断层陷落柱水害防治技术

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1、淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011陷落柱与断层诱发矿井水害及其防治技术中煤科工集团西安研究院虎维岳博士陷落柱水害防治技术淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011陷落柱的形成机理与形成条件形成条件：1、巨厚层可溶岩地层2、强侵蚀性地下水流3、地下水强径流带及大型溶蚀空洞暗河4、往往与区域性地质构造相关淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011陷落柱的形成机理与形成条件形成机理：初期构造控制与岩溶分异作用水流与溶蚀的互馈作用根部的生成深度与多期垮塌作用形成过程的渐进性水文地质特征的多变性与分带性淮南矿业集团煤矿

2、水害防治技术交流材料-2011陷落柱垂向水文地质特征A全通式导水B下通式导水C上通式导水淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011陷落柱切面水文地质特征淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011陷落柱直接导水模式陷落柱导水通道作用淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011陷落柱间接导水模式陷落柱导水通道作用淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011塑性变形带陷落柱水压Ｐ关键层采空区采动破坏区⑴⑵煤层岩层岩层裂隙薄隔水层直接破断突水模式--浅隐伏陷落柱陷落柱诱发矿井水害模式淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011隔水保护层剪切破裂突水模式–深隐伏陷落柱塑

3、性变形带陷落柱水压Ｐ关键层采空区采动破坏区岩层岩层煤层陷落柱诱发矿井水害模式峰峰九龙矿淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011塑性变形陷落柱p水压岩层采空区采空区⑴⑵rarbp煤柱侧壁揭露或破断突水模式--切穿式陷落柱陷落柱诱发矿井水害模式东庞与范各庄矿淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011突水水源的水量充沛：根据陷落柱的基本成因条件可知，只要有陷落柱存在，则必然在其根部存在有厚层的可溶岩（如石灰岩），而厚层可溶岩又往往构成富水含水层，该类含水层不仅有丰富的静贮量，也往往具有较大的补给量。所以一旦发生陷落柱型突水，其突水水量往往较大。陷落柱水文地质特点之一淮南

4、矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011突水水压大、流速高：北方型煤田厚层灰岩含水层主要是奥陶系灰岩含水层，该含水层赋存于煤系地层之下一定的深度，且在煤层和含水层之间存在有一定厚度的隔水层，奥陶系灰岩含水层往往在平面上延展的范围较大，其主要在地势较高处的裸露露头区接受大气降水或地表水补给，在煤层之下的含水层水往往处于高承压状态，一旦发生突水，往往呈现出突水点水压大，突水流速高的特点。陷落柱水文地质特点之二淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011突水通道具有隐蔽性和难以探知性：陷落柱的形成原因决定了其具有点状导水构造的特点，尽管有些陷落柱的直径可达数百米，但和整个地质

5、结构体相比，其仍具有很强的局部性，特别是在陷落柱的周边区域，地层层序仍保持着正常状态，这就形成了通过地层层序和构造形态分析预测陷落柱变的十分困难，甚至不可能，陷落柱的隐蔽性和难以探知性，决定了陷落柱突水具有突发性和难以防范性。陷落柱水文地质特点之三淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011陷落柱型导水通道除了上述特点外，还应注意到并不是所有的陷落柱都具有导水性，可以说百分之八九十以上的陷落柱因在长期的地质作用过程中已被压实和胶结，其本身并不具备导水的能力。对于一些导水陷落柱，其导水特点在平、剖面上也不完全一样。陷落柱水文地质特点之四陷落柱水文地质性质探查方法专门水文地质

6、试验寻找水位水温异常点水文动态记录分析寻找水位水温异常点化学示踪试验确定水力联系通道位置三维地震勘探寻找地质异常区域地质构造及地下水流场分析从成因机制上预测其发育规律淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011综合方法：通过垂向上不同含水层的试验孔对不同含水层进行相互干扰试验（相互之间分别作为激励孔和接收孔）查明垂向不同含水层之间水力联系查明垂向不同含水层水力联系位置与强度为最优防治水工程设计提供依据淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011陷落柱水文地质性质探查方法水力干扰试验方法：地面导斜注浆封堵陷落柱突水原理示意图陷落柱水害防治淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材

7、料-2011注浆改造技术：陷落柱水害防治淮南矿业集团煤矿水害防治技术交流材料-2011导水陷落柱防水煤柱厚度的确定方法。与断层防水煤柱的留设方法一样，对于陷落柱防水煤柱的留设，必须要考虑其周边垮落影响破裂带宽度及煤层与陷落柱的空间产状关系，首先要确定采掘停头距陷落柱影响带外边界的最近距离位置或采空冒落带与陷落柱影响带外边界的最近距离位置，根据水压和岩层的阻水能力计算该位置的安全煤柱厚度（如图中的LR），然后根据煤层与陷落柱空间位置关系、陷落柱外围导水裂隙带的宽度及回采工作面上覆地层的垮裂角计算煤柱留设厚度L。防水煤