太原某礦北三十五尺盤區(qū)陷落柱塌陷角的測算

薛陽陽，姜艷波

（西山煤電集團杜兒坪礦，山西太原 030027）

太原某礦北三十五尺盤區(qū)陷落柱塌陷角的測算

薛陽陽，姜艷波

（西山煤電集團杜兒坪礦，山西太原 030027）

通過對太原某礦北三十五尺盤區(qū)揭露的已知陷落柱與上部采空區(qū)陷落柱大小變化進行分析研究，得出北三十五尺盤區(qū)陷落柱的塌陷角，對今后某礦下組煤采掘過程中控制陷落柱大小，指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。

煤礦生產(chǎn)；采空區(qū)；陷落柱；塌陷角

在地質(zhì)構(gòu)造力和上部覆蓋巖層的重力長期作用下，有些溶洞發(fā)生坍塌，這時覆蓋在上部的煤系地層也隨之陷落，于是煤層遭受破壞。由于這種塌陷呈圓形或不甚規(guī)則的橢圓形柱狀體，因此叫陷落柱。

陷落柱與圍巖的接觸界面多呈現(xiàn)出不規(guī)則的鋸齒狀，界線明顯，接觸面與水平面的角度即為陷落柱塌陷角，陷落柱塌陷角取值一般在50°～85°之間，少數(shù)可達(dá)90°。太原某礦一直沿用的塌陷角經(jīng)驗值為75°。本文通過收集太原某礦已經(jīng)部分采掘結(jié)束的北三十五尺盤區(qū)陷落柱資料與位于北三十五尺盤區(qū)上部的2號煤、3號煤采空區(qū)陷落柱資料進行對比分析，得出了比較可信的陷落柱塌陷角。

1 概況

太原某礦位于西山煤田東北部，井田內(nèi)主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，目前開采2號煤、3號煤和8號煤。太原某礦受新華夏系泰山式壓扭性斷裂的影響，其構(gòu)造形跡西部受馬蘭向斜，東部受邊山大斷裂（風(fēng)聲河斷層、圪僚溝斷層），南部受杜官斷裂帶，北部受賽莊-王封斷裂的制約。井田總體地層走向NW-SE，向SW傾斜，傾角3°～12°，一般5°左右。井田內(nèi)部以褶曲構(gòu)造為主，在石千峰向斜為主體的控制下，伴生次一級短軸褶曲。同時井田內(nèi)發(fā)育落差較小的高角度正斷層，尤其在井田淺部地段。陷落柱也是西山煤田及某礦特別發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造。

2 太原某礦陷落柱情況

陷落柱在太原某礦井田范圍內(nèi)特別發(fā)育，多集中于東部即煤層賦存較淺的地區(qū)，地表由于植被覆蓋或巖石滑移塌落的影響，地面調(diào)查遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于井下采掘所見，地面僅見18個陷落柱，井下實際揭露數(shù)量已經(jīng)超過1 420個，在整個西山煤田眾多煤礦內(nèi)堪稱最多。陷落柱絕大部分出露在煤系地層，據(jù)井下揭露的陷落柱，形態(tài)各異，以橢圓形為主，其次為圓形、不規(guī)則形等，大小相差懸殊，長軸最大365m，小者5m，一般在60m左右。

2.1 太原某礦北三十五尺盤區(qū)陷落柱發(fā)育情況

北三十五尺盤區(qū)位于太原某礦井田西北部，整個盤區(qū)共設(shè)計工作面9個，目前已采5個，揭露陷落柱個數(shù)59個。陷落柱密度達(dá)到84.5個/km2，陷落柱面積占盤區(qū)面積的4.26%。對井下回采工作造成了極大的影響。

2.2 北三十五尺盤區(qū)上部采空區(qū)陷落柱情況

北三十五尺盤區(qū)上部為北三九尺右翼盤區(qū)，整個盤區(qū)共設(shè)計11個工作面，目前已全部采空。對應(yīng)北三十五尺盤區(qū)已采的5個工作面上部采空區(qū)共揭露25個陷落柱。陷落柱密度達(dá)到35.8個/km2，陷落柱面積12 923.3m2，占盤區(qū)面積的1.80%。對井下回采工作造成了一定影響。

3 陷落柱塌陷角推算

3.1 推算原理

假設(shè)陷落柱為標(biāo)準(zhǔn)的圓形，則上部煤巖層傾角為α，下部煤巖層傾角為β；陷落柱上部揭露面積為S1，水平面積為S1cos α，陷落柱下部揭露面積為S2，水平面積為S2cos β；上部陷落柱水平面的半徑為R1，下部陷落柱水平面的半徑為R2；陷落柱上下層揭露位置層間距為H；陷落柱塌陷角為γ。塌陷角推算原理示意圖，見圖1。

3.2 陷落柱推算過程

本次陷落柱塌陷角推算采用的陷落柱數(shù)據(jù)均為北三十五尺盤區(qū)與北三十五尺盤區(qū)上部采空區(qū)同時揭露的25個陷落柱的數(shù)據(jù)。根據(jù)北三十五尺盤區(qū)范圍內(nèi)的鉆孔資料得知，北三十五尺盤區(qū)與上部采空區(qū)層間距為59～97m，平均82m。通過計算得出表1。

4 結(jié)束語

通過對太原某礦北三十五尺盤區(qū)及北三十五尺盤區(qū)上部采空區(qū)同時揭露的25個陷落柱數(shù)據(jù)資料分析及演算，可以得出該礦陷落柱塌陷角79.31° ～89.59°，平均85.5°。本數(shù)據(jù)可以作為未來太原某礦及西山煤田其它煤礦生產(chǎn)過程中推斷上組煤已揭露陷落柱在下組煤大小的參考。

[1]楊孟達(dá)，劉新華，王瑛.煤礦地質(zhì)學(xué)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2000.

[2]柴登榜，陳世杰.礦井地質(zhì)工作手冊[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1984．

[3]山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院.山西西山煤電（集團）有限責(zé)任公司杜兒坪礦礦井生產(chǎn)地質(zhì)報告[R].太原：杜兒坪礦，2010.

Calculation on Collapse Angle of Collapse Columns of Northern 35-Chi Panel of A Mine in Taiyuan

XUE Yangyang,JIANG Yanbo
(Duerping Mine,Xishan Coal and Electricity Group,Taiyuan 030027,China)

The size variation of known collapse columns and collapse columns of upper goaf was studied to find out the collapse angle in northern 35-chi panel of amine in Taiyuan.The study could provide theoretical evidences to control the size of the collapse columns in the driving process of lower group coal for the future production.

mine production;goaf;collapse columns;collapse angle

TU413

A

1672-5050（2015）05-0070-02

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.023

（編輯：劉新光）

2015-07-16

薛陽陽(1987-)，男，山西洪洞人，大學(xué)本科，助理工程師，從事煤炭資源勘測工作。