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.     

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。     

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。     

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。     

采动影响对陷落柱活化导水机理数值模拟研究

为研究采矿对陷落柱活化作用,利用数值计算软件FLAC3D对强充水陷落柱、不充水陷落柱和煤层底板中赋存陷落柱的破坏过程进行模拟,分析陷落柱及其周边围岩的应力、应变和塑性区的变化.研究表明,陷落柱在采动应力场和渗流场的相互作用下,渗流压力引起陷落柱围岩产生应变,同时采掘工作形成的应变也同样会引起渗流系数的变化.随着承压水压力的增大,陷落柱泥化带、裂隙带和破碎带的宽度都相应增大.对底板中陷落柱突水进行模拟,采动影响先产生在底板进而影响陷落柱.减小回采空间可以减小顶底板以及围岩的变形、破断和移动,保证底板隔水岩层的隔水能力.     

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。     

刘桥一矿岩溶陷落柱导水性分析

刘桥一矿是淮北煤田陷落柱发育数量最多、面积最大的矿井,根据刘桥一矿已揭露的岩溶陷落柱的现场调查,结合以往华北煤田陷落柱资料,从刘桥一矿岩溶陷落柱发育的地质背景、岩溶陷落柱内部地质特征与水文地质特征,探讨岩溶发育特征及对岩溶陷落柱含导水性分析,对未开采区进行预测,为煤矿安全生产提供地质资料。     

考虑填隙物活化影响的陷落柱突水灾变规律

为研究填隙物活化影响下陷落柱的突水灾变规律,以神华集团某矿回风大巷为研究对象,考虑陷落柱内外岩体破坏以及填隙物活化流失引起的强度下降与渗透率突变问题,采用FLAC^3D模拟研究了巷道掘进过程中陷落柱及周边岩体的位移、渗透系数、孔隙水压及涌水量变化特征,在此基础上分析了陷落柱填隙物充填高度对突水的影响。研究结果表明：随着巷道穿过陷落柱填隙物充填层距离的增大,巷道底板陷落柱填隙物活化流失宽度和流失深度将逐渐增大,致使陷落柱导水层与巷底之间岩体位移越来越大并出现整体滑移趋势,最终在巷道掘进面超过陷落柱中轴线1 m后,陷落柱高压水通过填隙物活化流失通道向巷道发生突水,该突水具有大体量性、突发性以及滞后性;陷落柱填隙物充填高度越大,陷落柱相对巷道掘进面的突水时间节点就越为靠后,但当陷落柱填隙物充填高度达到22 m后,陷落柱将不会发生突水。     

基于反射波法勘探的陷落柱结构分析

为掌握陷落柱赋存状态和内部结构,基于地震勘探反射波原理,采用理论分析和现场实践相结合的方法,建立了陷落柱正演模型,对陷落柱成因及探测方法进行研究。研究表明:1)赋存陷落柱需满足岩层条件、水作用条件和构造发育条件,可溶性岩体在流水和应力相互作用下坍塌垮落,形成陷落柱。2)陷落柱物理特征中的电性、磁性、放射性及波阻抗表现出差异性,是勘探的基本原理。3)对内部为均匀体结构的陷落柱模型正演,得到其在地震时间剖面上的响应特征,从而对陷落柱位置和形态判读。该研究可为类似条件陷落柱地震勘探提供一定的指导。