邯郸地区东庞矿岩溶塌陷塌陷柱特征及成因分析

邯郸地区东庞矿岩溶塌陷塌陷柱特征及成因分析

东浦矿主要从事2.0万吨煤炭。自20年起，在井中发现了七处岩石下降柱。其中,前6个无水、2个陷落柱回采推过。2003年4月,2903下巷发现特大导水陷落柱,造成淹井停产。1失败柱的发育和特征1.1井田中部断裂带东庞井田位于邯邢矿区百泉水文地质单元西北角,白马河强迳流带上游。井田西北、东北和东南三面皆有大断层隔水边界,西南边界是区域奥灰水流入井田的唯一进水口。井田中部断裂带,破碎带宽500m左右。白马河潜流水沿中部断裂带补给,水流斜穿井田,自西向东流,在东部边界断层处向断层以东排泄。同位素及水化学资料证实,该中部断裂带具有走向强导水、横向阻水特性。井田南区、北区水力联系受阻,南区相对北区水量大。1.2于水蚀岩溶的重力缺陷分析东庞井田煤系和煤系基底奥陶系灰岩沉积特征及地下水循环动力条件认为,陷落柱形成不属于水蚀岩溶的重力塌陷,应为膏溶作用和真空吸蚀塌陷而成。井田内下伏中奥陶系灰岩各组底部一般含有石膏层、泥石膏层(局部厚达26.0m),它们有可能在褶曲轴部或矿井大型断裂构造(带、组)侧翼集中而形成盐丘,因膏溶作用和真空吸蚀,致使上覆岩层塌陷堆积而成陷落柱。1.3充填岩块分布特征东庞井田所发现7个陷落柱,平面为椭圆形、似圆形、不规则形;剖面呈上小下大柱状、不规则柱状、似葫芦状。柱体边缘一般有摩擦破碎带,宽0.2～0.5m,带内有擦痕、摩擦镜石和摩擦小岩块。柱体内岩石胶结较致密,充填岩块为上覆地层岩石碎块和岩(煤)粉组成的非均质地质体,岩性混杂、排列紊乱、无分选性,有棱角或无棱角,磨圆相差较大,较软岩块风化成泥土状、碎屑状,杂色,充填于杂乱的岩块间。由表1可见,7个陷落柱长短轴之比为1.3～2.1;柱面与水平夹角65～83°,长轴方向大部为NNW～WE。所不同的是,前6个陷落柱均不含(导)水,第7个陷落柱则具强导、含水性且塌陷范围大。2中性工林土壤构造方向随断裂发育方向的变化观察、分析井田内7个陷落柱平面展布特征、长轴方向和矿井主要构造线方向及煤系基底奥陶系灰岩特征(奥灰含有大量溶蚀裂隙,次为溶孔和溶洞,岩溶发育极不均匀)、地下水循环动力条件可见,东庞井田陷落柱发育呈现有一定规律性:(1)陷落柱发育、展布与奥灰岩溶发育和地下水主迳流方向有密切联系。井田东南部,中部断裂带与东南边界组成的NE向带状断块,正是井田奥灰进水口部位,位于白马河强迳流带之上游,推测奥灰古岩溶发育,地下水循环动力条件强。因此,形成NE向条带形展布的陷落柱发育带,位于井田奥灰水主迳流带上,与其方向一致。(2)陷落柱分布一般具有条带性和分区性特点,且受矿井主构造线方向控制。东庞矿井田中部断裂带,由F3、F5两条主干断裂组成,其走向NE,井田发现的7个陷落柱分布在中部断裂带东南部NE向的条带内,受其控制,基本与中部断裂带方向一致。(3)总的来看,似有构造简单区陷落柱发育之表象,7个陷落柱均发育在南区,构造复杂的北区尚未发现。3失败柱的评估和探索3.1预测井田东北部落实构造登记根据以上陷落柱发育一般规律性,可以初步预测东庞井田陷落柱发育情况:(1)由陷落柱发育的条带性和分区性特点,可预测井田南区陷落柱发育,北区不发育(或少见):九采区北部和东部采区中南部,有可能存在隐伏陷落柱3～4个(7个陷落柱统计间距约800～1500m)。(2)7个陷落柱均在2#煤层发现。根据上覆2#煤层中,所见陷落柱塌陷范围及柱面与水平夹角65～83°,则可测算出下组煤层中陷落柱范围应是:长轴长:78～88m;短轴长:60～80m。3.2害性井,造成株陷落柱特别是强导、含水性陷落柱对煤矿生产有巨大危害性,往往造成淹井停产。因此,如何有效地超前预测、探查未开采新区、新水平、下伏煤层的陷落柱存在位置、范围,防患未然,杜绝灾害发生就显得非常重要。(1)地层及地面技术一般多采用在安全警戒范围外的井下巷道或工作面前方或侧面扇形布置近水平钻孔探查,严格按规程和安技措施工,严防溃水。地面采用先进纠斜、造斜、导斜等钻探技术,探查陷落柱位置和空间存在形态。此次2903下巷突水陷落柱即是采用地面钻探初步确定其空间形态、发育高度和煤柱宽度,为安全复产提供了依据。(2)地震勘探综合探测采用井下无线电坑透法、电法、同位素P21000210、P21800218测试法、瞬变电磁法、高密度高分辨率三维地震勘探等多种方法综合探测,了解陷落柱空间形态、富水性及分布特征。(3)国外检察揭露形貌对已证实不导水陷落柱,井下也可采用巷探方法探查陷落柱,但一定要严密观察揭露陷落柱前征兆,如煤层突然向下弯曲、出现张节理或节理被方解石等矿物充填、出现环形小断层等。(4)地质意义分析物探、化探和钻探等多种技术综合探查,结合水文地质试验,利用中间几层薄层灰岩(