太原某矿北三十五尺盘区陷落柱塌陷角的测算

薛阳阳，姜艳波

（西山煤电集团杜儿坪矿，山西太原 030027）

太原某矿北三十五尺盘区陷落柱塌陷角的测算

薛阳阳，姜艳波

（西山煤电集团杜儿坪矿，山西太原 030027）

通过对太原某矿北三十五尺盘区揭露的已知陷落柱与上部采空区陷落柱大小变化进行分析研究，得出北三十五尺盘区陷落柱的塌陷角，对今后某矿下组煤采掘过程中控制陷落柱大小，指导煤矿生产提供了一定的理论依据。

煤矿生产；采空区；陷落柱；塌陷角

在地质构造力和上部覆盖岩层的重力长期作用下，有些溶洞发生坍塌，这时覆盖在上部的煤系地层也随之陷落，于是煤层遭受破坏。由于这种塌陷呈圆形或不甚规则的椭圆形柱状体，因此叫陷落柱。

陷落柱与围岩的接触界面多呈现出不规则的锯齿状，界线明显，接触面与水平面的角度即为陷落柱塌陷角，陷落柱塌陷角取值一般在50°～85°之间，少数可达90°。太原某矿一直沿用的塌陷角经验值为75°。本文通过收集太原某矿已经部分采掘结束的北三十五尺盘区陷落柱资料与位于北三十五尺盘区上部的2号煤、3号煤采空区陷落柱资料进行对比分析，得出了比较可信的陷落柱塌陷角。

1 概况

太原某矿位于西山煤田东北部，井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，目前开采2号煤、3号煤和8号煤。太原某矿受新华夏系泰山式压扭性断裂的影响，其构造形迹西部受马兰向斜，东部受边山大断裂（风声河断层、圪僚沟断层），南部受杜官断裂带，北部受赛庄-王封断裂的制约。井田总体地层走向NW-SE，向SW倾斜，倾角3°～12°，一般5°左右。井田内部以褶曲构造为主，在石千峰向斜为主体的控制下，伴生次一级短轴褶曲。同时井田内发育落差较小的高角度正断层，尤其在井田浅部地段。陷落柱也是西山煤田及某矿特别发育的地质构造。

2 太原某矿陷落柱情况

陷落柱在太原某矿井田范围内特别发育，多集中于东部即煤层赋存较浅的地区，地表由于植被覆盖或岩石滑移塌落的影响，地面调查远远少于井下采掘所见，地面仅见18个陷落柱，井下实际揭露数量已经超过1 420个，在整个西山煤田众多煤矿内堪称最多。陷落柱绝大部分出露在煤系地层，据井下揭露的陷落柱，形态各异，以椭圆形为主，其次为圆形、不规则形等，大小相差悬殊，长轴最大365m，小者5m，一般在60m左右。

2.1 太原某矿北三十五尺盘区陷落柱发育情况

北三十五尺盘区位于太原某矿井田西北部，整个盘区共设计工作面9个，目前已采5个，揭露陷落柱个数59个。陷落柱密度达到84.5个/km2，陷落柱面积占盘区面积的4.26%。对井下回采工作造成了极大的影响。

2.2 北三十五尺盘区上部采空区陷落柱情况

北三十五尺盘区上部为北三九尺右翼盘区，整个盘区共设计11个工作面，目前已全部采空。对应北三十五尺盘区已采的5个工作面上部采空区共揭露25个陷落柱。陷落柱密度达到35.8个/km2，陷落柱面积12 923.3m2，占盘区面积的1.80%。对井下回采工作造成了一定影响。

3 陷落柱塌陷角推算

3.1 推算原理

假设陷落柱为标准的圆形，则上部煤岩层倾角为α，下部煤岩层倾角为β；陷落柱上部揭露面积为S1，水平面积为S1cos α，陷落柱下部揭露面积为S2，水平面积为S2cos β；上部陷落柱水平面的半径为R1，下部陷落柱水平面的半径为R2；陷落柱上下层揭露位置层间距为H；陷落柱塌陷角为γ。塌陷角推算原理示意图，见图1。

3.2 陷落柱推算过程

本次陷落柱塌陷角推算采用的陷落柱数据均为北三十五尺盘区与北三十五尺盘区上部采空区同时揭露的25个陷落柱的数据。根据北三十五尺盘区范围内的钻孔资料得知，北三十五尺盘区与上部采空区层间距为59～97m，平均82m。通过计算得出表1。

4 结束语

通过对太原某矿北三十五尺盘区及北三十五尺盘区上部采空区同时揭露的25个陷落柱数据资料分析及演算，可以得出该矿陷落柱塌陷角79.31° ～89.59°，平均85.5°。本数据可以作为未来太原某矿及西山煤田其它煤矿生产过程中推断上组煤已揭露陷落柱在下组煤大小的参考。

[1]杨孟达，刘新华，王瑛.煤矿地质学[M].北京:煤炭工业出版社,2000.

[2]柴登榜，陈世杰.矿井地质工作手册[M].北京:煤炭工业出版社,1984．

[3]山西省煤炭地质水文勘查研究院.山西西山煤电（集团）有限责任公司杜儿坪矿矿井生产地质报告[R].太原：杜儿坪矿，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

（编辑：刘新光）

2015-07-16

薛阳阳(1987-)，男，山西洪洞人，大学本科，助理工程师，从事煤炭资源勘测工作。