岩溶陷落柱.pptVIP

§4 岩溶陷落柱 岩溶陷落柱：在石灰岩等可溶性岩层地区，由于地下水的溶蚀作用而产生洞穴，上覆岩层受重力作用而塌陷，塌陷体为环形柱状，俗称陷落柱。 一、岩溶陷落柱的成因及特征 （一）、成因： 1、地质条件：岩溶发育必须具备的四个条件： （1）有可溶性岩层存在； （2）可溶性岩层透水（煤系中断裂构造发育）； （3）水具侵蚀性（含酸根）； （4）水要流动（地下水动力条件好，排泄口畅）。 2、岩溶洞穴塌陷机理 ： （1）重力塌陷——上覆岩层重力所致 。 （2）真空吸蚀塌陷： 密封的溶洞因地下水排泄及局部地壳升降等原因，使其 底部由承压转为无压或负压，因此不断下降的水产生强烈的 抽吸作用，使盖层反复陷落，同时溶洞内外的压差效应，也 使外部大气压对盖层产生冲压作用。 （3）物理化学综合作用： 岩层内出现物质重结晶作用； 地下水冲蚀和溶蚀作用； 成煤过程中的有机质分解产物（H2O,CO2,CH4） 与岩层内物质的化学作用。 （二）、特征 1、基本形态 （1）平面形态 以圆形、椭圆形、长条或不规则形 （2）剖面形态 坚硬岩石的地层：柱体上小下大，夹角60～ 80° 松散或松软岩层：柱体上大下小，夹角40～ 50° （3）陷落柱高度 根据地质条件不同，一般为几十米～二百米，也有高达数百米，直至地表。 （4）陷落柱中心轴 柱体各平面中心点的连线——中心轴线； 中心轴线多数不是直立的； 中心轴线——可预测下部煤层中陷落柱的位置。 2、陷落柱出露 1）地表出露特征 （1）盆状凹陷：被第四系覆盖； （2）丘状凸起：上覆地层呈碎块状隆起堆积； （3）柱状破碎带：出露于沟谷、公路两侧； （4）特殊地貌上的形态（黄土覆盖区）：蜂窝状、圆形陷坑、弧形裂缝、滑坡等。 2）陷落柱井下特征 （1）柱面特征：柱面的垂直剖面为两条折线。 不规则状，例如坚硬岩石呈突出状、松软岩石呈凹陷状。 平面形状为一封闭曲线。 （2）柱体特征： 多为较新地层碎块或第四系松散沉积物充填； 柱内岩块岩性混杂，分选差、棱角分明，若被胶结，则为地史时期陷落柱；若松散，则为现代所形成。 （3）陷落柱内沉淀物： 红色铁质、白色钙质、高岭土沉淀物、泥质沉积物等。 3、喀斯特陷落柱分布特点 平面分布上具有明显的分区性和分带性： （1）分区性：与地下水活动程度密切相关。矿区各井田水文地质条件不同，因此，在时空上表现出明显的分区性。 （2）分带性：与构造断裂带密切相关。因此，常沿断裂带、褶曲轴、断层交汇处分布，表现出明显分带性。 二、陷落柱的观测和研究 1、井下遇陷落柱前的预兆 （1）产状变化：塌陷牵引作用所致；向中心倾斜。 （2）小断层增多：多为向陷落柱中心倾斜的正断层。 （ 3）裂隙增多：裂隙走向平行柱面切线方向，裂隙面向陷落柱中心倾斜。 （4）煤质氧化：光泽变暗，水分增多，强度降低。 （5）涌水量增大：陷落柱穿过含水层起了通道作用。 （6）瓦斯增加。 2、岩溶塌陷误判的原因和判别标志 1）误判原因 岩溶塌陷与构造变动相似的现象： （1）岩层不连续； （2）裂隙发育； （3）煤层破碎； （4）淋水； （5）遇大块岩层填入巷道。 2）判别标志 陷落柱的判别标志： （1）岩性标志{岩性复杂，杂乱无章，见碎块煤}。 （2）接触面不平整，无擦痕，“柱壁”很陡。 （3）顶、底板产状无大变化。 （4）地表出现，井下必然出现。 3、陷落柱的观测 1）煤岩层特征： （1）观测内容： 围岩的岩性、产状，断裂构造的发育情况； 煤层及顶底板特征； （2）主要特征： 倾角增大，裂隙呈弧形； 煤质松软，光泽变暗； 出现水锈。 2）柱面特征 （1）观测内容： 柱面的平坦、倾斜情况； 柱面的倾向、倾角； 面上特征。 （2）主要特征： 高角度凹凸不平的倾斜面， 面上有煤粉、水锈、岩屑、软泥， 柱面与巷底交线呈弧形。 3）柱体内特征 ： 观测岩性、形状、大小、堆积方式。 4）其他特征 ：水、瓦斯等。 生产矿井对陷落柱观测的要求，可归纳为五查、五看、五定。 三、陷落柱的探测： 1、钻探：回采工作面内探测，目前生产矿井常用的手段之一。 2、巷探：小断面的巷道。 3、物探：1）仪器：无线电波坑道透视仪——坑透仪。 2）原理：陷落柱对无线电波吸收强烈。 3）观测方法： （1）同步法：