摘要：巖溶陷落柱是影響煤礦生產(chǎn)和建設(shè)的主要地質(zhì)因素之一，它影響和制約著采區(qū)的布置、采面的劃分、計(jì)劃的安排和采掘的接替，而且還直接導(dǎo)致突水，造成人員和財(cái)產(chǎn)的重大損失。掌握其發(fā)育形態(tài)，超前探查，并制定合理的防治辦法，對(duì)礦井的安全生產(chǎn)作用非常重大。

關(guān)鍵詞：陷落柱；探查；防治；辦法

巖溶陷落柱是影響煤礦安全生產(chǎn)和建設(shè)的主要地質(zhì)因素之一，陷落柱的存在對(duì)礦井的安全生產(chǎn)影響非常大，如不能提早發(fā)現(xiàn)，很可能會(huì)造成不可挽回的損失。在兩淮地區(qū)很多礦井均發(fā)現(xiàn)了陷落柱或“疑似陷落柱”，超前探查，提前掌握陷落柱的發(fā)育形態(tài)及特征，并制定合理的防治辦法，對(duì)礦井的安全生產(chǎn)作用非常重大。解決陷落柱的安全影響，也可以提高礦井資源的回收率，避免資源的浪費(fèi)。

1 陷落柱的形態(tài)特征

1.1 陷落柱的平面形態(tài)

巖溶陷落柱的平面形狀也稱(chēng)為橫切面形狀，主要有橢圓形、似圓形、腎形、長(zhǎng)條形和不規(guī)則形等，其中呈橢圓形和似圓形者居多，尤以橢圓形為最多。同一巖溶陷落柱，由于垂向上圍巖巖層性質(zhì)的差異，其平面形狀有時(shí)也有變化，不同井田或構(gòu)造區(qū)段的陷落柱平面產(chǎn)狀不同，且變化較大。同一陷落柱底部柱體坍塌在平面上面積一般較大，向上發(fā)育面積逐漸變小，陷落柱長(zhǎng)軸展布方向與節(jié)理方向具有一致性。

1.2 陷落柱的剖面形態(tài)

巖溶陷落柱的剖面形狀多呈不規(guī)則的柱狀體。在巖性比較堅(jiān)硬均一、裂隙又比較發(fā)育的巖層中，其形狀多呈上小下大的圓錐狀；在松散層中，巖溶陷落柱的剖面形狀多呈上大下小的漏斗狀。受陷落柱圍巖力學(xué)性質(zhì)影響，陷落柱剖面常呈凸凹不平粗細(xì)相間的不規(guī)則狀。除多數(shù)陷落柱呈漏斗狀外，部分陷落柱發(fā)育呈圓筒狀或彎曲狀等。

2 煤礦陷落柱的探查

陷落柱屬垂直構(gòu)造，與常規(guī)斷裂構(gòu)造相比較，其水平投影面積較小，均呈較小的點(diǎn)狀，不利于地面鉆探的垂直揭露，同時(shí)也不利于帶有“體積效應(yīng)”的各類(lèi)物探方法，同時(shí)陷落柱屬隱伏構(gòu)造，其發(fā)育高度多變，即使在建井過(guò)程中沒(méi)有遇到陷落柱的發(fā)育，但下煤層的開(kāi)采中可能仍會(huì)遇到，而且陷落柱具有隱伏、孤立與隨機(jī)分布的特點(diǎn)，決定了其探測(cè)工作的復(fù)雜性，采用單一的探測(cè)手段難以取得理想的探測(cè)成果。

2.1 地面三維地震物探

地面三維地震物探需在礦井建設(shè)初期進(jìn)行，它是利用反射波將地震測(cè)網(wǎng)按一定規(guī)律布置成方格狀或環(huán)狀的地震面積勘探方法，可從三維空間了解地面下的地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育情況。三維地震數(shù)據(jù)精細(xì)解釋?zhuān)軌驈牧Ⅲw的角度解析井下地質(zhì)構(gòu)造圖像，應(yīng)用三維地震資料發(fā)現(xiàn)并解釋陷落柱的存在，能夠?yàn)槊旱V開(kāi)采前提供了初步的地質(zhì)基礎(chǔ)資料，對(duì)在生產(chǎn)過(guò)程中的防治起著先導(dǎo)作用。

2.2 高密度電法勘探

高密度電法是以巖土的電性差異為基礎(chǔ)的一種電探方法，根據(jù)在施加的電場(chǎng)作用下地中傳導(dǎo)分布規(guī)律，推斷地下不同地質(zhì)體的賦存情況。高密度電法作為一種定性的物探技術(shù)，隨著它的發(fā)展，其技術(shù)越來(lái)越成熟，它的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣。高密度電法勘探，能夠?qū)孪萋渲陌l(fā)育及賦存情況進(jìn)行判斷。

2.3 瞬變電磁法勘探

瞬變電磁法分地面和井下兩種。其勘探原理也是通過(guò)對(duì)目標(biāo)體探測(cè)，獲取視電阻率數(shù)據(jù)，分析視電阻率異常區(qū)范圍，推測(cè)地質(zhì)異常體（陷落柱）的發(fā)育情況，能夠探查其相對(duì)的電阻率差異。該方法不能探測(cè)陷落柱的邊界，無(wú)法確定視電阻率“異常區(qū)”的性質(zhì)，通常在三維地震基本確認(rèn)陷落柱的情況下，采用該方法探測(cè)分析陷落柱的含導(dǎo)水性能夠起到很好的判斷作用。如不含導(dǎo)水陷落柱，由于其結(jié)構(gòu)松散、巖石破碎，表現(xiàn)為高阻特征。含導(dǎo)水陷落柱則表現(xiàn)為相對(duì)低阻特征。瞬變電磁法能夠?qū)Ξ惓ｓw定性，但要準(zhǔn)確的探查陷落柱的賦存及含導(dǎo)水性，需結(jié)合鉆探探查。

3 煤礦陷落柱的水害防治

巖溶陷落柱是影響煤礦生產(chǎn)和建設(shè)的主要地質(zhì)因素之一，特別是含導(dǎo)水的巖溶陷落柱，誤揭露陷落柱后可導(dǎo)致突水，造成人員和財(cái)產(chǎn)的重大損失。

3.1 確定陷落柱的導(dǎo)水性質(zhì)

巖溶陷落柱導(dǎo)水能力的強(qiáng)弱取決于水壓和阻力。水壓是奧灰水上升的力源，水壓值的大小決定了巖溶水的導(dǎo)升高度，當(dāng)巖溶陷落柱內(nèi)水壓值接近或者相當(dāng)于附近奧灰水壓值且壓力升高很快時(shí)，說(shuō)明巖溶陷落柱的導(dǎo)水能力很強(qiáng)。如果探查發(fā)現(xiàn)巖溶陷落柱水具有高壓，并符合奧灰水水質(zhì)特征（水溫20℃以上、中阻80～100Ω、硝酸根離子含量7mg/L以上），則該巖溶陷落柱屬于全導(dǎo)水性質(zhì)的巖溶陷落柱；如果巖溶陷落柱水壓與煤系地層含水層水位相對(duì)應(yīng)，水質(zhì)不同于奧灰水的特征則屬于邊緣導(dǎo)水性質(zhì)的巖溶陷落柱。

3.2 有針對(duì)性的治理方法

不同導(dǎo)水性質(zhì)的巖溶陷落柱對(duì)礦井安全產(chǎn)生影響的程度不同，治理的難度也不同，治理采用的方法也不一樣。

（1）全充水型和導(dǎo)水型的巖溶陷落柱直接將奧灰水導(dǎo)入煤系地層，成為礦井突水的直接水源，必須徹底根治。由于對(duì)此類(lèi)巖溶陷落柱治理難度比較大，所以必須堅(jiān)持邊探邊治和先探后治的原則，在探清巖溶陷落柱形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、導(dǎo)水性能等基礎(chǔ)上，有針對(duì)性的制定治理方案。（2）邊緣導(dǎo)水型巖溶陷落柱充水和導(dǎo)水性有限，一般只與接近的含水層有水力聯(lián)系，不能直接導(dǎo)通奧灰?guī)r溶水，即使突水水量一般也較小，而且很快被疏干。對(duì)此類(lèi)巖溶陷落柱可以采用放水疏干或注漿封堵加固邊緣裂隙的方法進(jìn)行治理，以便于工程施工和巷道維護(hù)。

3.3 探、防、治相結(jié)合

由于導(dǎo)水巖溶陷落柱與太灰、奧灰溝通，導(dǎo)水通道暢通，補(bǔ)給水源豐富，所以當(dāng)采掘工程直接揭露時(shí)，一般很容易造成突水淹井。從搶險(xiǎn)保礦需要出發(fā)，礦井發(fā)生突水，首先投入的保礦措施就是增加排水能力進(jìn)行強(qiáng)排水，以制止或延緩礦井淹沒(méi)水位的上漲，另外堵水是治理導(dǎo)水巖溶陷落柱的關(guān)鍵。對(duì)巖溶陷落柱的治理需要查、防、治相結(jié)合的技術(shù)手段。

4 結(jié)論

對(duì)在礦井生產(chǎn)中，綜合探查確定的導(dǎo)水巖溶陷落柱，仍應(yīng)遵循查、治結(jié)合的原則，在邊探邊治過(guò)程中，逐步查明巖溶陷落柱的空間位置、形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和導(dǎo)水特征，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)注意以下技術(shù)問(wèn)題：加固導(dǎo)水巖溶陷落柱附近的井下通道，為帶壓封堵巖溶陷落柱創(chuàng)造條件；建立可靠的井上下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，井下發(fā)現(xiàn)異常立即停止地面注漿作業(yè)，以保證礦井安全為前提來(lái)確定注漿工藝；形成一套可行的技術(shù)管理體系?？傊扇∫欢ǖ募夹g(shù)手段，巖溶陷落柱的探查和防治是能夠做到的。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢江洪.巖溶陷落柱鉆探探查技術(shù).中州煤炭期刊，2011.

[2]劉天放，李志聃.礦井地球物理勘探.北京：煤炭工業(yè)出版社，1993.

作者簡(jiǎn)介：謝瓊芳（1986），女，地質(zhì)工程師，主要從事礦井地質(zhì)技術(shù)和研究工作。