华北型煤田岩溶陷落柱侧壁厚壁筒突水模式研究

岩溶陷落柱作为一种特殊地质体,在华北型煤田广泛发育和分布,本文就华北型煤田岩溶陷落柱侧壁厚壁筒突水模式及判据进行了研究,这对华北型煤田煤矿安全生产有着重要意义。     

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分类及其特征

在总结华北煤田多起陷落柱突水事例及对徐淮煤田40多个矿区调研的基础上,依据陷落柱不同发育阶段的水文地质工程地质特征等,将其分为4个发育阶段:前期发育阶段、强烈发育阶段、衰退阶段和死亡阶段。通过分析陷落柱发育的不同层位,将其划分为3类,即奥灰层位之上可溶岩组、奥陶纪可溶岩组及寒武纪可溶岩组。继而,将陷落柱综合划分为12类,并总结分析了各类型陷落柱的地质特征。     

陷落柱突水过程的力学模型

通过分析华北地区强含水岩溶陷落柱突水事例和实验室的模拟试验，证实陷落柱围岩破碎，应力大大降低，是产生自然力压裂的必要条件，而自然水力压裂效应是强含水岩溶陷落柱突水的重要原因。     

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。      

华北型煤矿床陷落柱作为导水通道突水的水文地质环境及预测

陷落柱是由于下伏可溶性碳酸盐岩地层强烈溶蚀成较大空间后,在各种因素作用下,空洞引起上覆岩层应力重分布,当其应力超过岩层强度极限时,上部岩层向溶蚀空间陷落而成的筒状柱体。这一继生地质现象在我国分布广、规模大,现象本身及其对生产建设的影响颇具独特性。      

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。     

河北峰峰地区岩溶陷落柱成因探讨

本文以燕山运动时期侵入到奥陶系马家沟组石灰岩内的岩浆岩所带来的巨大热量和丰富的矽卡岩成矿热液为出发点,探讨形成岩溶陷落柱的巨大洞穴的成因——热水成因。     

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。     

华北东部深部岩溶及煤矿岩溶水害特征

针对我国华北东部煤矿井开采深度迅速增加,矿井岩溶水害日益加重的客观问题,文章分析讨论了深矿井开采的基本概念,通过统计分析,得出中国东部主要煤矿井目前开采深度达到600 m左右且以12 m/a左右的速度向深部延伸的变化趋势。从华北东部地区沉积古地理环境与地壳运动演化史方面分析了该地区厚层奥陶纪灰岩的形成及其后期岩溶发育过程。通过对研究区几个重点矿区揭露的奥陶系灰岩岩溶发育特征在穿层和顺层方向上随深度变化规律的分析,揭示出华北东部主要煤矿区奥陶系灰岩岩溶发育特征在垂向上具有弱-强-弱和顺层方向上随埋深具有由强到弱的变化规律。提出了华北东部煤矿深部开采将面临的岩溶水害问题及其防治水技术思路。     

顶空型与顶实型陷落柱的成因与导水性能的差异

本文运用弹性理论分析了顶空型与顶实型陷落柱压实应力的差异,利用Griffith理论分析了陷落柱活化的判据,认为顶空型陷落柱比顶实陷落柱更易于活化导水.     

陷落柱渗流突水机理及强度主控因素模拟

为了研究陷落柱影响区域内巷道渗流突水机制及其主控因素,采用Darcy、Brinkman、N-S方程对含水层、陷落柱、突水巷道内流场进行联动系统刻画,选取不同参数、不同边界等变量,分析影响陷落柱渗流突水强度的主要因素。结果表明：定压、定流量条件下,含水层渗透率增大会引起含水层和陷落柱交界处区域流速增大,但定流量条件下增幅较小,且会降低巷道突水流速;陷落柱渗透率的增大对突水压力和突水流速作用显著,定压条件下,随着陷落柱渗透率的增大,巷道突水流速骤增;含水层压力增高,陷落柱区域和巷道区域流速明显增大;在定流量边界下,随着陷落柱渗透率的增大,巷道突水流速仅发生微小波动;将研究结论与现有相关成果进行了对比验证分析,获得了与本文较一致的研究规律。总体分析,陷落柱影响区域巷道突水机理是含水层水压高、足量补水、陷落柱破碎区域渗透率较大且联通了含水层和巷道;其中,含水层压力、陷落柱渗透率是陷落柱渗流突水强度的主控因素。     

昆明市岩溶塌陷发育特征和防治措施

昆明市是岩溶塌陷危害较重的城市之一.岩溶塌陷主要集中分布在翠湖一圆通山、金马寺等8个地段,已形成塌陷坑405个,发生时间主要在6-9月,该时段形成的塌陷占全年发生数的73%.岩溶塌陷多发育于地下岩溶发育、松散盖层厚度小于15m、地下水位埋深小于20m的地段.碳酸盐岩岩溶发育、松散盖层厚度较小和水动力条件(降水、地表水和地下水)是昆明市岩溶塌陷产生的必要条件,其中地下水的作用对岩溶塌陷的形成至关重要.昆明市岩溶塌陷机理主要有地下水位升降致塌、地表水下渗致塌和动荷载致塌3种类型.防治方法主要包括避让、合理开采地下水的预防措施和防渗封闭、结构物跨越及地下加固处理的工程措施.     

西南典型紧窄褶皱小尺度浅层岩溶水系统特征及隧道涌水分析

西南地区典型紧窄褶皱控制下的浅层岩溶水,具有循环交替快、水量丰富等特点。精细刻画小尺度浅层岩溶水系统模式类型及其特征,对于探讨岩溶水资源量以及中—浅埋隧道涌水条件具有重要意义。本文以西南典型紧窄褶皱——重庆铜锣山背斜和遵义铜锣井背斜为研究对象,细致地梳理岩溶水系统特征的控制性因素,提出地层空间结构的细微差异导致含水介质及地下水补给、径流、排泄特征等不尽相同。据此,将研究区浅层岩溶水系统细分为四类小尺度模式,并基于各模式差异分析中—浅埋隧道涌水条件。研究认为：穿越不同小尺度岩溶水系统的隧址段,其涌水条件具有一定差异;间互式地层空间结构导致小尺度浅层岩溶水系统之间因地表水体的转换而存在联系,计算涌水量时需考虑相邻可溶岩地层外源补给,而包裹式结构则造成各系统相对独立,计算时需考虑相邻非可溶岩地层外源补给;深切河谷排泄边界,不可忽略降雨对隙流散排型模式的补给,计算涌水量时,降雨量参数应小于年均降雨量,但若边界为浅切河谷,降雨量参数可直接选用年均降雨量。     

Impact of karst water on coal mining in North China

Coalfields in North China encompass more than ten Provinces. They contain six to seven coal seams in the Permo-Carboniferous strata. The lower three seams account for 37% of the total reserves and are threatened with intrusion of karst water from the underlying Ordovician limestone. Hundreds of water inrush incidences have occurred, in which a large amount of water suddenly flows into tunnels or working faces under high potentiometric pressure. Over 50 mines have been flooded over the last 30 years. Large-scale dewatering or depressurizing of the karst aquifer was considered essential to avoid water inrushes and keep the mines safely operational. This practice, however, has caused sinkholes, dry springs, water supply shortage, and groundwater contamination in the surrounding areas. One alternative water control measure is to make full use of the rock layer between the coal seam and the karst aquifer as a protective barrier to prevent or constrain water flow from the underlying aquifer into the mines. Grouting is effective when the hydrogeological conditions are favorable to this technique. Proper design of the grouting program and experience of the contractor are also important for a successful application.     

基于岩溶水动态的岩溶地面塌陷预测预报方法

由于突发性、影响因素多样性等特点,岩溶地面塌陷的预测预报目前只能做到区域上的危险区划定,而不能实现危险区内何时、何处发生塌陷的预测预报。已有岩溶地面塌陷调查结果表明,岩溶地面塌陷的发生是有前兆的,即附近水井会提前出现水位波动大、水浑浊等现象。本文据此提出了建立健全岩溶水监测网络,对岩溶水位、水量、浊度及主要化学组分等指标进行实时动态监测,结合岩溶水流向等参数,实现短时间（数小时至数日）、小范围（小于监测网络间距）的较高精度岩溶地面塌陷预测预报的方法,并以山东省莱芜市孟家庄地区为例做了简要说明。      

我国岩溶塌陷研究综述

随经济的不断发展,对岩溶区资源的开发日益增强,由此引发的岩溶塌陷问题也日趋频繁、严重,已成为岩溶区可持续发展的一大障碍,有效减轻其造成的危害势在必行。文章根据近年来国内外岩溶塌陷的研究现状及发展,概述了岩溶塌陷的三大形成条件:一定发育程度的岩溶、上覆盖层、岩溶地下水系统;以及中国岩溶塌陷的时空分布规律,分别举例例证了它的几种成因机制,如重力致塌、潜蚀致塌等。由于其突发性及危害性,有必要对岩溶塌陷的预测防治进行深入研究,做到防灾减灾。基于此,总结了中国岩溶塌陷的监测预报和安全评价等方面的新方法和措施等。针对塌陷的形成条件、塌陷现象或其危情的存在状况及其危害性,归纳了有针对性的防治措施。