煤矿陷落柱水害特征与防治技术研究

 摘要：岩溶陷落柱是我国北方石炭二叠纪煤田广泛发育的一种特殊的隐伏构造。岩溶陷落柱水害是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,充分认识陷落柱的相关规律,对煤矿安全生产意义重大。本文分别从陷落柱形成的基础条件和进阶条件两方面阐述了陷落柱的形成过程;指出了陷落柱分布规律;说明了陷落柱周围局部小构造类型及特征;分析了陷落柱突水机理;明确了陷落柱围岩特征,最后提出了陷落柱的探测方法及陷落柱水害的防治水对策,通过系统的分析,较全面的介绍了煤矿陷落柱水害。     

我国陷落柱突水问题的研究现状与展望

陷落柱突水已经成为影响矿井安全生产的主要危害之一.为了解我国陷落柱突水问题的研究现状和研究方向,阐述陷落柱的由来、我国陷落柱的分布情况以及陷落柱的危害,从陷落柱的形成机理、陷落柱的分类、陷落柱的突水机理、陷落柱突水预测以及陷落柱位置探测5个方面,系统地总结了我国陷落柱突水问题的研究现状,同时对这一问题研究的未来研究方向进行了展望.     

近距离陷落柱对工作面推进的影响研究

针对工作面经过近距离陷落柱期间来压异常、支架压力变化频繁等现象,以某矿63310工作面内的635号和637号陷落柱为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测相结合的研究方法,研究了单一陷落柱周边的应力分布特征、陷落柱周边塑性扩展区域和陷落柱柱体之间的应力分布状态,分析了近距离陷落柱对工作面推进的影响规律。建立了圆形陷落柱围岩力学模型,确定了单一陷落柱周边围岩塑性扩展区域的半径。结合近距离陷落柱之间的位置关系和单个陷落柱的塑性扩展区域的大小,提出了判断陷落柱之间应力状态的方法ΔL,确定了当ΔL0时,陷落柱的塑性扩展区域交叉重叠,陷落柱之间处于应力降低状态;当ΔL=0时,陷落柱塑性扩展区域的边界刚好接触,陷落柱之间处于由塑性应力降低向弹性应力升高过渡的临界状态;当ΔL0时,陷落柱之间处于弹性应力升高状态或原岩应力状态;根据63310工作面2个陷落柱具体地质条件,量化了陷落柱之间的ΔL大小,确定了陷落柱之间处于应力升高状态。数值模拟分析了陷落柱周边的塑性扩展区域的大小和柱体之间的应力分布状态,确定了工作面距离637号和635号陷落柱的安全距离分别为30 m和50 m,数值模拟结果与理论分析提出的判断方法ΔL相互验证。该研究成果可为类似条件下的工作面过陷落柱提供借鉴和参考。     

陷落柱突水的防治技术探析

岩溶陷落柱的存在容易引起矿井突水,对煤矿正常回采威胁巨大。本文主要探讨陷落柱突水的防治技术,对岩溶陷落柱的形成机理进行了分析,指出岩溶陷落柱的形成需要经历溶洞发育和岩溶塌陷两个阶段,论述了陷落柱围岩特征和陷落柱周边小构造以及陷落柱突水的防治技术。     

注浆技术在回采工作面过导水陷落柱中的应用

以矿井开采中所遇的陷落柱为研究对象,介绍了陷落柱的危害,陷落柱岩石完全破碎,胶结程度差。分析了采用直流电法勘探技术,对陷落柱的导水性进行确定,经分析采用注浆加固技术对所发现的陷落柱进行加固,为今后矿井陷落柱方面的治理提供了一定的借鉴。     

岩溶陷落柱及其长轴方位玫瑰花图自动成图方法研究

岩溶陷落柱长轴方位玫瑰花图可以用来分析陷落柱发育规律。在AutoCAD中定制了陷落柱线型,结合LISP语言实现了岩溶陷落柱的自动绘制。基于数据库技术,实现了AutoCAD图形与外部数据库信息的挂接,在此基础上,实现了陷落柱长轴方位玫瑰花图的自动绘制。     

陷落柱及其赋水性的正演模拟研究

煤矿中的陷落柱一直制约着煤矿的安全生产。为了有效识别陷落柱,以山西矿区岩溶陷落柱为例,利用地震数值模拟和电法数值模拟方法,探讨了陷落柱地震响应及赋水特征。通过建立陷落柱模型,模拟得出陷落柱在地震上响应存在明显的绕射波特征及赋水性陷落柱“两高夹一低”的特征。     

长平井田陷落柱地质成因及发育规律研究

陷落柱严重制约着我国煤矿安全高效生产。本文针对长平井田陷落柱分布情况,研究分析了长平井田陷落柱的地质成因,以及发育规律,得出了硫酸盐--碳酸盐混合可溶岩是长平井田陷落柱生成的物质基础以及陷落柱多发育在褶曲的轴部及转折端附近,且长平井田东部比西部陷落柱较多发育的结论。     

岩溶矿区陷落柱发育规律及防治技术的研究

探讨了陷落柱的形成条件和陷落柱的发育规律,并在分析陷落柱突水机理的基础上,提出了针对陷落柱水害的防治技术.     

余吾煤业公司陷落柱发育特征及分布规律探讨

介绍了余吾煤业公司的地质构造、陷落柱的分布情况以及陷落柱形成机理、陷落柱对瓦斯影响,认为应重视陷落柱的勘探,指导实现矿井安全生产。     

岩石微观结构分析在陷落柱导水性识别中的应用

通过对所揭露的陷落柱内部岩石的微观结构分析,认定该陷落柱为不导水陷落柱,为巷道顺利穿越陷落柱提供了理论依据.     

华北地区陷落柱发育规律研究

华北地区岩溶陷落柱已成为矿井开采中最主要的地质灾害之一。为了解决陷落柱问题,文章对华北地区陷落柱的发育规律和陷落柱的空间分布规律进行了研究。     

陷落柱地震数值模拟响应特征分析

从陷落柱的物性基础出发,阐述了利用地震波动法探测陷落柱的可行性,并根据波动方程原理,设计了部分陷落柱数学模型;运用正演模拟的方法,从地震波的运动学和动力学角度出发,分析了不同参数的陷落柱各自的地震响应特征及其分辨率;在前人有关陷落柱研究基础上,进一步研究了陷落柱与地堑的区别.结合实际资料总结了陷落柱在地震资料中的反映特征和识别标志.     

三维地震勘探解释煤矿陷落柱及探采对比分析

简述了煤矿陷落柱的形成和三维地震勘探解释陷落柱的方法，通过对两滚三维地震勘探解释陷落柱的探采对比结果分析，提出了解释陷落柱的一些建议。     

范各庄矿陷落柱发育过程及预测研究

以井田构造演化为主线,结合沉积埋藏史及陷落柱几何形态学分析,阐述了范各庄井田岩溶陷落柱的形成过程,表明本区陷落柱形成主要受三期构造叠加作用,其中,燕山晚期—喜马拉雅早期产生的贯穿开平煤田南东翼的NE向断裂带,决定了陷落柱在该区的发育;同时,根据已采区陷落柱发育分布规律,研究了陷落柱发育具体位置的影响因素,运用构造曲率理论及古径流条件分析,表明未采区东南部陷落柱发育的可能性较高,为岩溶陷落柱的防治和预测提供了新的思路。     

开滦范各庄井田岩溶陷落柱发育特征及其主控因素研究

为了预防岩溶陷落柱引发矿井水害的发生,以开滦矿区范各庄矿发育的岩溶陷落柱为研究对象,基于野外勘测、采掘生产资料和钻孔资料数据,分析了研究区岩溶陷落柱的发育特征及分布规律,提出了岩溶陷落柱的井下预测方法,讨论了陷落柱发育的地质主控因素。研究表明：该区陷落柱发育形态多样,剖面上呈大小不一的圆柱状或圆锥状。研究区岩溶陷落柱主要分布于构造复杂的褶曲地带,明显受控于构造特征,分布规律与断层和节理发育密切相关。奥陶纪灰岩顶部长期风化剥蚀为陷落柱的形成提供了物质基础,研究区地下水动力条件对陷落柱发育规模与分布控制作用明显。     

岩溶陷落柱发育的地质环境及导水类型分析

根据刘桥一矿已揭露岩溶陷落柱的现场调查，结合以往华北煤田陷落柱资料，论文探讨了陷落柱发育的地质环境，认为可溶性岩层、地下水迳流、区域性贯穿陡倾节理、层滑构造和以重力为最大主动作用力是岩溶陷落柱发育的必要条件，并在此基础上分析岩溶陷落柱柱边围岩结构变化特点，总结了陷落柱识别方法以及导水类型。     

华北地区岩溶陷落柱成因探讨

华北地区岩溶陷落柱广泛发育,在太行山东麓、西麓和燕山南麓煤田中,井下煤矿生产常常遇到陷落柱,给正常生产带来影响,特别是碰到含水陷落柱,还会造成重大淹井事故,带来严重经济损失。如1972年淇县庙口煤矿陷落柱出水淹井;1965年安阳铜冶煤矿陷落柱出水淹井;1984年开滦范各庄煤矿陷落柱出水淹井均属于此列。要防止煤矿井下陷落柱出水,必须查清陷落柱发育规律,加强对陷落柱成因的研究。但到目前为止,对陷落柱的成因认识还不一致。本人根据对陷落柱发育特征分析,谈一下对华北地区陷落柱成因的初浅见解。 一、陷落柱的发育特征 碳酸盐岩层中形成溶洞以后,上覆非可溶性岩层向溶洞内塌落而形成陷落柱,这种地质现象说起来很简单,但其形成原因和发育过程要复杂得多。我们从陷落柱的特征谈起。     

三维地震资料在煤田陷落柱解释中的应用探讨

陷落柱是煤矿生产的主要安全隐患之一,为准确解释陷落柱,通过分析陷落柱的发育特征、结合地震勘探资料,总结陷落柱地震波响应特征和陷落柱的展布规律,以及陷落柱地震波特征随道间距的变化情况。     

大采高长工作面过陷落柱回采工艺

针对成庄矿5310大采高工作面开采受陷落柱影响的问题,对陷落柱进行了详细的勘探,明确了陷落柱的位置、范围,制定详细的探放水技术措施,对陷落柱进行超前探放水,并制定了过陷落柱的可行性方法。通过控制采高,采用采煤机直接割矸和震动爆破的方式,运用浅截深回采工艺,直接通过陷落柱。结果表明:通过运用直接过陷落柱的方案,减少了工作面搬家工作量,节约了费用,保证了工作面的连续推进,提高了煤炭资源回收率。