[科普中国]-喀斯特陷落柱

又称岩溶陷落柱，简称陷落柱，煤层下伏碳酸盐岩等可溶岩被地下水溶蚀产生空洞，引起上覆岩层冒落而成的柱状塌陷体。在陷落柱发育的矿区，煤层遭受严重破坏，不仅影响巷道和采煤工作面的正规布置，限制采掘机械的有效使用，而且造成煤炭资源的大量损失，打乱生产计划，降低煤矿经济效益。特别在水文地质条件复杂的矿区，陷落柱可能成为采掘场所与地下水的通道，给生产和人员人身安全带来严重威胁，甚至造成突水淹井事故。1

形态特征包括地表形态特征和井下形态特征。

(1)陷落柱地表形态特征。塌至地表的陷落柱，在地表常呈环形凹地或圆形凸包。

(2)陷落柱井下形态特征。在煤矿井下，陷落柱形态多呈上小下大的柱状体，但在含水较多的松散岩层中，亦见有上大下小的漏斗状陷落柱。其中心轴常与岩层层面近似垂直，横截面形态多数为椭圆形，少数近似圆形或长条形。

规模特征指横截面直径和高度大小。

(1)横截面直径。相差悬殊，从数米、数十米至数百米都有发现。

(2) 高度。数十米至数百米不等。

界面特征陷落柱与围岩的接触面界线分明，多呈锯齿状折线。接触带附近围岩(煤层及岩层)微向柱心倾斜，张裂隙发育，煤质松碎，常有风化现象。陷落柱柱面粗糙，无擦痕和滑动镜面。

物质成分陷落柱由上覆岩层塌落碎块堆积而成，碎块大小悬殊，棱角明显，形状各异，成分复杂，混杂堆积，并为岩屑、煤屑松散充填与胶结。有地下水长期活动的陷落柱，其碎块表面及间隙中常见有铁质、碳酸钙质或高岭土质等物质沉淀。2

发育分布陷落柱具有特殊的上下对应关系，即地表见有陷落柱，井下必定有;上部煤层见有陷落柱，下部煤层中必定有。

陷落柱的发育与分布，主要受地质构造和水文地质条件的控制。陷落柱发育地带，多是或曾是地下水强径流带。

成因对于喀斯特洞穴塌陷的原因，如今存在重力塌陷和真空吸蚀两种看法。持重力塌陷观点的人认为，溶洞上覆岩层的塌落，是重力作用的结果;持真空吸蚀观点的人则认为，溶洞上覆岩层的塌落，是密闭喀斯特溶腔内地下水水位下降，产生负压;强力抽吸上覆岩层向下冒落的结果。

探测在煤层下伏碳酸盐岩等可溶岩地区，根据陷落柱的形态特征、规模特征、界面特征、物质成分特征和发育分布特征，通过地质观测判断其有无，进而采用井下钻探、物探、化探等技术手段，确定其位置、形状、规模和充水特征，最后用巷探加以验证。

鉴于陷落柱具有密度比围岩小、电阻率较围岩低和导水、透气等物性，在地表，可采用精密重、磁测量和氡、钋放射性测量等物、化探方法，圈定其分布范围;在井下，可采用坑道无线电波透视、槽波地震和地质雷达等井下物探方法和井下钻探进行探查。

预测包括根据分布规律预测和从已知陷落柱推延预测两类。

(1)根据分布规律预测。根据喀斯特发育特点和陷落柱在条件相近邻区的分布特点，进行类比预测，并对陷落柱发育程度进行分区。

(2)从已知陷落柱推延预测。利用上部煤层已揭露陷落柱的资料，根据其形态特点，预测其在下部煤层中的位置、形状和规模;或根据局部揭露陷落柱的资料，预测其整体形状和规模。

本词条内容贡献者为:

李兵 - 副教授 - 西南大学