第四章岩溶陷落柱及特征.ppt

华北煤田煤炭资源分布 五、陷落柱的中心轴 它是指陷落柱各平面形态的中心点的联线。通常，中心轴垂直于所穿过的岩层层面。由于陷落柱穿过的各岩层的产状、岩石性质和裂隙发育程度常有变化，因此，中心轴大多不是垂立的，而是歪斜的，甚至呈扭转状态。 第四节 陷落柱的成因 一、岩溶发育的地质条件 1．地层结构条件（可溶性岩层） 2．构造条件（发育有良好的地下水通道） 3、 良好的地下水动力条件 4、具有丰富具有侵蚀性的地下水源 5、新构造运动条件 1．地层结构条件（可溶性岩层） 2．构造条件（发育有良好的地下水通道） 含煤区域内，发育有良好的地下水通道，主要是指断层和裂隙，尤其是透水性好的张性或张扭性断裂。它们沟通地面水系、地下含水层段与可溶性岩、矿层之间的水力联系，因此陷落柱常沿岩溶化断裂带、褶曲轴部，特别是断裂交汇处呈串珠密集分布。 3、 良好的地下水动力条件 地下水交替循环快，排泄流杨，具有良好的地下水动力条件。一个地区的侵蚀基准面控制着地下水的交替和流动。侵蚀基准面以下，地下水流动缓慢，排泄困难，岩镕不发育。 4、具有丰富具有侵蚀性的地下水源 地下水源丰富，具有溶蚀性较强的酸根和较大的侵蚀“掏空”能力 。应该指出，有极少部分的陷落柱的塌落空间不是由于地下水的溶蚀作用造成的，而是由于地下水的机械作用把沈砂透镜体、断层泥堆积体等松软岩体冲刷带走造成的 5、新构造运动条件 新构造运动除了激发断层、裂隙的复活，此外还控制着岩溶水侵蚀基准面的变化。地壳上升，地下水位随之下降。地壳下降，地下水位便上升，例如霍县煤出、峰峰煤田等地区以自中生代以来都经历多次升降运动影响，地下水位时而上升时而下降，为在溶洞(裂隙)发生频繁的垂直运动或其他效应创造了条件。新构造运动是引起煤矿导水岩陷落柱的主要原因之一。 二、华北地区陷落柱形成主要时期 华北地区岩溶陷落柱发育时期始于晚古代二叠纪末，主要形成中生代燕山运动期间，结束新生代第三纪。 三 岩溶陷落柱溶洞塌陷机理 1、膏溶说 2、循环说 3重力塌陷说 4真空吸蚀塌陷说 膏溶说 这是最早提出的学说，得到较多人的支持；早在1960年，山西钱学博(1960)就提小了柱状陷落(陷落柱)是与石膏层溶浊及喀斯特塌陷有关的论点 循环说 第—阶段：为于水平循环带成虹吸循环带的岩溶洞隙逐渐形成并扩大，产生顶板和两侧岩层塌陷，形成十分复杂的溶洞。 循环说 第二阶段：由于地壳的上升，溶洞继续扩大上升，地下水向下运动，沿着裂隙进一步加深，且在深部形成第二层溶洞。开始了第二循环、以后还可以出现第三循环、第四个循环。 循环说 第三阶段：第一层溶洞继续坍塌扩大．上覆非可溶性岩层塌陷。形成岩溶陷落柱，当地壳继续上升，地下水位继续下降时，第二层溶洞也可能开始坍塌、这样，两层溶洞坍塌连接起来，使非可溶性岩层塌陷更深， 重力塌陷说 由于溶蚀和水流的冲蚀作用，使地层下部奥陶系的马家沟组石灰岩岩溶强烈发育，逐渐形成了较大的岩溶洞穴空间。在进入中个代以后，受印支运动和燕山运功的影响，地壳强烈上升，形成岩溶水强迳流带．古岩溶洞进一步溶蚀扩大。 重力塌陷说 溶洞顶板在重力的作用下，产生了应力的重新分布，沿结构面张裂隙滑动。岩块脱落下沉， 下沉堆积物部分又被流水冲刷溶蚀搬运带走， 部分留在原地经地下合自重力作用逐渐被压缩密实，下部空间重新又增大．再次失去平衡，岩层继续向下塌陷，反复多次形成现今的陷落柱。 真空吸蚀塌陷说 真空吸蚀塌陷说 一、 井下陷落柱出现前的预兆 1、煤、岩层产状发生变化 2、裂隙和小断层增多 3、煤出现风氧化现象 4、煤层中挤入破碎岩块 5、地下水涌出量增大 6、地温异常 二、陷落柱的观测 无论在地表或井下遇见陷落柱，都应进行详细的观测和编录。根据生产矿井对陷落柱观测和判断的基本要可归结为五查、五看和五定的工作方法。 五查包括： 查陷落柱周围煤、岩层中裂隙的发育情况和充填物性质； 查陷落柱周围煤质的变化范围和风化程度； 查临近陷落柱处水和瓦斯的变化情况； 查陷落柱周围小型断层的发育情况和产状特征； 查矿区内陷落柱的发育和分布规律。 五看包括： 看陷落柱与煤、岩层接触面的形态； 看陷落柱与煤、岩层接触带的充填物性质和特征； 看陷落柱内岩块的性质、形状、大小、排列方式和层位时代， 看陷落柱周围煤、岩层的产状变化； 看陷落柱面与巷顶交线的弯曲方向和曲率。 五定包括： 定巷道理陷落柱的部位； 定陷落柱的形状； 定陷落柱的大小； 定巷道穿避陷落柱的距离；. 定处理陷落柱的措施。 三、陷落柱的探测 一、钻探 三、陷落柱的探测 一、钻探 三、陷落柱的探测 一、物理探测 三、陷落柱的探测 一、物理探测 三、陷落柱的探测 一、物理探测 三、陷落柱的探测 一、物理探测 三、陷落柱的探测 一、物理探测 第三节 岩溶陷落