喀斯特陷落柱(煤田岩溶陷落柱)

喀斯特陷落柱

煤田岩溶陷落柱一般指本詞條

又稱岩溶陷落柱,簡稱陷落柱,煤層下伏碳酸鹽岩等可溶岩被地下水溶蝕產生空洞,引起上覆岩層冒落而成的柱狀塌陷體。在陷落柱發育的礦區,煤層遭受嚴重破壞,不僅影響巷道和採煤工作面的正規布置,限制採掘機械的有效使用,而且造成煤炭資源的大量損失,打亂生產計畫,降低煤礦經濟效益。特別在水文地質條件複雜的礦區,陷落柱可能成為採掘場所與地下水的通道,給生產和人員人身安全帶來嚴重威脅,甚至造成突水淹井事故。

基本介紹

  • 中文名:喀斯特陷落柱
  • 外文名:karst collapse column 
  • 別稱:岩溶陷落柱
  • 學科:煤田地質學
  • 危害:破壞煤層
  • 成分:上覆岩層塌落碎塊
形態特徵,規模特徵,界面特徵,物質成分,發育分布,成因,探測,預測,

形態特徵

包括地表形態特徵和井下形態特徵。
(1)陷落柱地表形態特徵。塌至地表的陷落柱,在地表常呈環形凹地或圓形凸包。
(2)陷落柱井下形態特徵。在煤礦井下,陷落柱形態多呈上小下大的柱狀體,但在含水較多的鬆散岩層中,亦見有上大下小的漏斗狀陷落柱。其中心軸常與岩層層面近似垂直,橫截面形態多數為橢圓形,少數近似圓形或長條形。

規模特徵

指橫截面直徑和高度大小。
(1)橫截面直徑。相差懸殊,從數米、數十米至數百米都有發現。
(2) 高度。數十米至數百米不等。

界面特徵

陷落柱與圍岩的接觸面界線分明,多呈鋸齒狀折線。接觸帶附近圍岩(煤層及岩層)微向柱心傾斜,張裂隙發育,煤質松碎,常有風化現象。陷落柱柱面粗糙,無擦痕和滑動鏡面。

物質成分

陷落柱由上覆岩層塌落碎塊堆積而成,碎塊大小懸殊,稜角明顯,形狀各異,成分複雜,混雜堆積,並為岩屑、煤屑鬆散充填與膠結。有地下水長期活動的陷落柱,其碎塊表面及間隙中常見有鐵質、碳酸鈣質或高嶺土質等物質沉澱。

發育分布

陷落柱具有特殊的上下對應關係,即地表見有陷落柱,井下必定有;上部煤層見有陷落柱,下部煤層中必定有。
陷落柱的發育與分布,主要受地質構造和水文地質條件的控制。陷落柱發育地帶,多是或曾是地下水強徑流帶。

成因

對於喀斯特洞穴塌陷的原因,如今存在重力塌陷和真空吸蝕兩種看法。持重力塌陷觀點的人認為,溶洞上覆岩層的塌落,是重力作用的結果;持真空吸蝕觀點的人則認為,溶洞上覆岩層的塌落,是密閉喀斯特溶腔內地下水水位下降,產生負壓;強力抽吸上覆岩層向下冒落的結果。

探測

在煤層下伏碳酸鹽岩等可溶岩地區,根據陷落柱的形態特徵、規模特徵、界面特徵、物質成分特徵和發育分布特徵,通過地質觀測判斷其有無,進而採用井下鑽探、物探、化探等技術手段,確定其位置、形狀、規模和充水特徵,最後用巷探加以驗證。
鑒於陷落柱具有密度比圍岩小、電阻率較圍岩低和導水、透氣等物性,在地表,可採用精密重、磁測量和氡、釙放射性測量等物、化探方法,圈定其分布範圍;在井下,可採用坑道無線電波透視、槽波地震和地質雷達等井下物探方法和井下鑽探進行探查。

預測

包括根據分布規律預測和從已知陷落柱推延預測兩類。
(1)根據分布規律預測。根據喀斯特發育特點和陷落柱在條件相近鄰區的分布特點,進行類比預測,並對陷落柱發育程度進行分區。
(2)從已知陷落柱推延預測。利用上部煤層已揭露陷落柱的資料,根據其形態特點,預測其在下部煤層中的位置、形狀和規模;或根據局部揭露陷落柱的資料,預測其整體形狀和規模。

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