淮南礦區陷落柱構造研究分析

吳衛

摘要：2002年在謝橋煤礦東二采區三維地震勘探工作時，中間資料解釋發現了“疑視陷落柱”，由于在淮南礦區在此之前從沒有發現過陷落構造，對兩處“疑視陷落柱”構造未能作肯定的結論，為此，淮南礦業集團進行了地面鉆探，井下打鉆以及巷道驗證等工作，最終證實陷落柱構造存在。

關鍵詞：陷落構造;鉆探;特征;分析

一、淮南煤田陷落構造的形態特征

（一）平面形態

從三維地震資料分析，謝橋礦1#陷落柱頂部發育到11-2煤，在8煤層的平面形態為橢園形，長軸近南北向，直徑280m，短軸近東西向，直徑200m。2#陷落柱呈串珠狀，其延展方向為NNW由三個相對較寬的陷落區組合成長條狀，走向上寬窄不一。

（二）剖面形態

從三維地震的時間剖面看，謝橋礦1#陷落柱基巖段為一上小下大的錐形體，T4、T3波由深部的波形散亂，到淺部的不連續間斷。錐體間T4、T3等波與外不連續。時間較錐體外側明顯滯后，反射波的間距越往深部差值越大。陷落構造周圍的煤層由于受牽引作用，均向陷落構造中心傾斜，垂直方向上上窄下寬，下陷落差10～30m。

二、鉆探驗證情況

在謝橋礦1#陷落柱范圍內施工的補Ⅱ5驗證孔資料，發現地層有下掉的現象，11-2煤底板之上地層下掉距離較小，11-2煤底板之下地層下掉距離增大;在孔深378.00～758.10m范圍內，隨著深度的增加，巖層的破碎、無序程度也隨之增強;地層與鄰近補Ⅱ2孔相比較，整體下降14～38m。

從補Ⅱ5孔鉆探取芯、簡易水文觀測、孔內異常情況以及數字化測井等方面分析，該陷落構造與補Ⅱ線上的補Ⅱ2孔實際揭露的地層相比，有明顯差異，異常情況突出。在陷落構造南部，距陷落構造邊界最近距離為120m，和補Ⅱ5孔相距256m;補Ⅱ2孔揭露煤系地層的13-l煤至1煤，終孔層位為1煤底板。補Ⅱ5孔位居陷落構造中心部位，揭露煤系地層的11-2煤至1煤及石炭系的C31灰巖，終孔層位為C33灰頂板。兩鉆孔同在一條剖面上，具有很好的地層對比性。

陷落構造內泥巖及砂巖等均受力并產生嚴重破壞。其強度已大大降低;同時鉆孔在施工過程中有掉鉆現象、垮孔及掉塊嚴重、經常卡鉆;井徑曲線顯示：35%左右孔段的孔徑大于200mm，5%左右孔段的孔徑大于500mm，并超過測井儀器有效施測范圍。綜和分析陷落構造內巖石屬極不穩定類型。

三、井下巷道實際揭露陷落柱情況

謝橋2#陷落柱：井下順槽揭露的陷落柱及影響長度約230米，其中80米為全巖。揭露的陷落柱東邊界陷落柱特征明顯，破碎帶內為1米以上的細砂巖塊、粉細砂粒及泥土充填，呈松散堆積，且較潮濕。

工作面揭露陷落柱內部堆積物特征：

①柱內巖石破碎，多具有棱角大。

②柱內巖層均為上覆巖層，在柱邊常見8煤頂板巖石。

③充填無多于泥、砂物或煤泥，充填于巖塊之間。

④柱內壓實程度較密實，半固結。

⑤巖塊表面或充填物空隙間之間常見水銹痕跡。

⑥孔隙間常見黃鐵礦結晶體。

⑦含水性弱，基本不導水。

四、陷落構造內異常情況分析

第一、從巖性特征分析：淮南地區陷落構造內整體巖層受力擠壓現象明顯，泥巖松軟，砂巖呈短柱狀或卵石狀，但未見斷層角礫巖，井下揭露柱內巖層均為上覆巖層，在柱邊常見8煤頂板巖石，故不是斷層構造引起的。

第二、從發育層位和地質剖面上分析：目前淮南地區發現的陷落構造，發育層位一般從11-2～1煤以下，陷落構造基巖段地層整體“塌陷”趨勢明顯，“塌陷”深度為14.25～38.15m。隨著深度的變化，由于“塌陷”的面積不一樣，其對巖石的影響程度不一樣。根據目前地面鉆孔資料將其“塌陷”從下至上分為三個區帶：

第一區帶：孔深為758.10m（1灰）以下巖層，屬較大面積的整體“塌陷”，因此巖石基本保持原巖的面貌，層理清晰，巖石完整。“塌陷”深度34m左右。

第二區帶：孔深為11-2煤底板至758.10m的巖層，因整體“塌陷”面積相對縮小，陷落構造內所有巖層受力擠壓，造成巖石變形破壞，泥巖變形失去原巖面貌，砂巖破碎非常嚴重，而煤層具有緩沖外界作用力的特點，除煤質上稍有變化外，其層位、層間距基本正常。“塌陷”深度34m左右。井下揭露：柱內巖石破碎，多具有棱角大，巖性均為上覆巖層，在柱邊常見本煤層頂板巖石，巖塊之間為泥、砂物或煤泥充填，巖塊表面或充填物空隙間之間常見水銹痕跡，孔隙間或砂巖塊表面常見黃鐵礦結晶體。柱內壓實程度較密實，半固結。

第三區帶：孔深387.00（基巖面）～11-2煤底板的巖層，“塌陷”柱體面積較小，由于允許“塌陷”空間體積的縮小，因此其“塌陷”深度僅為14.25m左右，這和該陷落構造內風氧化帶相對較厚基本統一起來。

第三、從陷落構造內所取巖石的裂隙分布、裂隙發育程度、裂隙產狀上分析，并和其它正常巖石比較，其接受外界作用力的性質是不一樣的。

第四、水文地質特征分析：見C31灰巖前（孔深378.00～ 755.35m）煤系地層，孔內干燥無水，說明其為一獨立的水文地質單元。水平上與附近煤系砂巖含水層不產生水力聯系;垂向上各砂巖之間的煤與軟泥巖具有隔水作用。見C31灰巖后，孔內水位上升至485.00m后穩定，說明陷落構造內太原群灰巖又是一個水文地質單元，其水文地質情況不清。（灰巖含水層向上涌水，而煤系砂巖含水層吸水，在孔深485.00m左右水位形成動態平衡，只是一種說法）。

五、結束語

三維勘探在淮南礦區首次發現陷落柱，對研究淮南礦區的構造發展史、防治水工作以及安全生產等具有重要的意義。在鉆探驗證的基礎上，淮南礦區潘三礦12318工作面也揭露了陷落構造，進一步證實淮南礦區存在陷落構造。