华北型煤田岩溶陷落柱某些问题研究

华北型煤田中发育的岩溶陷落柱是一种特殊类型的岩溶塌陷。本文在专题调查的基础上 ,总结了华北型煤田陷落柱的空间分布规律 ,初步提出了陷落柱宏观预测指标体系 ;从生产实践角度分析了影响陷落柱导水性的相关因素 ,讨论了三种与陷落柱有关的突水通道类型 ,并对陷落柱的鉴别及其与断层突水的区别进行了剖析。     

华北煤田岩溶陷落柱及其突水研究综述及展望

华北煤田岩溶陷落柱（简称“陷落柱”）是地质历史演化过程中形成的产物。80多年来,在中国华北煤田39个矿区煤矿开采过程中共揭露10 000多个陷落柱,因其导致的重大突水淹井事故20余起,研究岩溶陷落柱对系统认识中国矿山岩溶水文地质条件以及防治岩溶水害具有十分重要的理论与现实意义。文章系统梳理、总结了华北煤田陷落柱的发育特征、成因机理、突水机理、探查与防治方法,归纳出近年来华北南缘陷落柱的研究成果,并结合目前华北煤田生产过程中陷落柱研究与水害防治中存在的问题,从陷落柱形成机理与演化过程、小型隐伏陷落柱精细化探查与解译、陷落柱“动态监测—预测模型—突水机理”模式以及陷落柱水害防治技术体系等方面展望了其今后研究趋势及水害防治的方向。      

基于内部结构概化的华北型煤田岩溶陷落柱分类

岩溶陷落柱是华北型煤田所具有的一种特殊地质构造,对煤矿安全生产造成巨大威胁。为了研究岩溶陷落柱的突水机理,确保煤矿采掘工程的安全,提出了岩溶陷落柱的内部结构概化模型,包括堆石段、泥石浆段、岩块碎屑段和柱壁裂隙段4个不同的部分,各部分之间既有相互联系,又显示出不同的力学和水力特征。基于此模型,对岩溶陷落柱按照内部结构的不同进行了分类,将岩溶陷落柱分为堆石型、堆石裂隙型、堆石泥石浆型等8种不同类型,并总结分析了不同类型岩溶陷落柱的结构特征和突水特征,且对不同类型岩溶陷落柱煤矿采掘工程提出了建议。      

淮南寒武纪岩溶陷落柱发育特征及导水性分析

1996年任楼煤矿发生的陷落柱特大突水事故，使“淮南不存在岩溶陷落柱”的认识得到了质疑。通过初步调研，在孔集矿南部的孙家大山一带发现出露于地表的岩溶陷落柱，而谢桥矿煤经三维地震勘探也探测出了发育于寒武纪灰岩中的两个岩溶陷落柱。因其岩溶陷落柱的发育层位、充填物质与华北煤田奥陶纪岩溶陷落柱构成明显的对比。导致了其水文、工程地质特征的特殊性。     

岩溶陷落柱充填特征及活化导水分析

基于对华北煤田内岩溶陷落柱充填特征的研究,本文提出泥石浆型堆积是煤系段陷落柱的主要充填物。泥石浆不仅充填陷落主腔体,同时也封堵腔壁裂隙带,“结石体”成泥砾结构,渗透性极低,是柱腔内最主要的“堵水塞” ,而柱旁贯通性节理由于高压水楔渗透劈入,可成为最优导水通道,它能将动水切入陷落柱,进而引发活化突水。      

华北型煤田陷落柱形成过程研究

在地下水系统的径流或排泄带上,且处于次级向斜轴部或转折端附近、小断层或环形断层发育地段,如果古地表岩溶空洞、古地下岩溶空洞和膏溶空洞等为岩层塌陷提供了发源地,陷落柱发育的可能性极大。华北型煤田陷落柱的形成是以底部岩层中空洞发育为基础,地下水的强烈交替和水-岩作用为条件,岩体自身重力、地应力集中以及溶洞内的真空负压三重作用为动力,经过垮落、溶蚀、搬运、塌陷、冒落等周而复始的过程,分阶段逐步形成陷落柱。      

煤层陷落柱高分辨率地震探测技术

在华北、华东及西北地区近20多个煤田的石炭二叠系中，普遍存在着因煤系地层基底厚层灰岩古岩溶塌陷形成的煤层陷落柱，尤以山西省西山及汾河沿岸的煤田、河北省太行山中段的煤田更为普遍。煤层陷落柱发育形态分为圆锥形、筒形、斜塔形、不规则形等特点，应用高分辩地震勘探技术，根据陷落柱发育区反射波同相轴中断、扭曲、能量变弱、连续性变差、分叉合并或圈闭、产状突变等特征，可有效地探测其空间位置及形态。     

淮北煤田深部岩溶洞穴及陷落柱形成机制

淮北煤田奥陶系灰岩不同时期岩溶洞穴可分为冲蚀型、潜蚀型、流入型及含水层型岩溶洞穴。根据层状沉积岩层的断裂力学机制及洞穴的再发育过程，提出了煤系地层陷落柱多期活动模式。     

音频大地电磁法在某灰岩地区煤炭资源勘查中探测岩溶和陷落柱的应用

灰岩地区岩溶、陷落柱的发育,严重影响了煤田资源勘查钻孔的布置位置的选择和为后期煤田的开采产生了安全隐患。为了规避这些不利地质因素的影响,这里根据这些不利地质体的地球物理特征,选用音频大地电磁法对某煤田勘查区的地层含水性、地层溶洞和陷落柱的分布形态、发育规模、埋藏深度等情况进行了调查。最终根据该方法的解释结果圈定的陷落柱、隐伏的岩溶和裂隙发育带得到了后期钻孔的验证。该调查结果为音频大地电磁法在灰岩地区岩溶、陷落柱的探测提供参考。     

华北型煤田陷落柱的形成及分布规律

本文概述了华北型煤田内岩溶陷落柱形成岩层的专属性(奥陶系硫酸盐～碳酸盐岩混合建造),以及构造、水化学和水动力条件所起的作用。用硫酸盐饱和指数SI_S=1的界线及其统计标高,作为陷落柱分布的平均下限;同时确定陷落柱在不同迳流带内分布的密度和规律,结果与实际符合。由膏溶作用形成的陷落柱具有四个特点,并依柱内物质组成、压实和胶结情况、承受水压大小,把陷落柱分成三种水文地质类型,指出导水的柱体一般形成较新或处在强迳流带中,但多数是隔水的。      

Impacts of karst paleo-sinkholes on mining and environment in northern China

The karst paleo-sinkhole is a special geological structure widely found in the coal measures of northern China. Some paleo-sinkholes have high permeability and connectivity, making them excellent connectors between the karst aquifer and the coal seam. Consequently, during coal extraction disastrous water inrushes take place frequently, which cause severe loss not only in mine submersions and personnel casualties, but also in environmental quality. Locations and the geological and hydrogeological characteristics of paleo-sinkholes in northern China are presented. In-situ drilling and excavation results show that paleo-sinkholes have different hydrogeological behaviors in different regions and in different mines. Based on observed data, mining-induced strata failure in the seam floor is analyzed. The existence of paleo-sinkholes increases the floor strata failure zone. Numerical simulation then is adopted to model coal mining with the effects of both the paleo-sinkholes and the water pressure in the confined aquifer. Analyses of the simulation conclude that the paleo-sinkhole induces the increase in the strata failure and deformation. These make water inrushes more likely to happen.     

四川东部晚二叠世煤田成煤环境及聚煤规律探讨

本文对四川东部晚二叠世煤田的含煤岩系、含煤段、成煤小旋回等进行了分析，并在此基础上探讨了聚煤规律。     

华北东部地区煤田构造特征

简要介绍了已知煤田的构造特征和隐状平原下的构造轮廓,提出了该区煤田的构造总体特征,其目的在于寻找平原下隐蔽的新煤田.      

CSAMT法在断层含水性评价中的应用

在河南省平顶山地区小屯正断层上进行勘查,采用CSAMT法对落差较大断层的含、导水性进行了测量,结果表明该法不仅可以有效控制断层的空间位置,而且可以定性判断断层的富水性。说明CSAMT法的应用在断层含水性评价方面有积极的效果。     

鲁西煤田多级滑动构造系

鲁西石炭二叠纪与中奥陶世之间的假整合面为本区煤田的主滑面，它与煤系中若干次一级同共同组成多层次多级别的滑动构造系，本文主要分析该滑动构造系特征，形成的地质构造背景以及对煤矿生产的影响。     

复杂地层钻进绳索取芯适岩钻头的研究与试验

研究了南方煤矿区复杂地层钻进中钻头的磨损机理,研制出了适合于复杂地层钻进的绳索取芯钻头。探讨了电镀钻头内、外径的保径方法。试验钻头在复杂煤矿区不同类型的地层中均取得了显著的钻进效果。      

岩浆岩侵入下煤变质程度的控制因素分析

山东省石炭―二叠纪煤田为全国较为典型的岩浆岩侵入影响较严重的区域之一,本次潜力评价工作通过收集各矿井、勘查区的实际生产和勘查资料,对已揭露的岩浆岩侵入区的煤层变质特点与岩浆岩侵入之间的关系进行分析研究,总结山东省煤层变质与岩浆岩侵入影响的一般规律,为今后山东省煤炭资源的勘查开发提供理论依据。     

双壁钻杆反循环潜孔锤钻进研究

介绍了能适应煤田地质勘探的双壁钻杆和其他配套器具,以及反循环潜孔锤钻进在煤田中的试验效果。