开滦地区井田岩溶陷落柱成因分析.pdf

《开滦地区井田岩溶陷落柱成因分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械管理开发总第151期MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELoPMENTT0talof1512015年第9期No．92015应用技术开滦地区井田岩溶陷落柱成因分析李广(同煤集团同生宏达煤业公司，山西大同037003)摘要：为了对华北地区煤矿面临的岩溶陷落柱造成水害问题进行研究，以开滦地区范各庄矿井为例，从奥灰岩溶空洞形成时期、上覆围岩坍塌过程和岩溶陷落柱形成时间三个方面对范各庄矿岩溶陷落柱进行了系统性分析，对进一步均衡和可持续发展以及被其他矿井借鉴具有重要的意义。关键词：岩溶陷落

2、柱；奥灰岩溶；围岩坍塌中图分类号：TD325文献标识码：A文章编号：1003．773X(2015)09．0065．03DoI：10．16525／i．cnki．cn14．1134／th．2015．09．022引言田位于开平向斜的南东翼，北部是塔坨向斜，中部是我国煤矿水文地质条件十分复杂，受水害威单斜构造，南部为毕各庄向斜。区域范围主要地层胁的煤炭储量约占探明储量的27，仅华北地区有：太古界(A)；上元古界震旦系(Z)；古生界寒武受底板承压水威胁的煤炭储量约160亿t。在矿系、奥陶系、石炭系、二叠系和新

3、生界第四系等地层，井建设和生产过程中，存在着诸多影响安全生产其中含煤地层为石炭系、二叠系，区内发育有5个主的地质因素，如煤岩体中的断层构造、岩溶陷落要含水层，自上而下依次为：第四系底部卵砾石孔隙柱、采空区、含水体等[1]。含水层，煤5顶板砂岩、煤12～煤14及煤14一K3间本文以开滦地区范各庄矿为例，据近几十年的砂岩裂隙承压含水层，奥灰岩溶承压含水层。井田勘探与生产资料揭露，该矿井田内岩溶陷落柱较为主要水文地质特征表现为垂直张裂隙和点状垂直发育，且集中分布于北部的塔坨向斜区。已揭露了导水奥灰岩溶陷落

4、柱的发育。14个岩溶陷落柱，曾造成过淹井和淹水平等地质灾2岩溶陷落柱成因分析害，给国家财产造成巨大损失，困扰矿井的均衡、可岩溶陷落柱的形成与发育必需具备三个基本持续稳定发展。尤其是发育在煤系地层中的岩溶条件_3]：一是具备形成奥灰岩溶空洞的物质基础，陷落柱，不仅使井田水文地质条件复杂化，同时导致主要是位于地层基底的可溶性岩层，在地下水作用大量的煤炭储量损失E引。因此，对范各庄矿井田岩下易于溶蚀并形成溶隙或溶洞，并能够进一步扩大，溶陷落柱成因进行分析具有十分重要的意义。这种地层主要指华北地区广泛稳定沉

5、积的奥陶系1井田区域概述灰岩；二是具备充足的地下水及为地下水流动提供开滦地区范各庄矿位于河北省唐山市古冶区的导水裂隙与通道，在地下水具备溶蚀性的情况下境内，隶属于开平煤田，井田南北走向长12．25km，不断与围岩发生水岩反应，逐步侵蚀可溶性岩层；三东西最大倾斜长3．92km，总面积为32．33km。。井是具备岩溶发育的地质条件，断层产生的裂隙可以成为地下水径流通道或地下水排泄口，褶皱产生的收稿日期：2015—09—26地应力作用使得下伏地层受拉张作用形成高角度作者简介：李广(1974一)，男，山西浑

6、源人，本节理或劈裂，使岩层失稳破坏，上覆地层垮落。科，毕业于太原理工大学，工程师，现任同煤集团2．1奥灰岩溶空洞形成时期同生宏达煤业公司副总工程师，长期从事煤矿生产通过对研究区地层及岩溶陷落柱形成的物质管理与科学研究工作。基础可知，影响岩溶形成的地层主要有上马家沟机械管理开发jxglkfbjb@126．com·66·第30卷组中统、下马家沟组中统亮甲山组下统及冶里组结合力与内摩擦角的突然降低，根据岩石抗剪强下统的厚层灰岩及白云岩。度的莫尔一库伦准则：由于中奥陶世以后加里东运动的影响，华北地r—C+a

7、tan~(1)台上升成为陆地，使研究区缺失早奥陶世沉积，历经式中：r为岩石层面抗剪强度，C为软弱带的结合志留纪、泥盆纪及早石炭纪，受风化剥蚀作用，使得力，为水平应力，为软弱带内摩擦力。可知C奥陶系灰岩厚度减薄，与上覆地层呈不整合接触。与减小时，岩层抗剪强度r降低。在接受风化剥蚀作用长达1．5亿年的历史时期内，当破碎带内空隙完全饱和时，根据有效应力奥陶系顶部的碳酸盐岩长期裸露于地表，接受了强原理：烈的物理风化作用，高度发育风化裂隙，从研究区地=+(2)层勘探结果来看，在石炭系下统唐山组底部发育大式中：

8、为岩层面法向总应力，为岩层面法向有量厚度不均的G层铝矾土，表征着在大气淡水长期效应力，为空隙水压力。的淋蚀作用下奥灰顶部形成了大小不均的岩溶洞可知，在岩溶空洞形成的破碎带内应力的传穴，奥灰顶部凹凸不平，这些岩溶发育带为后期形成递方式将由颗粒传递变为孔隙水的传递，此时柱岩溶陷落柱的原始坍塌空间提供了基本条件。体内将出现很高的孔隙水压力抵消柱面上由于上奥陶纪灰岩沉积并接受剥蚀以后，研究区进覆岩层自重产生的压力，引起很强的浮力效应，使入到稳定了碎屑岩沉积阶段，形成石炭一二叠