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摘要：从本区区域地质构造、含煤盆地基底构造和井田构造发育规律的角度出发，在充分认识断裂构造和基底构造发育规律的基础上，运用构造分析等方法，揭示了煤田内岩溶陷落柱的形成机理。
关键词：岩溶陷落柱：四台煤田：断裂构造
1、井田内岩溶陷落柱发育特征
大同矿务局四台矿是设计井型为年产500万吨原煤的特大型垒机械化矿井。矿井小构造尤其是陷落柱对矿井生产影响十分严重。从全井田范围看，井田内发育的陷落柱由南向北呈三条NE向等间距条带状分布，陷落柱柱体长轴方向主体上呈NE方向展布。与四台井田一级构造方向基本相同，条带间距约为3000m。陷落柱规模一般不大，直径大多在数10m至100米之间。
四台井田煤层中的陷落柱在垂直剖面上呈漏斗状。柱面较陡，柱面与水平面夹角在50-70度之间。陷落柱的中心轴基本上为直立的，陷落柱柱体与周围的岩层呈锯齿状不规则接触，柱面为一不平整、不规则的曲折面(图1)。围岩受挤压严重而出现破碎现象，甚至出现角砾岩，常有伴生小断层产生。陷落柱周围十几米或几十米范围内，常出现环形分布的断层，其延伸较短，走向大致与柱体边缘切线平行，断层面倾角50 70度，落差0.5m至数米不等，通常环形断层仅以一组断面形式出现在柱体附近，但少数情况下，两组断层也可构成组合方式(图2)。
2、井田断裂构造对岩溶陷落柱分布、形成的影响
四台井田位于大同煤田西北部，煤田内部以断裂构造为主，往往组成地堑、地垒或阶梯状形式。断层按走向可分为北东-南西、北西-南东、南北向、东西向四组。北东至北北东向断裂延伸长，落差稳定，一般走向长度十六公里左右，具明显的等间距性，间距约1700m，南部陷落柱大致沿断裂带呈条带状分布，陷落柱长轴主要为北东向，与断裂构造方向基本一致。此组断裂为全煤田性构造，四台井田构造亦受此组构造的控制。
观察整个井田的构造情况，可以看出，在井田中部有条北东向的断裂带。断裂带宽约500m，断裂带内构造主要包括402盘区地堑构造和一系列北东向断层，断层走向为NE40度左右，方向稳定、落差大，在此断裂带的两侧，从已开拓的北部区看，断层走向多为近南北向。北西向和近东西向断层有不同程度的发育，断层落差一般不大，构造相对简单；井田西北部有一条北东走向的断裂带，此断裂带延伸已超出四台井田的范围，很可能对四台井田相邻井田有较大的影响；河南区发育一条落差达10m的北东向断层，在此方向上发育一陷落柱条带，此条带虽揭露程度较低，但沿此方向涉及一条北东向断裂带当属无疑；井田东南部邻近井田边界，有一条北东向的辉绿岩岩墙，走向NE40度。沿此方向可能也涉及了另一条NE向的断裂带，此断裂带已构成了岩浆岩入侵的通道。
由此可以看出。井田内的构造发育情况为上述四条北东向断裂带所控制。处于北东向断裂带内构造比较发育。且具有稳定的北东向特征，而其它方向的构造则不发育。井田402盘区陷落柱的发育方向因受断裂构造影响呈NE向条带状分布，长轴主要走向为NE和NNE向。404盘区发育的陷落柱在NE向断裂带与近SN向断层共同作用下，使陷落柱长轴以NEE和EW向发育，并和402盘区陷落柱基本成同一条带分布。在北东向构造带之间，如406、303盘区，构造发育情况较为简单，主要以近南北走向的断层为主，陷落柱不发育。
3、基底构造对岩溶陷落柱发育的影响
大地构造研究结果表明，基底构造对盖层中地质构遗的发育有十分重要影响。四台井田位于青磁窑断裂的西南，口泉断裂的西北，远离两基底断裂的交汇处，以往认为，四台井田构造发育相对简单，但事实并非如此。据叶洪等研究，两切割深度大致相同的基底断裂一般不在其交汇处产应力集中，而要远离交汇处，能否认为受两基底断裂的影响而在四台井田位置产生应力集中。但基底构造对井田构造的影响已十分明确。四台井田发育的东西向、近南北向、北西向断裂为井田内北东向断裂带所控制。井田中部402盘区发育的NF-A0度、宽约500m的断裂带，地表表现为一走向平直沿NE向展布的沟谷,和与此沟谷相交的另一条走向NW的沟谷相组合与古老基底x型断裂网格正好吻合。这样，由于近NE、NW向深部构造的存在，构成了地下水的循环通道，造成了下伏灰岩溶蚀。从而引起岩溶塌陷。四台井田发育的NE向陷落柱条带与此应密切相关。
4、井田地层特征对陷落柱发育的影响
大同煤田内各时代地层由南向北依次缺失变薄，超覆发育。煤田北部四台井田十里河以北侏罗纪煤系地层与下伏寒武系可溶性灰岩相距很近.甚至直接接触。据井田范围内钻孔揭露11”煤层距灰岩地层厚度最大为262.04m，且位于河南。河北11”煤层距灰岩地层厚度均小于100m。部分为70m左右，煤层下伏地层对岩溶陷落柱的发育程度与煤系地层距下伏地层对岩溶塌陷的阻隔作用很小。并根据岩溶陷落柱的发育程度与煤系地层距下伏灰岩的地层厚度的关系划分为岩溶陷落柱最发育带、发育带、不发育带和最不发育带(图3)，而四台井田既位于最发育带内。煤系地层下伏灰岩裂隙较发育，这样有可能构成地下水的良好通道，使灰岩易于溶蚀。陷落桂在形成过程中，其垂向高度为水平宽度的5-10倍时陷落柱才能趋于稳定，因此井田内灰岩中出现溶洞则很容易塌陷至煤层形成陷落柱。
5、结论
(1)四台井田发育的岩溶陷落柱主要形成于成岩期后，受区域构造和基底构造的控制，其展布方向与区域构造展布方向相同。
(2)井田内岩溶陷落柱主要分布于三个条带之上，呈NE向展布，条带间距3000m，条带宽约1000m。
(3)303盘区南部位于陷落发育条带之上，岩溶陷落柱将十分发育。
(4)井田406、305盘区和404盘区北部位于陷落柱发育的两条带之问，岩溶陷落柱不发育。
(5)几条北东向断裂带内以北东向断裂为主，且岩溶陷落柱发育。而在断裂带之间主要发育南北向断裂，岩溶陷落柱不发育
关键词：岩溶陷落柱：四台煤田：断裂构造
1、井田内岩溶陷落柱发育特征
大同矿务局四台矿是设计井型为年产500万吨原煤的特大型垒机械化矿井。矿井小构造尤其是陷落柱对矿井生产影响十分严重。从全井田范围看，井田内发育的陷落柱由南向北呈三条NE向等间距条带状分布，陷落柱柱体长轴方向主体上呈NE方向展布。与四台井田一级构造方向基本相同，条带间距约为3000m。陷落柱规模一般不大，直径大多在数10m至100米之间。
四台井田煤层中的陷落柱在垂直剖面上呈漏斗状。柱面较陡，柱面与水平面夹角在50-70度之间。陷落柱的中心轴基本上为直立的，陷落柱柱体与周围的岩层呈锯齿状不规则接触，柱面为一不平整、不规则的曲折面(图1)。围岩受挤压严重而出现破碎现象，甚至出现角砾岩，常有伴生小断层产生。陷落柱周围十几米或几十米范围内，常出现环形分布的断层，其延伸较短，走向大致与柱体边缘切线平行，断层面倾角50 70度，落差0.5m至数米不等，通常环形断层仅以一组断面形式出现在柱体附近，但少数情况下，两组断层也可构成组合方式(图2)。
2、井田断裂构造对岩溶陷落柱分布、形成的影响
四台井田位于大同煤田西北部，煤田内部以断裂构造为主，往往组成地堑、地垒或阶梯状形式。断层按走向可分为北东-南西、北西-南东、南北向、东西向四组。北东至北北东向断裂延伸长，落差稳定，一般走向长度十六公里左右，具明显的等间距性，间距约1700m，南部陷落柱大致沿断裂带呈条带状分布，陷落柱长轴主要为北东向，与断裂构造方向基本一致。此组断裂为全煤田性构造，四台井田构造亦受此组构造的控制。
观察整个井田的构造情况，可以看出，在井田中部有条北东向的断裂带。断裂带宽约500m，断裂带内构造主要包括402盘区地堑构造和一系列北东向断层，断层走向为NE40度左右，方向稳定、落差大，在此断裂带的两侧，从已开拓的北部区看，断层走向多为近南北向。北西向和近东西向断层有不同程度的发育，断层落差一般不大，构造相对简单；井田西北部有一条北东走向的断裂带，此断裂带延伸已超出四台井田的范围，很可能对四台井田相邻井田有较大的影响；河南区发育一条落差达10m的北东向断层，在此方向上发育一陷落柱条带，此条带虽揭露程度较低，但沿此方向涉及一条北东向断裂带当属无疑；井田东南部邻近井田边界，有一条北东向的辉绿岩岩墙，走向NE40度。沿此方向可能也涉及了另一条NE向的断裂带，此断裂带已构成了岩浆岩入侵的通道。
由此可以看出。井田内的构造发育情况为上述四条北东向断裂带所控制。处于北东向断裂带内构造比较发育。且具有稳定的北东向特征，而其它方向的构造则不发育。井田402盘区陷落柱的发育方向因受断裂构造影响呈NE向条带状分布，长轴主要走向为NE和NNE向。404盘区发育的陷落柱在NE向断裂带与近SN向断层共同作用下，使陷落柱长轴以NEE和EW向发育，并和402盘区陷落柱基本成同一条带分布。在北东向构造带之间，如406、303盘区，构造发育情况较为简单，主要以近南北走向的断层为主，陷落柱不发育。
3、基底构造对岩溶陷落柱发育的影响
大地构造研究结果表明，基底构造对盖层中地质构遗的发育有十分重要影响。四台井田位于青磁窑断裂的西南，口泉断裂的西北，远离两基底断裂的交汇处，以往认为，四台井田构造发育相对简单，但事实并非如此。据叶洪等研究，两切割深度大致相同的基底断裂一般不在其交汇处产应力集中，而要远离交汇处，能否认为受两基底断裂的影响而在四台井田位置产生应力集中。但基底构造对井田构造的影响已十分明确。四台井田发育的东西向、近南北向、北西向断裂为井田内北东向断裂带所控制。井田中部402盘区发育的NF-A0度、宽约500m的断裂带，地表表现为一走向平直沿NE向展布的沟谷,和与此沟谷相交的另一条走向NW的沟谷相组合与古老基底x型断裂网格正好吻合。这样，由于近NE、NW向深部构造的存在，构成了地下水的循环通道，造成了下伏灰岩溶蚀。从而引起岩溶塌陷。四台井田发育的NE向陷落柱条带与此应密切相关。
4、井田地层特征对陷落柱发育的影响
大同煤田内各时代地层由南向北依次缺失变薄，超覆发育。煤田北部四台井田十里河以北侏罗纪煤系地层与下伏寒武系可溶性灰岩相距很近.甚至直接接触。据井田范围内钻孔揭露11”煤层距灰岩地层厚度最大为262.04m，且位于河南。河北11”煤层距灰岩地层厚度均小于100m。部分为70m左右，煤层下伏地层对岩溶陷落柱的发育程度与煤系地层距下伏地层对岩溶塌陷的阻隔作用很小。并根据岩溶陷落柱的发育程度与煤系地层距下伏灰岩的地层厚度的关系划分为岩溶陷落柱最发育带、发育带、不发育带和最不发育带(图3)，而四台井田既位于最发育带内。煤系地层下伏灰岩裂隙较发育，这样有可能构成地下水的良好通道，使灰岩易于溶蚀。陷落桂在形成过程中，其垂向高度为水平宽度的5-10倍时陷落柱才能趋于稳定，因此井田内灰岩中出现溶洞则很容易塌陷至煤层形成陷落柱。
5、结论
(1)四台井田发育的岩溶陷落柱主要形成于成岩期后，受区域构造和基底构造的控制，其展布方向与区域构造展布方向相同。
(2)井田内岩溶陷落柱主要分布于三个条带之上，呈NE向展布，条带间距3000m，条带宽约1000m。
(3)303盘区南部位于陷落发育条带之上，岩溶陷落柱将十分发育。
(4)井田406、305盘区和404盘区北部位于陷落柱发育的两条带之问，岩溶陷落柱不发育。
(5)几条北东向断裂带内以北东向断裂为主，且岩溶陷落柱发育。而在断裂带之间主要发育南北向断裂，岩溶陷落柱不发育