岩溶陷落柱对煤矿的影响与处理措施
恒源煤矿岩溶陷落柱探防的关键举措创新
恒源煤矿岩溶陷落柱探防的关键举措创新摘要：恒源煤矿Ⅱ633工作面初采期间，突遇岩溶陷落柱灾害，导致工作面生产间断，若采用常规的陷落柱探防技术手段防治，将造成工作面停产数月、切眼重掘、综采设备重新拆、装、老空充填加固等众多工程，并将导致数千万元经济损失的严重后果。
为减小灾害的影响，降低损失，矿地测防治水技术人员提出了应对灾害的关键举措---强推硬过岩溶陷落柱的技术方案。
他们以严谨的数据分析、科学的专业论断、完善的应急预案和切实可行的举措，成功地消除了恒源3#岩溶陷落柱的重大突水威胁，避免了数千万元的重大经济损失，为矿井的安全有序生产创造了有利条件。
同时也为类似矿井灾害的防治，探索出了一条全新的水害防治技术方法。
关键词：岩溶陷落柱；突水；注浆加固；关键举措；评价1.矿井及工作面概述1.1恒源煤矿概况华北型煤田安徽恒源煤电股份有限公司煤矿（简称：恒源煤矿）位于安徽省淮北市濉溪县刘桥镇境内。
井田面积约19.1km2，矿井采用立井、主石门集中运输大巷开拓方式。
一水平标高－400 m，二水平标高－600m。
矿井设计年生产能力为60万t，经先后三期技改后，矿井实际生产能力达240万t/a，截至2018年底，矿井剩余可采储量3298.4万t。
恒源煤矿井处于华北板块南缘大吴集复向斜南部的次级褶曲土楼背斜西翼，总体为一走向北北东，向西北方向倾斜的单斜构造，次级褶曲较为发育，矿井地质构造较为复杂，已实际揭露3个岩溶陷落柱，煤层火成岩、天然焦、冲刷区均较发育。
井田主采二叠系下石盒子组4煤层及山西组6煤层，倾角一般3～15°，属稳定中厚煤层。
矿井水文地质条件复杂，在开采深部6煤时，主要受到6煤下伏石炭系太原组灰岩水的危害。
该含水层岩溶裂隙水丰富，井下钻孔揭露时，单孔涌水量最大达310m3/h以上，涌水量大且稳定。
1.2Ⅱ633工作面概况Ⅱ633工作面是恒源煤矿Ⅱ63采区的第二个工作面，同时也是建矿以来储量最大、埋藏最深的工作面，设计为综采面。
浅谈煤矿井下陷落柱的危害与处理
收稿日期:２０１８ ０１ ２４作者简介:温建忠(１９６８－)ꎬ男ꎬ山西平遥人ꎬ工程师ꎬ从事煤矿地质工作ꎮｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－２７９８.２０１８.０６.０３６浅谈煤矿井下陷落柱的危害与处理温建忠(汾西矿业集团高阳煤矿ꎬ山西孝义㊀０３２３０６)摘㊀要:文章介绍了可溶性岩层的发育和岩溶陷落柱的成因ꎬ以及陷落柱在煤矿生产过程中的危害ꎬ并结合煤矿井下生产作业活动ꎬ对各种情况下通过陷落柱的处理措施ꎬ进行了详细阐述ꎮ关键词:煤矿ꎻ井下ꎻ陷落柱ꎻ危害ꎻ处理中图分类号:ＴＤ７７１㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀文章编号:１００５ ２７９８(２０１８)０６ ００８３ ０２㊀㊀陷落柱的分布范围是石灰岩地带ꎬ由于石灰岩属于可溶性岩层ꎬ受夹杂着酸性物质的地下水冲刷时石灰岩就会产生溶洞ꎬ溶洞在侵蚀以及冲刷作用下不断扩大ꎬ上覆的岩层在地质构造力和重力的作用下发生塌陷ꎬ其上覆的煤系地层也随之塌陷ꎬ如此层层向上不断延续就会形成一个柱状的塌陷ꎬ称之为陷落柱ꎮ目前ꎬ业内普遍认同陷落柱是由于岩溶塌陷而形成的观点ꎬ陷落柱的分布具有分区性和分带性ꎮ分区性是指陷落柱发育在石灰岩分布的区域ꎬ分带性是指陷落柱发育在地下河流经的条带上ꎮ由于陷落柱是缓慢逐层形成的ꎬ所以其内部岩石排列混乱ꎬ孔隙较多ꎬ往往成为水和瓦斯的运移通道ꎬ煤矿井下通过陷落柱时曾发生过水灾㊁顶板和瓦斯爆炸事故ꎮ因此ꎬ找出井下陷落柱的特征ꎬ发现陷落柱的内部规律并加以分析ꎬ是消除其危害的必要途径ꎮ１㊀陷落柱的特征陷落柱对煤系地层破坏较大ꎬ故其在揭露前也会有较明显的征兆ꎮ鉴于其较大的危险性ꎬ在出现征兆后ꎬ一定要采取物探以及钻探等手段ꎬ探明其导水性和内部岩石的胶结程度㊁瓦斯涌出量等ꎮ陷落柱揭露前煤层的产状会发生显著的变化ꎬ尤其是煤层的倾角变化较大时ꎬ产状变化程度更大ꎬ常出现间距不大的连续性正断层ꎬ且正断层倾向基本一致ꎬ瓦斯涌出量增大ꎮ因此揭露陷落柱时ꎬ首先要确认其是否导水ꎬ并测定瓦斯涌出量ꎬ而后根据其内外部的形态特征ꎬ采取合理方法通过陷落柱ꎮ在过陷落柱的过程中以及通过陷落柱以后ꎬ都要定期观测其内外部形态变化ꎬ防止滞后出水等情况的发生ꎮ１)㊀陷落柱的外部形态特征ꎮ陷落柱在剖面上呈锥形ꎬ整体上呈现上小下大的形态ꎻ在平面上呈现为近圆形或者椭圆形ꎬ在地表往往表现为一盆状塌陷ꎻ陷落柱与围岩呈锯齿状接触ꎬ界限明显ꎻ陷落柱周围的岩层一般受牵引作用明显ꎬ表现为向柱体的倾斜[１]ꎮ２)㊀陷落柱的内部形态特征ꎮ陷落柱内部岩石岩性杂乱ꎬ但也有一定的规律性ꎮ在同一平面上从柱体中心向外面看ꎬ碎石岩性对称分布ꎬ且碎石均不同程度地倾向柱体中心ꎻ在垂向上ꎬ岩层的塌陷深度与陷落柱的平面面积成正比ꎬ如图１所示ꎮ图１㊀陷落柱的内部形态特征示意２㊀陷落柱的危害陷落柱具有破坏煤系地层的连续性和完整性的特点ꎬ给煤矿井下生产安全带来的危害不可预估ꎬ主要表现在以下几个方面:１)㊀破坏煤层的连续性ꎬ减少了煤炭的开采量ꎮ开掘工作面所遇到的陷落柱ꎬ是由煤层上覆的岩层塌陷而成ꎬ一般情况下柱体内部的煤炭很少ꎬ几乎被碎石填满ꎬ因此俗称为 无炭柱 ꎮ如果井下的陷落柱较多ꎬ则原本被估算为煤炭的该部分区域ꎬ资源储量实际上减少了ꎬ这便增大了煤矿的开采成本ꎬ降低了生产效益ꎮ２)㊀影响采掘作业ꎬ煤矿大多是井工开采ꎬ由３８于井下通风和围岩支护等因素的影响ꎬ使得开采过程十分复杂和危险ꎬ而陷落柱的出现无疑更加大了井下作业的危险程度ꎮ例如ꎬ井下的巷道为了减小通风阻力ꎬ一般情况下会尽量保持平直ꎬ而遇到陷落柱后ꎬ为了保持巷道的平直往往会选择直线通过陷落柱ꎬ而陷落柱内部岩石杂碎ꎬ支护难度较大ꎬ这样就必须选择更强的支护方式ꎬ巷道的掘进速度便会减速ꎬ等等ꎮ３)㊀容易造成水害㊁瓦斯事故ꎮ因为陷落柱是由于岩层塌陷所成ꎬ当柱体内部的岩石未完全胶结在一起时ꎬ陷落柱更像是一个能够导通含水层和煤层的通道ꎮ如汾西矿业集团灵石县范围内的煤矿ꎬ在开采下组煤时往往会遇到陷落柱ꎬ而该区域下组煤基本上全部为带压开采ꎬ如果突然揭露导水陷落柱ꎬ采掘工作面就会造成很大的水害威胁ꎬ甚至矿井都会被淹ꎬ使职工的生命安全面临威胁ꎮ３㊀陷落柱危害的处理处理陷落柱危害时ꎬ首先在开采前及开采过程中ꎬ要采用多种手段对煤层进行探测ꎬ这期间应尽量避免揭露会影响采掘生产的含水陷落柱ꎮ根据陷落柱的危害程度不同ꎬ可以采取不同的处理方法ꎮ３.１㊀开掘工作面揭露陷落柱的处理１)㊀矿井的主要大巷揭露陷落柱时ꎬ首先必须探明其是否导水ꎬ测定瓦斯涌出量ꎬ防止水㊁火㊁瓦斯事故的发生ꎬ排除这些危险后制定好严密的支护措施并严格执行ꎬ必要时应采取架棚支护等手段ꎮ２)㊀掘进工作面遇到陷落柱时分以下几种情况处理:①当陷落柱无水害及瓦斯等危险ꎬ内部胶结情况较差时ꎬ可选择绕过陷落柱ꎬ使其留在煤柱当中ꎬ这样既可以避开陷落柱的不利影响ꎬ又能探测陷落柱的大小和范围ꎮ②当陷落柱无水害及瓦斯危险ꎬ内部胶结较好时ꎬ可选择直接通过ꎬ此时要考虑到另外两个问题ꎬ即顶板㊁围岩的支护情况和通过后煤岩层层位的问题ꎮ由于陷落柱是由碎石胶结而成ꎬ受到采动的影响其胶结稳定性会降低ꎬ容易发生冒顶事故ꎬ所以一般情况下开掘巷道在过陷落柱时最好是采用架棚支护ꎮ３.２㊀回采工作面遇陷落柱的处理当回采工作面在回采过程中遇到陷落柱时ꎬ首先要确定陷落柱的大小㊁形状以及位置ꎬ然后根据不同的情况进行处理ꎮ如果陷落柱面积较小ꎬ可采用强行推过的办法直接通过陷落柱ꎻ如果面积较大但是长轴与回采方向大致相同且短轴较短时ꎬ也可以强行推过ꎻ如果面积较大ꎬ严重影响工作面的回采进度以及煤质的情况下ꎬ需要重新开切眼ꎬ在适当的位置采取搬家倒面的办法绕过陷落柱ꎮ３.３㊀特殊情况下陷落柱的处理由于陷落柱在塌陷过程中会对围岩有牵引作用ꎬ会导致围岩层的产状发生显著变化ꎬ如果在通过陷落柱时巷道坡度不合适ꎬ可能导致穿过陷落柱后不能进入正常煤层ꎬ根据经验可采取以下几种方法通过:１)㊀采用钻探方法确定对面的煤层位置ꎮ遇到陷落柱后ꎬ在探测其大小形状时设计的钻孔要考虑一孔多用ꎬ要同时兼做探煤层之用ꎮ根据钻孔的倾角及孔深计算出对面煤层的相对高度ꎬ然后设计合理的坡度即可ꎮ此方法适用于直径较小ꎬ煤层厚度相对较厚的煤层ꎮ２)㊀利用临近巷道煤岩层产状ꎬ推测对面的煤层位置ꎮ在煤层倾角变化程度不大的煤矿井下ꎬ一定范围内的煤岩层产状基本一致ꎬ若揭露陷落柱的巷道临近有已掘巷道ꎬ可根据该巷道的煤岩层产状推测对面煤层的位置ꎮ此方法适用于倾角较稳定的煤层ꎬ可靠程度取决于两巷道的煤柱距离ꎬ距离越短相似程度越高ꎬ越可靠ꎮ３)㊀当巷道一定距离内没有可参考的煤层ꎬ且采用钻探手段没有很好的效果时ꎬ只能凭借经验先掘进一段距离ꎬ一般情况下是在正常的煤层倾角情况下降低５ʎ掘进ꎮ掘进过程中根据观测其内部岩性的对称性㊁倾角变化情况ꎬ推测陷落柱的大小ꎬ并适时采取钻探手段探测ꎮ４㊀结㊀语陷落柱的危害虽然不小ꎬ但是其本身也有很明显的分区性和分带性ꎬ其内外部形态有很明显的特征ꎬ经过观察㊁研究能够很好地预测陷落柱ꎬ从而将危害降到最低ꎮ总而言之ꎬ对于陷落柱最好的办法是规避ꎬ避不开的首先要探明其导水性ꎬ测定瓦斯涌出量ꎬ防止发生水害及瓦斯事故ꎮ参考文献:[１]㊀刘建明.化学注浆加固和复合支护在掘进工作面过陷落柱中的应用[Ｊ].矿业装备ꎬ２０１２(１２):１１８－１１９.[责任编辑:王伟瑾]４８２０１８年６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀温建忠:浅谈煤矿井下陷落柱的危害与处理㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２７卷第６期。
掘进工作面过陷落柱安全技术措施 (1)
山西柳林宏盛聚德煤业有限公司掘进工作面过陷落柱探放水方案及安全技术措施聚德煤业排查治理科二〇一三年三月二十八日掘进工作面过陷落柱探放水方案及安全技术措施第一部分矿井概况第一节矿井水文地质条件简介（一）地表水井田内无常年性河流,和其它地表水体，几条大沟谷呈近东西向展布，以大沟谷为主干，构成羽状形态。
雨季时，小沟谷水流汇聚于大沟谷中向西流出井田外，大多情况下，水流途径短，持续时间短暂。
矿井井口及工业广场均高于该区域洪水位线标高。
（二）含水层1、奥陶系灰岩岩溶含水层奥陶系地层在井田内全部被覆盖，岩性为青灰色、灰～深灰色石灰岩，裂隙较发育。
该组厚度大于100m,单位涌水量最大为0.46L/s.m，渗透系数最大为1.97m/d，含水层富水性中等。
本井田内奥灰水水位标高为800m。
2、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层太原组含水层主要由4～5层石灰岩组成，平均总厚度19.44 m，岩溶裂隙发育，含水层单位涌水量0.409L/s.m，渗透系数2.111m/d，水位标高+816.74m,属中等富水性。
3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层该含水层以中粗粒砂岩为主，平均厚度12m 左右，含水层裂隙发育差，富水性较弱，在补给条件较好的地段富水性较好。
4、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层井田沟谷中有零星出露，含水层主要为中粗粒砂岩，厚度为15m左右，单井出水量小于10m³/d，富水性弱。
5、上第三系、第四系孔隙含水层上第三系上新统在沟谷中出露较多，含水层主要为底砾岩，厚度不稳定，单井出水量小于5 m3/d，富水性弱。
第四系中上更新统广泛分布于井田内，其含水层补给条件不好，连续性差，单井出水量小于5 m3/d，富水性弱。
（三）地下水的补、径、排井田奥陶系灰岩水属柳林泉域，位于柳林泉域的北部，是区域岩溶水的径流区，补给主要为区域灰岩裸露区接受大气降水补给，岩溶水流经井田向南排向柳林泉。
石炭系和二叠系裂隙含水层在裸露区接受大气降水补给后，沿岩层倾斜方向运移，上部下石盒子组含水层水往往在沟谷中以泉的形式排泄，下部含水层中水顺岩层倾斜运移，流出井田外，矿井排水是其主要排泄途径。
河北煤田陷落柱突水的分析与防治
河北煤田陷落柱突水的分析与防治【摘要】岩溶陷落柱的存在容易引起矿井突水，对煤矿正常回采威胁巨大。
本文主要探讨河北地区陷落柱突水的防治技术，对岩溶陷落柱的形成机理进行了分析，论述了陷落柱围岩特征和陷落柱周边小构造以及陷落柱突水的防治措施。
【关键词】煤田；岩溶；陷落柱；水量；防治河北地区地下埋藏着丰富的煤炭资源，也是我国最早采用现代技术进行煤炭开采的地区，这些形成于石炭二叠系的化石能源给河北省的经济发展带来了强有力的支持。
但是由于华北地区志留系地层缺失，致使正常构造地段巨厚奥陶系灰岩赋存于主采煤层之下，主采煤层与厚层灰岩含水层之间常有不同厚度的煤系地层和灰岩顶界面隔开，然而煤炭开采过程中一旦遇到破坏了煤层与灰岩强含水层之间隔水层的岩溶陷落柱将会导通奥灰强含水层而造成严重的突水。
奥灰岩溶陷落柱突水往往存在水压高、水量大、爆发迅速、破坏性大等特点，因此一旦突水将造成很大的危害，往往酿成矿淹人亡的严重后果。
例如1984年开滦范各庄矿发生的9号奥灰陷落柱突水不但淹没了范矿，相邻的吕矿、林西矿也受到威胁而被迫停产。
近年来随着我省煤炭资源的大量开采，浅部煤炭资源逐渐枯竭，各矿逐渐向深部进行资源挖潜，随着井巷深度的增加，奥灰水压也随之变大，这样就更增加了奥灰陷落柱突水的可能性和危害性。
因此，研究陷落柱的成因、特点和预防措施变得迫在眉睫。
1 陷落柱的成因陷落柱是岩溶现象发展到一定程度的产物。
岩溶指可溶性岩石，特别是碳酸盐类岩石（如石灰岩、石膏等），受含有二氧化碳的流水溶蚀而出现溶洞的现象。
部分溶洞在地质构造力和上覆岩石的重力作用下发生坍塌，覆盖在上部的煤系地层也随之陷落，由于这种塌陷呈圆形或不规则的椭圆形柱状体，故称作陷落柱。
2 陷落柱特征（1）陷落柱形状一般为上小下大的圆形或椭圆形的柱状体，外围岩层产状连续正常，内部被上部地层跨落的岩煤无层序的填充。
例如开滦范各庄矿揭露的9号、10号陷落柱。
（2）由于陷落柱的形成需要活跃的地下水因素和地质条件的连续性，陷落柱的出现往往成裙带状分布，在一定区域内分布比较密集。
综采工作面过陷落柱安全技术措施静态爆破
综采工作面过陷落柱安全技术措施静态爆破背景随着我国煤炭产业的快速发展，煤炭企业逐渐向大型和深部煤矿转型。
在煤炭开采过程中，存在各种安全隐患，其中，煤层顶板高压裂隙、底板冒顶和过陷落柱等问题，一直困扰着煤炭企业的生产和安全管理。
其中，综采工作面的过陷落柱问题是一个常见的难点问题，在煤炭的开采过程中经常遇到，对煤炭的生产和人员的安全都带来了不小的威胁。
如何有效处理综采工作面的过陷落柱问题，成为了煤炭企业的难点工作。
综采工作面过陷落柱的安全问题综采工作面的过陷落柱问题，主要存在以下两个安全难点：1. 过陷落柱的位置、规模难以预测和判断。
由于地质条件的复杂性，过陷落柱的位置、规模无法准确预测和判断。
如果在采煤过程中没有及时处理，会造成煤层受到破坏，导致地面塌陷、产量下降、安全事故等后果。
2. 过陷落柱的处理难度大、风险高。
传统的处理方法主要是使用喷浆、钻孔、注浆等方式进行处理，但是这些方法操作难度大，而且容易产生一定的风险，因为在综采工作面进行喷浆、钻孔等操作时，存在失控风险，容易造成构件松动、冲击地压等危险。
如何应对综采工作面过陷落柱的安全难点为了有效处理综采工作面的过陷落柱问题，煤炭企业可以采用静态爆破技术，具体技术措施如下：1. 建立基本的爆破设计参数针对不同的过陷落柱位置和规模，建立相应的爆破设计参数，包括：炮孔间距、爆破药量、炮孔深度、雷管布置方式、起爆序列等，以保证爆破效果和安全性。
2. 采用选用安全的爆破药材在静态爆破中，使用合适的爆破药材至关重要，煤炭企业应选用安全可靠的爆破药材，以避免漏爆、暴走等安全事故的发生。
3. 针对不同位置制定爆破方案针对不同过陷落柱的位置，制定相应的爆破方案，尤其是对于靠近巷道和机械设备的过陷落柱，需要特别注意控制爆破药量和起爆时间，避免冲击地压等安全事故的发生。
4. 加强现场安全监测在静态爆破作业时，需要严格加强现场安全监测，包括：振动、震动、气体含量等方面的监测，以避免安全事故的发生。
有关煤矿掘进工作面过陷落柱施工方法及主要安全措施探析
有关煤矿掘进工作面过陷落柱施工方法及主要安全措施探析为促进掘进工作面安全顺利的通过陷落柱，本文介绍了掘进工作面过陷落柱的主要施工技术，分析了其主要支护技术及回采技术，研究了其具体施工方法及主要安全措施，以期对掘进工作面安全顺利的通过陷落柱有所助益。
1掘进工作面过陷落柱施工技术1．1掘进工作面过陷落柱在开采的过程中，工作面时常会产生陷落柱。
陷落柱的形成主要是由于地下水连续溶蚀岩层，地表上方岩石出现坍塌所致。
它的产生极大地破坏了掘进工作面的煤层，阻断了煤层，增加了开采的难度，并且煤炭的回收率不断降低。
通常来讲，陷落柱的形状大多为不规则状，呈现为上小下大，其剖面呈现为卵形。
在开采的过程中，器械应当穿过陷落柱才可以到达另一端煤层进行开采。
1．2掘进工作面过陷落柱施工技术在开采过程中，掘进工作面过陷落柱是最普遍的生产问题。
大部分陷落柱中，其岩石硬度都过大，并且边角较为尖锐，运用机械来打通陷落柱具有较大的难度。
在实际生产的过程中，掘进工作面要迅速穿过陷落柱的关键在于陷落柱周围巷道支护技术所具有的可操性是否与实际生产相满足。
2掘进工作面过陷落柱施工中的支护技术及回采技术现状在掘进工作面迅速通过陷落柱的施工过程中所运用到的支护技术主要有两类，分别为工字钢棚与锚网，这两类技术相结合运用在过陷落柱的施工中有着广泛的应用。
2．1锚网支护技术在掘进工作面穿过陷落柱的施工中，通常使用锚网来对陷落柱周围的顶板进行支护。
在对支护进行搭建之前，应当交由专业团队在已完成支护的地点对巷道顶板加以确认，在确认无隐患之后，方可进行施工。
在锚网支护的实际施工中，其顺序为先上方后两边，即应当明确顶板锚网安装结束之后，才可以在对巷道两侧的锚网进行安装，这样才可以确保施工的安全性。
严格依照相应的标准要求来进行施工，对一些锚杆进行打孔时必须确保其深度达到要求，锚杆的固力、预紧力矩等均要达到标准及以上。
2．2工字钢棚支护技术在锚网支护搭建结束后，方可搭建工字钢棚支护。
煤矿井下陷落柱的判断和处理
煤矿井下陷落柱的判断和处理陷落柱对井下安全生产构成一定的威胁，因此，煤矿井下对陷落柱的判断和处理至关重要。
本文阐述了井下陷落柱的观测、判断和处理方法，以期为煤矿井下安全生产提供一定的借鉴。
标签：陷落柱；观测；判断；处理当煤层底板存在可溶岩时，如碳酸盐岩，在地下水的不断溶蚀下，可溶岩逐渐塌落，导致其上覆岩层随之冒落而形成柱状的塌陷体，这种柱状塌陷体称为喀斯特陷落柱，简称陷落柱。
陷落柱穿过煤层成为无煤区，减少了煤炭储量。
如果煤矿井下主要开拓巷道穿过陷落柱，将会加大巷道支护和顶板控制的难度，增加掘进和维护费用。
陷落柱发育的地区难以布置出综采工作面；如果工作面内包藏多个陷落柱，采煤机组和液压自移掩护支架无法使用。
在水文地质条件复杂的矿井，陷落柱可能导致涌水量增大，对安全生产构成威胁。
因此，煤矿井下对陷落柱的判断和处理至关重要。
1 陷落柱的观测陷落柱的判断和处理的基础是准确的观测。
对于陷落柱的观测，除了要描述陷落柱的形状、大小和陷落角外，还要详细记录陷落柱填充物的岩性及其所属层位、填充物的密实程度和透水性，对于陷落柱附近煤层的厚度、倾向、倾角和走向也要有所记录。
具体观测内容如下：1.1 陷落柱的形状、大小陷落柱在立面投影图上一般呈现为上小、下大的圆锥形，也有部分陷落柱呈现出上下同样粗的柱状或者上大、下小的漏斗状。
其形状和大小是观测的基础内容。
1.2 陷落柱的柱体物质由陷落柱的成因可知，陷落柱内的填充物都是其上覆岩层冒落形成的，无论从哪一层位观察，岩块都来自其上方的各岩、煤层。
对于柱内填充物，要详细记录其岩性、密实程度和透水性等。
1.3 陷落柱与围岩的接触面可溶岩上覆岩层冒落时，通常为逐步塌陷，所以陷落柱与周围岩层的接触面一般为不规则的锯齿状，这也是由其成因所导致的。
接触面一般呈60°～80°倾角。
当遇到坚硬岩层时，接触面向外突出，当遇到松软岩层则相反。
2 陷落柱的判断（1）煤、岩层产状发生变化。
浅析矿井陷落柱成因、对煤矿开采的影响及处理措施
在煤矿井下施工作业过程 中， 时常揭露和遇到陷落柱。陷落 柱的出现给煤 矿生产和安全管理带来很 多问题 和隐患 。为保证 煤矿 矿井 安全 生产 ， 提高矿井 的抗灾能力 ， 有必要对 陷落柱 的成 因、 影响有 一定 的认 识 ， 并采 取具有 针对性 的方 法和措 施进行
应对。
块， 一般棱角分明 ， 形状不规则 ， 排列紊乱 ， 大小混杂。 古老的陷落
３ ＿ ２ 掘进期 间遇 陷落柱
陷落柱柱体 的高度大小不一 ， 小的几 十米 ， 只穿过几个或几 十个煤岩层 ， 大者高度达数百米 。
１ ． ２ ． ２ 陷 落 柱 的柱 体 物 质
若是矿井主要巷道 ， 应按原设计施 工直接穿过 陷落柱 ， 同时 要特别注意 防止矿井水或瓦斯的涌出 ， 提前做好工作面后路排水
要 ： 陷落柱会对煤矿 的生产和管理带来诸 多问题和 隐患。分析 了岩溶 陷落柱的成因
及其特征（ 形状 、 大小、 柱 体 物质 ， 与 围岩 的接 触 面 ） ， 归纳 了陷 落 柱 对 煤矿 井 下 采掘 工程 的 影响 因素 ， 对 如 何 处 理 陷 落 柱提 出 了相 应 方 法 和措 施 。 只 要 施 工 单位 能根 据 施 工 工 程 的 具 体技术要求施工 ， 根据具体情况采取相应措施 ， 就能处理好陷落柱问题 。 关键词 ：煤矿 ； 陷 落柱 ； 成 因； 影响 ； 处 理 方 法 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｄ８ ２ ２ ＋ ． ３ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ０ — ８ １ ３ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ １ ４ ４ — ０ ２
岩溶是形成 陷落柱的基本条件 ，岩溶发育必 须具 备以下 ４ 个条件 ： ①有可溶性 的岩 （ 矿） 层； ②有地 下水 的良好 通道 ； ③有
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２．４ 陷落柱对煤矿安全生产造成影响
陷落柱附近煤层顶板一般较为破碎 ! 容 易 发生 冒顶 ( 片 帮事 故) 高瓦斯矿井在接陷落柱处工作面瓦斯涌出量可能急剧增 大 ! 管理疏忽易发生瓦斯事故 ) 带压开采的矿井 ! 遇导 水 陷落 柱 时可能发生矿井突水事故 % 有的煤矿突水事故 ! 就是 奥陶 系 岩溶 强含水层高压承压水经导水陷落柱溃入矿井 %
１．２ 柱体及附近岩层特征
陷落柱内为来自于围岩层位之上岩层的岩石 碎块 堆 积 ! 大 小 悬殊 ! 棱角明显 ! 杂乱无章 % 一般陷落柱在形 成过 程中 要 穿过 一 些含水层 ! 地下水中的钙质和铁质在柱体与围岩分界面 上 有不 同 程度的沉积 ! 可呈现铁锈色或白色 % 形成时间长 的陷 落 柱 ! 柱 体 内碎石多被压紧并被粘土充填胶结 ! 而形成时间短 的 陷落 柱 ! 柱 体内多较松散 % 一般柱体外围堆积体力学性质较 弱 ! 而 越 向柱 体 中心 ! 堆积体力学性质越强 % 陷落柱附近岩( 煤层产状一般变化不大! 但节理较为发育! 接近陷落柱时煤层及顶板岩层破碎 ! 可出现煤的氧 化现 象 ! 有时 能见到向柱体中心倾斜的小正断层 %
!"#$%&’&() *+%,
５
２．２ 影响正规采煤 ! 制约机械化作业
因陷落柱存在将引起工作面设备搬家和重开切眼 等 一系 列问 题 ! 在陷落柱发育的矿井 ! 很难布置机械化采 煤工 作 面 % 有 的煤 矿 ! 设计采用走向长壁综采机采煤法 ! 但因陷 落柱 极 为发 育 ! 综 采设备无法使用 ! 被迫改为炮采工作面布置 % 即便 如此 ! 回 采巷 道布 置 都不 能对 巷 道定 名编 号 ! 只能称为探巷! 随时可能因陷落柱 密集发育而造成废巷舍弃! 形成一个网采工作面有很大的难度 %
１ 陷落柱的特征 １．１ 基本形态
陷落柱一般呈上细下粗的锥柱状! 其中心轴有时是直线状! 有时是曲线状 ! 与陷落柱形成后发生的构造变动有关 " & １’ 平面特征 陷落柱与水平切面或岩层面相交所得分界线 的形 状 ! 称为 陷 落柱的平面形状 % 根据地面露出和矿井生产揭露陷 落 柱情 况 ! 多 数呈椭圆形 ( 似圆形 ! 也有长条形及不规则状 % 描述 陷落 柱 的大 小 ! 一般用其长轴和短轴长度表示 % 陷落柱发育常 受矿 区 断裂 构 造控制 ! 其长轴方向多与主要断裂构造延伸方向一 致 % 陷落 柱的 平面面积大小相差较大 ! 小的仅十余平方米 ! 大者 可达 数 万甚 至 十余万平方米 % 陷落柱在不同标高水平切面的中心点的连线称为 陷 落柱 的中 心轴或中心线 % 陷落柱的中心轴一般垂直于岩层面 ! 由于 褶皱 作 用造成岩层产状改变和同时存在的层问滑动的结果 ! 直接 导致 现 在的陷落柱中心轴倾斜甚至弯曲 % 掌握中心轴的 特点 ! 可以 预 测 煤层陷落的位置 % & ２’ 剖面特征 陷落柱在剖面上和围岩的接触面形状与被塌落岩 层 的力 学性 质 ( 裂隙发育程度有关 ! 多呈不规则曲线状 ! 接触 面与 水 平面 的 夹角多在 ５０ !￣ ８０ " 之间 % 从陷落柱的底部至塌落顶的距离 ! 称 为陷落柱的高度 % 塌落高度与陷落柱大小有关 ! 一般 陷落 柱平 面 积越大 ! 塌落高度也越大% 塌落高度大者可达数百米直达地表%
工程技术
岩溶陷落柱对煤矿的影响与处理措施
孙庆贵
& 鸡西市建设工程公司 ! 黑龙江鸡西 １５８１００ ）
［摘
要］ 本文主要阐述了陷落柱的成因特征及陷落柱对煤矿造成的损失 ! 提出了在煤矿生产中对陷落柱处理的措施 %
［关键词 ］ 矿井 ) 地质 ) 岩溶 ) 陷落柱
在煤系下部存在较厚的可溶性石灰岩的地区 ! 由于 地 下水 长 期对石灰岩的化学溶蚀作用! 在石灰岩层中形成大量的岩溶空 洞 ! 溶洞规模不断扩大 ! 洞顶岩层在重力及其他因 素诱 导 下向 下 坍塌" 与此同时! 地下水的活动又不断对塌落的岩石进行破坏! 以化学或机械方式进行搬运 ! 维持塌落空间 ! 使坍塌 由 下而 上不 断发展 ! 最终形成镶嵌于煤系中的碎石堆积体 $ #$ 岩溶陷落柱 % 常产状岩层对比加以判断 % 在沟谷两侧或人工剖面 上 ! 可以 看到 暴露的陷落柱破碎带 ! 通过对破碎带内碎石层位与周围 岩层 层 位 比 较及 两 侧同 一 层 位 岩 层 未 发 生 错 动 可 加 以 确 定 陷 落 柱 的 存 在 % 调查地表陷落柱的存在位置和范围大小 ! 可以推测井下 开 采煤 层 时陷落柱的情况 ! 对矿井生产具有积极的指导意义 %
３ 煤矿生产中对陷落柱的处理措施 ３．１ 设计阶段对陷落柱的处理
根据陷落柱的数目 ( 形状 ( 大小和分 布情 况 ! 合理 选择 巷 道 的布置和采煤方法 ! 尽可能将陷落柱留在设计的煤 柱内 ! 减 少煤 炭损失和降低陷落柱对生产的影响 %
３．２ 巷道掘进遇陷落柱后的和大小等确定处理措施
一般主要开拓巷道遇陷落柱后按原设计直接 强行 通 过 ! 但 要 加强航道支护 ) 工作面顺槽掘进遇陷落柱 ! 一般 是直 接 穿过 ! 也 可将回风顺槽绕陷落而过 ! 将陷落柱留在煤柱内 %
２ 陷落柱对煤矿造成的损失 ２．１ 破坏可采煤层 ! 减少煤炭储量
由于陷落柱直接造成煤层塌落及附近煤层顶板破 碎 需留 设煤 柱 ! 甚至由于陷落柱的密集发育造成大面积不可采 区 ! 导 致井 田 内煤炭储量减少 ! 矿井服务年限缩短 % 如山西汾 西 张家 庄煤 矿某 采 区 ! 预 计 可 采 储 量 ４５０ ｋｔ ! 可 采 期 ２ ａ ! 由 于 陷 落 柱 的 破 坏 ! 实际只开采了 ６ 个月 ! 采出煤量仅 ８ ０ ｋｔ ! 缩短了服务年限 %
１．３ 陷落柱的地面出露特征
出露地表的陷落柱! 由于柱体内堆积物与周围岩层力学性 质( 抗剥蚀能力的差别! 在地形上可成为丘状凸起或盆状塌陷! 可以通过柱体内来自围岩层位之上杂乱无章的碎石堆积 及 周围 正
３．３ 回采工作面陷落柱的处理
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等措施处理 %
２．３ 提高掘进率 ! 降低矿井效益
对陷落柱探测需施工大量的探巷及陷落柱密集发 育 易造 成工 作面巷道被迫报废等 ! 使矿井掘进工程量大幅增加 ! 造成 采掘 接 续紧张 ! 降低矿井生产效益 % 某矿井综掘工 作面 遇 一陷 落柱 ! 开 始认为陷落柱规模不大 ! 采用综掘机强行施工的方 法 处理 ! 结果 柱体外围岩石还可以被综掘机截割 ! 向里推进越来 越坚 硬 ! 在 两 次损坏截割刀具后被迫搬家 %