煤礦陷落柱的測量方法

① 煤礦陷落柱地震識別與描述

煤礦陷落柱是指煤田地區下伏石灰岩中岩溶發育，在重力作用下，上覆岩層（包括煤系地層）向下塌陷所形成的錐狀或柱狀堆積物。煤礦陷落柱主要分布於我國北方石炭－二疊系煤田區。據10年前文獻統計，在山西、河北、山東、陝西、河北、河南、江蘇等省近20個煤田中，已有45個煤礦發現，總數超過2876個，其中華東較少，山西、河北較多，尤以汾河兩岸礦區較多；西山礦區已發現陷落柱1300個，其密度可達70個/km²，霍縣礦區達34個/km²；陽泉礦區開采面積99km²，已見陷落柱450多個，集中分布在開采區的北部、南部，且大多數分布在不足4km²范圍內。陷落柱的賦、導水性因地而異，一直嚴重威脅作我國北方一些煤礦的高產高效安全生產及綜合機械化採煤機組的正常運行。長期以來，采前探測陷落柱的方法，主要是高精度重磁法、無線電坑道透視法、瞬變電磁法及二維地震法。近幾年來，高分辨三維地震的廣泛應用，為探測陷落柱發揮了越來越重要的作用。圖4－31是幾種典型的煤礦陷落柱示意圖，包括錐體形、筒狀形、斜塔性、不規則狀等。

圖4－32 陷落柱在地震時間剖面上的反映特徵

② 煤礦陷落柱地震識別與描述

1. 煤礦陷落柱是在煤田地區，由於下伏石灰岩中的岩溶作用，導致上覆岩層包括煤系地層塌陷形成的錐狀或柱狀堆積物。這些結構主要分布在我國北方石炭－二疊系煤田區，其中山西、河北等地尤為常見。
2. 根據約10年前的文獻資料，山西、河北、山東、陝西、河南、江蘇等省份的多個煤田中，已發現超過2876個陷落柱。以山西為例，西山礦區發現陷落柱1300個，密度達到70個/km2，霍縣礦區也有34個/km2。陽泉礦區99km2的開采面積中，發現陷落柱超過450個，集中分布在北部和南部不足4km2的范圍內。
3. 陷落柱的導水性能因地而異，這一地質現象一直對煤礦的高產高效安全生產構成嚴重威脅，也影響著綜合機械化採煤機組的正常運行。
4. 探測陷落柱的方法長期以來沒有顯著改進，主要包括高精度重磁法、無線電坑道透視法、瞬變電磁法及二維地震法。然而，近年來高分辨三維地震技術的廣泛應用，為陷落柱的探測提供了更為有效的手段。
5. 陷落柱的形態多樣，包括錐體形、筒狀形、斜塔形、不規則狀等。這些形態可以通過地震數據得到反映，並可以通過地震時間剖面和屬性切片進行識別和解釋。
6. 在山西某礦區，陷落柱的發育對煤礦的生產和資源回收率產生了嚴重影響。自2004年起，該礦區開始利用高分辨三維地震勘探技術進行構造和陷落柱的探測。通過地震數據，不僅能解釋地質構造，還能對陷落柱的特徵進行識別。利用屬性體和面特徵，可以對陷落柱進行快速精細的檢測和解釋，這種方法既可相互補充，也可相互驗證。
7. 地震時間剖面和屬性切片上的數據顯示，陷落柱在時間剖面上表現為反射波同相軸的中斷，在屬性檢測切片中則能反映陷落柱的平面形態，從而為煤礦陷落柱的識別和描述提供了重要的地震學依據。