煤矿开采诱发岩溶地表塌陷的机理分析

为有效预测与防范我国一些岩溶地区由于煤矿开采诱发的岩溶地表塌陷灾害,以江西丰城矿区坪湖煤矿为工程背景,采用数值模拟、地表移动计算等方法,分析了因采动引起的附加应力扰动导致岩溶塌陷发生的机理和影响因素,确定了岩溶塌陷易发性的评价指标。研究结果表明,地下开采会在岩溶地层产生拉应力,形成拉伸破坏区,对于浅埋溶洞,拉伸破坏区易发展至地表,形成岩溶塌陷,经地表移动计算分析可知,当地表拉伸变形达到1.8 mm/m以上时,地表发生岩溶塌陷的可能性较大。为了防范采动区岩溶塌陷,进行采前岩溶探测和采动影响预测分析十分必要。     

采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的数值模拟研究

基于坪湖矿的塌陷情况,运用UDEC模拟软件对采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的过程进行模拟。结果表明,在采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的大致过程分为:溶洞的潜伏阶段、溶洞顶板垮落形成开口溶洞阶段、土洞不断发育阶段、地表塌陷阶段;溶洞顶板破坏的原因是由于水平应力的急剧减少造成的。模拟结果为采动作用下岩溶塌陷机理提供了分析依据,对于岩溶地区的生态保护有重要意义。     

西部巨厚黄土矿区采动塌陷区复垦充填研究

通过对西部巨厚黄土矿区采动塌陷、裂缝规律的研究,根据西部巨厚黄土层区煤层赋存情况、地质、自然特点,选择了西部巨厚黄土采动塌陷、裂缝区复垦技术及复垦防渗层固结材料,提出了西部巨厚黄土采动塌陷、裂缝区复垦方案。     

宣恩县地质灾害发育规律及防治对策研究

宣恩县调查发现地质灾害隐患点402处,其中以滑坡、崩塌和不稳定斜坡为主。数据统计分析表明:地质灾害隐患点在空间分布上受控于地质环境条件和动力因素,动力因素包括自然动力因素和人为动力因素,前者以降雨为主,后者以切坡为主,发生地质灾害的时间差异性明显,与降雨周期性密切相关。滑坡和不稳定斜坡多在碎屑岩构成的斜坡区或第四系松散堆积体中;崩塌一般发生在坡度大、势能高,软弱结构面暴露的陡斜坡地带或沟谷切割临陡崖一带;泥石流发育于岩性软弱易风化的碎屑岩地层区;地面塌陷主要为岩溶塌陷和因采空引发的冒落型塌陷。有针对性地提出监测预警、搬迁避让、工程治理和地质环境保护等地质灾害防治对策。     

地表采动裂缝发育与开采条件的关系数值模拟

采用离散元数值计算方法,模拟不同采厚、松散层厚度和采动程度等开采条件下地表裂缝的形成及分布规律.结果表明,煤层采深与采厚之比是地表裂缝产生与否的主要因素;松散层越厚地表产生裂缝可能性越小;开采充分性主要影响地表裂缝的分布位置;采动裂缝往往以裂缝带的形式存在,具有分级特性.研究结论对于地表建筑物保护和土地整治具有一定的参考价值.     

安庆铜矿地面岩溶塌陷成因分析及综合防治对策

岩溶塌陷是南方可溶性岩石地区的一种常见地质灾害,安庆铜矿经过几十年的开采及井下疏干排水,地面岩溶塌陷问题日益突出。从安庆铜矿水文地质条件、地面岩溶塌陷特征、形成的基本条件、动力条件及诱发因素等方面分析了岩溶塌陷的成因,根据矿山实际,采用以井下堵水为主、地面防治为辅、监测配合的岩溶塌陷防治方法,通过安庆铜矿岩溶塌陷治理工程的实践,极大地改善了矿区的生态环境,为同类矿山岩溶塌陷防治提供理论依据及实际指导。     

煤层底板含隐伏溶洞滞后突水机理

为了避免华北煤田底板含隐伏溶洞滞后突水事故的发生,以丰沛矿区三河尖矿特大水害为例,通过特殊环境下岩溶溶洞的形成原因与滞后突水的物理过程分析。数值软件模拟与事故现场观测资料对比,综合研究含隐伏溶洞底板的滞后突水机理,结果表明：新构造断裂对原始封闭地下水系统的打破及高温高压高矿化度岩溶水对白云岩的融化剥蚀是溶洞形成并不断扩大的主要原因;受采动应力与高岩溶水压力影响,隐伏溶洞顶部不断形成新岩溶塌陷且破坏隔水层的现象客观存在,是突水通道形成的关键因素;工作面推过隐伏溶洞上方一定距离,受岩溶塌陷持续剥蚀而逐渐变薄的残余隔水层因强度不足以抵抗高岩溶水压力而瞬间破断,致使采动裂隙与岩溶塌陷相互贯通,引发滞后性突水。     

南水北调南四湖调蓄区地质灾害类型及影响分析

南四湖是南水北调东线工程的重要调蓄枢纽,多年来受人类活动和自然环境条件影响,目前存在地面沉降、采空塌陷、地裂缝、渣石流、崩塌、岩溶塌陷等地质灾害及水质污染、泥沙淤积等不良环境地质问题,影响着调水工程的顺利实施.在分析其分布特征的基础上预测上述地质灾害对调水工程的影响,其中以地面沉降、采空塌陷及岩溶塌陷影响为甚,集中表现在破坏堤坝、影响库容量等,同时泥沙淤积、水质污染环境地质问题也是调水工程顺利实施的制约因子.     

我国将建岩溶塌陷监测预警技术方法体系

不久前,由中国地质科学院岩溶地质研究所蒋小珍研究员负责的2012年度国土资源公益性行业科研专项经费项目《岩溶塌陷地质灾害监测预警关键技术研究》正式启动,将建立岩溶塌陷监测预警技术方法体系。《岩溶塌陷地质灾害监测预警关键技术研究》将以广西来宾、广州金沙洲和湖南宁乡煤炭坝三个典型区域岩溶塌陷的发育规律及其主要影响因素研究为基础,建立塌陷发育的地质模式;采用室内大型物理模型试验等测试分析手段,系统研究不同岩溶塌陷类型的形成演化机理与发育判据;集成研究基于     

白沙洲大道张家湾段岩溶塌陷机理分析

通过收集资料,结合物探、钻探等手段,对武汉白沙洲大道张家湾段岩溶塌陷产生的地质环境、形成条件、发育规律和影响因素进行深入研究;在此基础上,分析出武汉地区岩溶塌陷的成因机制,指导其地面塌陷防治工作。     

GIS技术的半定量层次分析法在岩溶塌陷危险性评价中的应用

为了研究朱庄岩溶塌陷情况,利用层次分析法与Arcgis空间分析相结合,从研究区基岩岩性、岩溶发育条件、地下水位埋深、地下水动力条件、覆盖层厚度及渗透性六个主要因素来分析岩溶塌陷影响主要因素及塌陷危险性评价得出危险性分区。研究得出,区内岩溶发育程度分为岩溶强发育区与岩溶中等发育区。利用层次分析法构建AHP模型,基于Arcgis空间分析模块绘制各个影响因子的评价图,对岩溶塌陷各危险性等级进行分析,高危险区域面积0.115 km²,占比11.34%,中危险区域面积0.19 km²,占比18.74%,低危险区面积0.599 km²,占比59.07%,安全区域面积0.11 km²,占比10.85%。研究为后期岩溶塌陷的防御提供技术支持。     

巨厚黄土层下采动引起的地表塌陷裂缝区复垦问题探讨

通过对巨厚黄土层下采动所引起的地表塌陷裂缝区的特点及规律分析，并依据其特点与规律对巨厚黄土层地表塌陷裂缝区复垦技术，以及防渗层材料进行研究。     

覆岩破坏充分采动程度定义及判别

随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了导水裂缝带高度影响因素的敏感性及其与工作面尺寸的关系,提出了覆岩破坏充分采动程度的定义及判别方法。结果表明:工作面尺寸对导水裂缝带高度的影响仅次于开采厚度。当工作面尺寸较小时,覆岩破坏不发育;当工作面尺寸增加到一定值时,覆岩破坏仅形成垮落带;当工作面尺寸继续增加时,覆岩破坏形成裂缝带且导水裂缝带高度随着工作面尺寸的增加而增加;当导水裂缝带高度发育至最大值后,导水裂缝带高度不再随工作面尺寸的增加而增加。覆岩破坏过程中仅形成垮落带的阶段定义为覆岩破坏的极不充分采动(即覆岩极不充分破坏);覆岩破坏过程中形成裂缝带且导水裂缝带高度随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的非充分采动(即覆岩非充分破坏);导水裂缝带高度达到最大值且不再随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的充分采动(即覆岩充分破坏)。导水裂缝带高度刚达到最大值时的工作面尺寸为工作面临界尺寸。当工作面尺寸小于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为非充分采动;当工作面尺寸大于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为充分采动。覆岩破坏充分采动程度的主要影响因素有工作面尺寸、开采厚度、开采深度、覆岩力学性质、覆岩结构特征和覆岩破断角。     

四川古蔺岩溶区地质灾害发育特征及治理措施

古蔺县碳酸盐岩地层分布面积1561.8km^(2),占全区面积的49%,岩溶发育中等,岩溶区地质灾害主要类型有滑坡、崩塌和地面塌陷,共计50处,占全区地质灾害总数(133处)的38%。通过对岩溶区地质灾害的详细调查,在阐述了区域岩溶发育特征及影响因素的基础上,分析了地质灾害与岩溶的关系及其成因机理。分析表明:区内岩溶发育较为强烈的区域,地质灾害发育也较强烈;滑坡类型以岩溶风化形成的残积土层滑坡为主;危岩破坏模式多为由溶蚀裂隙控制的倾倒式崩塌;岩溶塌陷为土洞塌陷和冒顶塌陷,是在地下水侵蚀、自重、气团压缩、水流潜蚀等作用下形成。提出了地面防渗和加固支挡的治理措施。     

覆岩破坏充分采动程度定义及判别方法

随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了导水裂缝带高度影响因素的敏感性及其与工作面尺寸的关系,提出了覆岩破坏充分采动程度的定义及判别方法。结果表明:工作面尺寸对导水裂缝带高度的影响仅次于开采厚度。当工作面尺寸较小时,覆岩破坏不发育;当工作面尺寸增加到一定值时,覆岩破坏仅形成垮落带;当工作面尺寸继续增加时,覆岩破坏形成裂缝带且导水裂缝带高度随着工作面尺寸的增加而增加;当导水裂缝带高度发育至最大值后,导水裂缝带高度不再随工作面尺寸的增加而增加。覆岩破坏过程中仅形成垮落带的阶段定义为覆岩破坏的极不充分采动(即覆岩极不充分破坏);覆岩破坏过程中形成裂缝带且导水裂缝带高度随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的非充分采动(即覆岩非充分破坏);导水裂缝带高度达到最大值且不再随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的充分采动(即覆岩充分破坏)。导水裂缝带高度刚达到最大值时的工作面尺寸为工作面临界尺寸。当工作面尺寸小于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为非充分采动;当工作面尺寸大于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为充分采动。覆岩破坏充分采动程度的主要影响因素有工作面尺寸、开采厚度、开采深度、覆岩力学性质、覆岩结构特征和覆岩破断角。     

武汉市汉南区长江干堤内地面塌陷成因分析与处置措施探讨

2008年初,在武汉市汉南区长江右岸干堤内(354+600～355+300)、距堤脚约100 m处发生较大规模的岩溶地面塌陷,严重影响长江堤防工程安全度汛.研究表明,塌陷区砂性土下方强岩溶化灰岩中存在溶洞是这次灾害发生的根本原因;溶隙、孔洞、裂缝以及封堵不良的钻孔和先导孔等为上部砂性土的流失提供了通道;砂性土中的孔隙潜水位的频繁升降、地表水的下渗以及施工机械的震动是岩溶地面塌陷重要的诱发因素.对堤内塌陷区及其周围影响范围内的铺盖层进行修复、截断砂性土流失通道、全面布置监测网以及制定汛期紧急抢险预案是非常必要的."在长江干堤外对强岩溶化地层进行灌浆以截断地下可能的岩溶管道系统"的处置措施可能带来诸多不利影响.     

极端气候与岩溶塌陷

近年来，极端气候事件特别是极端干旱和强降雨事件呈现不断增多增强的趋势，已成为岩溶区诱发大型岩溶塌陷的重要因素。通过对典型极端气候事件诱发岩溶塌陷的分析，岩溶塌陷动力条件对极端气候响应迅速，极端气候导致地表径流灌入式补给岩溶含水层，使下伏地下河系统径流速度、水气压力发生急剧变化，进而导致溶洞及充填物发生突发性失稳破坏，产生水击（气爆）、地震等效应，最后导致溶洞顶板发生大规模垮塌、地面塌陷产生。     

武汉市岩溶塌陷区域风险评价与管理研究

岩溶塌陷是中国分布范围较广的地质灾害之一。近年来,武汉市岩溶塌陷频发,严重制约了城市建设和社会经济发展。基于武汉市岩溶塌陷调查评价、防治工作现状,开展了岩溶塌陷区域风险评价和风险管理措施的研究。通过风险识别、风险量化和度量来分析影响因素,确定评价指标体系,采用层次分析法确定评价因子权重并选取适当评价模型,经综合评价,划分武汉市岩溶塌陷风险性分区。在此基础上探讨岩溶塌陷地质灾害风险管理措施建议,对武汉市岩溶塌陷地质灾害防控具有指导作用。     

江苏典型的城市地质灾害与防治

江苏省作为东部沿海经济发达的省份 ,城市发展速度位居全国的前列。在过去的 2 0年中 ,城市化进程中人类工程活动对地质环境的改造不断加剧 ,并诱发了一系列地质灾害 ,如镇江市区的滑坡、苏锡常地区的地面沉降和地裂缝、徐州市区及近郊地区的岩溶地面塌陷和煤矿采空塌陷等。本文根据勘察与监测资料探讨了上述几种典型的城市地质灾害的发育规律的形成机理。     

泗顶铅锌矿区岩溶塌陷成因及治理对策分析

融安县泗顶铅锌矿是我国原国有大型多金属矿山,经过几十年的开采,地质环境问题已经相当严重,尤其是矿区内的岩溶塌陷问题日益突出;本矿区岩溶塌陷点多,塌陷范围广,危害性大,已成为矿山复垦的关键限制因素之一。从岩溶发育的地质背景、汇水条件、岩溶致塌力等方面分析了该矿区岩溶塌陷发育的成因,并根据本矿山的治理规划设计,按照不同的功能要求因地制宜地选择岩溶塌陷治理的方法;通过泗顶矿区岩溶塌陷治理工程的研究探索,极大地改善了矿区生态环境,为同类型的矿山治理提供了理论指导和实践经验。