煤矿陷落柱的测量方法

① 煤矿陷落柱地震识别与描述

煤矿陷落柱是指煤田地区下伏石灰岩中岩溶发育，在重力作用下，上覆岩层（包括煤系地层）向下塌陷所形成的锥状或柱状堆积物。煤矿陷落柱主要分布于我国北方石炭－二叠系煤田区。据10年前文献统计，在山西、河北、山东、陕西、河北、河南、江苏等省近20个煤田中，已有45个煤矿发现，总数超过2876个，其中华东较少，山西、河北较多，尤以汾河两岸矿区较多；西山矿区已发现陷落柱1300个，其密度可达70个/km²，霍县矿区达34个/km²；阳泉矿区开采面积99km²，已见陷落柱450多个，集中分布在开采区的北部、南部，且大多数分布在不足4km²范围内。陷落柱的赋、导水性因地而异，一直严重威胁作我国北方一些煤矿的高产高效安全生产及综合机械化采煤机组的正常运行。长期以来，采前探测陷落柱的方法，主要是高精度重磁法、无线电坑道透视法、瞬变电磁法及二维地震法。近几年来，高分辨三维地震的广泛应用，为探测陷落柱发挥了越来越重要的作用。图4－31是几种典型的煤矿陷落柱示意图，包括锥体形、筒状形、斜塔性、不规则状等。

图4－32 陷落柱在地震时间剖面上的反映特征

② 煤矿陷落柱地震识别与描述

1. 煤矿陷落柱是在煤田地区，由于下伏石灰岩中的岩溶作用，导致上覆岩层包括煤系地层塌陷形成的锥状或柱状堆积物。这些结构主要分布在我国北方石炭－二叠系煤田区，其中山西、河北等地尤为常见。
2. 根据约10年前的文献资料，山西、河北、山东、陕西、河南、江苏等省份的多个煤田中，已发现超过2876个陷落柱。以山西为例，西山矿区发现陷落柱1300个，密度达到70个/km2，霍县矿区也有34个/km2。阳泉矿区99km2的开采面积中，发现陷落柱超过450个，集中分布在北部和南部不足4km2的范围内。
3. 陷落柱的导水性能因地而异，这一地质现象一直对煤矿的高产高效安全生产构成严重威胁，也影响着综合机械化采煤机组的正常运行。
4. 探测陷落柱的方法长期以来没有显着改进，主要包括高精度重磁法、无线电坑道透视法、瞬变电磁法及二维地震法。然而，近年来高分辨三维地震技术的广泛应用，为陷落柱的探测提供了更为有效的手段。
5. 陷落柱的形态多样，包括锥体形、筒状形、斜塔形、不规则状等。这些形态可以通过地震数据得到反映，并可以通过地震时间剖面和属性切片进行识别和解释。
6. 在山西某矿区，陷落柱的发育对煤矿的生产和资源回收率产生了严重影响。自2004年起，该矿区开始利用高分辨三维地震勘探技术进行构造和陷落柱的探测。通过地震数据，不仅能解释地质构造，还能对陷落柱的特征进行识别。利用属性体和面特征，可以对陷落柱进行快速精细的检测和解释，这种方法既可相互补充，也可相互验证。
7. 地震时间剖面和属性切片上的数据显示，陷落柱在时间剖面上表现为反射波同相轴的中断，在属性检测切片中则能反映陷落柱的平面形态，从而为煤矿陷落柱的识别和描述提供了重要的地震学依据。