煤 科 技
２ ０ １ ４年第 ４期
山煤 田奥 陶 系碳 酸 盐 岩 西 、 北、 东 向 内及 总体 向南 倾
育主要受古生代 以来各级构造动力影响。首先是古
生代加 里 东运 动 ， 发 生 于 中奥 陶 统沉 积 之 后 ， 该 动层 抬 升 、
［ ３ ］ 刘建军 ， 徐会军 ， 李俊杰． 古交矿区奥陶系顶部 隔水关键层厚度研究 ［ Ｊ ］ ． 煤炭工程 ， ２ ０ １ ｌ （ ５ ） ： ８ ３ — ８ ５ ． ［ ４ ］ 李定龙 ， 周治安 ， 王才会． 华北 地区奥 陶系灰岩岩溶研究的几点思考 ［ Ｊ ］ ． 世 界地质 ， １ ９ ９ ７ ， １ ６ （ １ ） ： ６ ０— ６ ５ ．
段 性
中岩溶 均很 发 育 ， 而 现 代 岩 溶 发 育 深 度 在 该 孔 可 达
６ ６ ６ １ ３ １ ； 在桃 杏 Ｄ一 ５号 中 ， 中奥 陶 统上 覆 非 可溶 性 基
岩为 ４ ８ ５ ｍ， 其 峰峰组 与上 马 家沟 组地 层 岩溶 也 很 发 育， 该 孔现 代岩 溶 高程 深 度 达 ７ １ ０ ６ ｍ。两 孔 所 揭 露