华北型岩溶煤田的灰岩分布规律及岩溶发育特征

华北型岩溶煤田系指主采煤层主要受中奥陶统灰岩水害威胁的石炭二叠系煤矿区。石炭系灰岩为薄层灰岩,对煤层开采有影响的灰岩主要是太原统底部单层厚度超过4米的灰岩层。中奥陶统灰岩岩溶水对煤矿安全威胁最大。中奥陶统灰岩垂直方向上的岩性差异变化较大,按岩性特征可分为三组六段,每组底部段岩溶发育弱、富水性差,上部段岩溶发育和富水性均强。岩溶形态有溶蚀裂隙、溶洞、蜂窝状溶孔、陷落柱等,以溶蚀裂隙为主。对煤层开采有影响的主要是溶蚀裂隙,但焦作、淄博以南也要考虑地下溶洞。岩溶水类型主要是裂隙岩溶水。底板灰岩水突出主要与断裂构造有关。     

韩城矿区奥灰岩溶发育规律及环境水文地质问题的研究

对韩城矿区奥灰岩溶发育规律研究表明,区内的岩溶形态有溶蚀裂隙、溶洞、蜂窝状溶孔等,而以溶蚀裂隙为主。同时利用灰色聚类法和模糊数学综合评判法对奥灰岩溶水水环境质量现状进行了评价,并且提出了防止水质恶化的措施。     

岩溶地区基桩工程超前钻勘察及优化设计

地基处理在火电厂建设中是非常重要的一环,是电厂的基础性工作。而岩溶地区地质条件更为复杂,地基处理更显重要。对贺州电厂工程桩施工技术难点进行分析,针对施工中溶蚀带的岩溶地质情况结合岩溶地质裂隙发育,溶沟、溶槽、溶洞的错纵复杂,浅析岩溶地区基桩工程施工中技术难点及措施。     

综合地质勘察在恩施州万三公路石心河大桥边坡稳定性评价中的应用

结合山区大桥边坡工程地质勘察实践,阐述了目前山区工程地质勘察所采取的主要勘察方法、手段,相互间的应用与分析,定性地分析确定了大桥通过区段岩溶不发育,构造裂隙及溶蚀裂隙相对较为发育;岩体透水率变化较大,溶蚀裂隙呈不规则状,相互间未连通,一般成单独个体,岩体内部未见异常面,不存在贯通裂隙及贯通裂隙面,边坡岩体总体稳定性较好。     

新驿井田奥灰岩溶裂隙含水层特征分析

在分析钻孔岩芯及水文观测孔资料基础上,从奥灰岩溶发育形态、富水性、水位动态变化三方面对新驿井田奥灰含水层进行系统研究,结果表明奥灰岩溶主要发育在奥灰顶部200 m岩层内,以溶孔和溶蚀裂隙为主,局部见孔洞,富水性情况区域差异性大,分布不均。奥灰岩溶水主要接受降水及第四系裂隙水补给,北东南西方向补给强,西北方向补给弱,岩溶水地下径流强,是下组煤开采过程中主要含水层。     

岩溶陷落柱成因分布规律浅析

论文介绍了任楼煤矿在通过多种勘查手段对任楼井田已有岩溶陷落柱进行探查和分析,查明了陷落柱发育的基本特征。根据岩溶陷落柱成因分布的一般规律,通过对其形成机理即奥灰强径流带和节理裂隙发育密集带的分析,初步预测了该井田有发育隐伏导水岩溶陷落柱可能性较大的区域,对该矿以后有针对性地查找和防治陷落柱有一定的指导意义。     

岩块裂隙对溶蚀速率的影响研究

通过对秦皇岛柳江盆地的灰岩岩溶区的考察,基本上掌握了亮甲山、砂锅店、马家峪等地的构造裂隙与岩溶发育情况。亮甲山灰岩的岩溶作用较弱;砂锅店附近的构造裂隙发育,灰岩溶蚀作用强烈;马家峪一带的灰岩发育受到北西向的断层影响,岩溶作用也较为强烈,地表岩溶较发育。采取岩石样品进行室内试验,通过岩石压力机对岩石试样施加不同压力使岩石裂隙不同程度张开,通过饱和吸水率试验确定岩石孔隙张开情况,然后进行溶蚀试验,通过质量损失率判断溶蚀情况。     

潞安矿区奥陶系岩溶演化主控因素分析

通过野外调查、室内实验与钻探资料对比分析对潞安矿区奥陶系岩溶演化主控因子特征进行研究.结果表明:1) 加里东-海西期老岩溶形成在奥陶系顶部的峰峰组内;新构造运动期新岩溶只发育在裸露区-浅埋区和新断裂带上,形成多层水平岩溶洞穴.2) 中奥陶统存在3个韵律结构使浅部新岩溶发育产生强弱相间的层控现象;石膏层的膏溶作用产生了膏溶角砾岩带、压碎岩带和裂隙带,是泥灰岩段成为裂隙岩溶含水段的主因.3) 浅部走向强径流带与贯穿深浅部的逆倾向弱径流带的共同作用,使CaCO3 ,MgCO3溶蚀区域很局限,新岩溶只在浅部与老岩溶叠加;中深部老岩溶和陷落柱处于沉淀充填状态.4) 新构造断裂带是矿区西部岩溶地下水获得浅层地下水越流补给的通道,也是弱富水区中强富水带.     

潞安矿区奥陶系岩溶演化主控因素分析

通过野外调查、室内实验与钻探资料对比分析对潞安矿区奥陶系岩溶演化主控因子特征进行研究.结果表明：1）加里东-海西期老岩溶形成在奥陶系顶部的峰峰组内;新构造运动期新岩溶只发育在裸露区-浅埋区和新断裂带上,形成多层水平岩溶洞穴.2）中奥陶统存在3个韵律结构使浅部新岩溶发育产生强弱相间的层控现象;石膏层的膏溶作用产生了膏溶角砾岩带、压碎岩带和裂隙带,是泥灰岩段成为裂隙岩溶含水段的主因.3）浅部走向强径流带与贯穿深浅部的逆倾向弱径流带的共同作用,使CaCO3,MgCO3溶蚀区域很局限,新岩溶只在浅部与老岩溶叠加;中深部老岩溶和陷落柱处于沉淀充填状态.4）新构造断裂带是矿区西部岩溶地下水获得浅层地下水越流补给的通道,也是弱富水区中强富水带.     

基于微观孔隙结构的陷落柱突水危险性评价

为研究陷落柱能否导通煤层底板岩溶强含水层发生突水,从微观岩石学角度,以太原古交镇城底矿陷落柱为例,采用压汞试验和扫描电镜等手段对陷落柱充填物孔隙结构和溶蚀情况等进行研究,结果表明陷落柱柱体内充填物岩样孔隙度0.640%~3.830%,平均孔隙直径1.620 8~21.6716μm,其中多以微孔和超微孔为主。陷落柱中有大量的裂隙被方解石脉充填,方解石晶体个别有溶蚀现象,溶蚀较轻微,溶孔溶隙直径大都远小于10μm,这些微溶孔溶隙在目前的地应力下不具有导水性。     

基于岩爆发生条件的原岩应力反分析方法

岩体中存在大量的微裂纹,岩爆发生时,塑性损伤区内微裂纹扩展生成宏观裂隙,从而有岩块脱离并崩出。通过测定崩出岩块的厚度,估算出塑性损伤区深度。统计多个巷道发生岩爆时崩落最大岩块厚度、巷道半径和塑性区半径,得到崩落岩块厚度与塑性损伤区深度的比值k0的关系式。根据损伤力学和极值点失稳理论,对圆形洞室岩爆进行解析分析,进而对岩爆的解析解做了进一步简化,可通过简单的测量岩爆时巷道半径,岩石的相关参数,快速反算出原岩应力的大小,从而形成一种新的原岩应力反分析方法。此方法计算岩爆远场应力值与已有原岩应力实测值基本一致,对发生岩爆的远场应力分析具有参考价值。     

高密度电阻率法的试验研究与应用

高密度电阻率法以岩土导电性差异为基础,采用阵列勘探的方法技术,一次观测可完成剖面二维勘探过程,且观测的数据可靠,异常反映明显,获得的地质信息丰富。通过模型试验和工程实例分析表明,高密度电阻率法在寻找地下洞穴、地裂缝以及堤坝隐患等方面具有良好的勘探效果和应用前景。     

石碌铁矿北一采区露天转地下开采沉陷机理研究

露天转地下开采过程伴随着强烈的岩体移动及变形特征,引发开采沉陷问题,是露天转地下矿山安全管理方面的重点研究内容。以海南石碌铁矿北一采区为研究对象,采用FLAC3D数值模拟方法,建立考虑开采扰动的露天转地下力学分析模型,分析不同开采阶段下采区围岩、边坡岩体及地表岩层的位移、应力分布特征,根据塑性区变化特征和现场地表塌陷现象,揭示露天转地下开采沉陷机理。研究表明：边坡岩体中最大拉应力区主要集中在采场回采区与坡顶区域,并随着开采深度增加持续扩展,这将降低岩体稳定性。开采扰动下北帮、西帮处的边坡整体位移值相对较小,南帮东部、东帮至小英山区域岩体位移值随着开采深度增加而显著增大,尤其在开采-90 m至-105 m时,位移值急剧增加。塑性区主要出现在回采区围岩和东帮上方坡面及其部分坡顶后方区域。回采区围岩的塌陷进一步引起了崩落区和变形区岩体位移,沿塑性区边缘形成采坑裂缝,小英山后方区域拉伸破坏进而形成地表拉伸型裂缝,坡脚沉陷及岩体裂隙发育造成东帮边坡滑坡。整体上看,露天转地下工况下开采沉陷表现出强烈的向坡体临空面方向的水平位移特征。     

我国采动地裂缝形成机理研究进展

煤矿区采动地裂缝可对岩土工程的稳定及土地生态安全造成严重威胁,研究其形成机理有助于实现矿区资源与环境协调开发。根据采动地裂缝的力学成因进行分类,系统梳理了不同类型采动地裂缝形成机理研究进展,分析了采动地裂缝的影响因素与研究方法,讨论了相关的关键科学问题。分析认为,岩层破断与表土层形变过程尤其是基岩与松散层接触面的应力-应变机制、动态地裂缝多周期形成机理、顾及多因素耦合影响效应的力学模型构建、多技术手段的综合运用、深部开采与生态脆弱矿区高强度开采以及煤炭开采新技术引起的地裂缝形成机理等将是未来研究的难点与发展趋势。     

西部典型矿区弱胶结地层岩石的物理力学性能特征

西部矿区弱胶结岩层与中东部矿区岩层力学性能之间的差别认识不清是导致西部矿区开采过程中灾害性事故频发的根本原因。通过现场调研、理论分析、实验室实验等方法,研究了我国煤矿区弱胶结地层地域分布规律,选取新疆矿区大井南一井和苇子沟矿、鄂尔多斯矿区的营盘壕矿、大海则矿、陶忽图矿、高头窑矿等6对典型矿井岩石物理力学数据,分析了密度、孔隙率、含水率、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角、泊松比等参数随埋深变化规律。现场采集了红庆河煤矿的砂质泥岩进行了崩解实验。研究结果表明:弱胶结地层主要分布在我国的新疆地区、鄂尔多斯盆地矿区、蒙东矿区,岩石成岩不充分,岩石强度普遍偏低,具有明显的松、散、弱的特性;西部矿区岩性主要为砂岩、砂质泥岩及泥岩,胶结物大多为泥质;岩石密度与埋深呈正相关,随埋深增加呈线性递增,岩石孔隙率、含水率与埋深呈负相关;岩石的弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力随埋深增加具有一定的线性递增关系;岩石的泊松比、内摩擦角与埋深无明显的相关性;实验发现弱胶结岩石遇水后具有强烈的崩解性,循环次数越多,崩解后的粒径越小越均匀,弱胶结岩石的强崩解性是导致西部矿区采场导水裂隙带高度增大的主要因素;弱胶结岩石强度普遍低于中东部同类岩石强度;建立岩石物理力学性能集合可进一步明确中西部岩石间差别。     

汝河堤下采煤影响评价及河堤治理

为了安全地开采汝河下煤层,根据平煤集团十三矿己一采区的地质采矿条件,采用概率积分法对11071工作面进行了开采沉陷预计．并根据预计结果分析了开采对汝河堤造成的影响,阐明了开采引起地表和堤防裂缝的发育规律及此区域地表裂缝的极限发育深度确定了裂缝治理范围,并提出了汝河堤治理方案,对汝河下安全开采具有重要意义。     

卸压爆破下岩体损伤模拟研究

深部矿床应力集中区易诱导岩爆等地质灾害,利用卸压爆破法将应力集中区多余的能量释放,使整个能量体系达到动态平衡,实现高应力向深部岩体转移,围岩应力重新分布,继而达到防治岩爆的效果。为研究深部初始地应力场对卸压爆破效果的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件分别模拟3种开采深度条件下岩体卸压爆破过程。结果表明,开采深度由1 000 m增加到3 000 m 时,卸压爆破损伤范围变化较为显著,随初始地应力进一步加大,地应力对卸压爆破损伤抑制作用进一步加剧,导致爆炸应力波和爆生气体所形成的损伤区体积逐渐缩小,呈非单调变化;岩体卸压爆破损伤类型由拉伸破坏逐渐转向为剪切破坏,地应力对拉伸破坏起进一步抑制作用,对剪切破坏起到促进作用。结果对深部矿体卸压爆破设计具有理论指导意义。     

复杂地层中深孔爆破盲炮产生的原因及预防措施

贵州六盘水红桥新区工业园区是典型的喀斯特溶岩地质地貌，岩层积水、溶洞多且存在很多裂缝，在前期的工程爆破中经常出现局部盲炮现象。结合工程实践所出现盲炮的原因进行分析和总结，同时提出了预防措施。按照所提出的预防措施进行爆破作业，爆后盲炮率明显降低,可见这些措施是切实可行的。     

不同围压下花岗岩破裂机制及形状效应的离散元研究

在花岗岩地层中开挖隧道时会引起围岩的变形破坏,多表现为岩爆、板裂、塌方等形式,通过室内单轴和三轴压缩试验能得到花岗岩的宏观力学参数及其渐进破坏机制。室内岩石试验可以从宏观角度分析花岗岩的破坏本质,而通过PFC2D离散元软件模拟室内单轴及三轴试验,则可以从微观方向研究分析花岗岩的破坏过程。本文以港珠澳大桥连接线南湾隧道工程为背景,综合采用室内岩石力学试验和离散元数值模拟方法,从宏观、微观两种角度对不同围压条件下花岗岩的宏细观力学参数、破裂机制及其形状效应进行了对比分析,全面的研究分析了花岗岩的变形破坏本质。研究结果表明:①数值模拟与室内试验所得的结果,无论是宏观力学参数还是最终破坏形态均较为接近;随着围压的增大,岩石的峰值强度增加、弹性模量基本不变;随着试件长径比L/D增大,岩石峰值强度减小、弹性模量增大。②采用基于相对轴向应变和单位面积裂隙数量的统计方法,能更加合理分析岩石微观渐进破裂机制;随着试件长径比L/D增大,岩石最终破坏形态逐渐从张拉破坏转变为剪切破坏;当L/D=1.0时单位面积内最终裂纹数量最大,当L/D=2.0时剪切裂纹所占比例最大。③随着岩石试件长径比L/D的增大,其峰值强度有所减小且受围压影响明显,弹性模量也明显的增大但与围压的关系不显著。④通过分析裂隙数量与应变关系可知,在不同围压条件下,岩石内部裂隙数量随着轴向变形的增加呈现"S"型曲线增长,当轴向变形接近峰值应变时裂隙出现突变增长,且仅当围压较小时最终裂隙数量趋于收敛。⑤随着试件长径比L/D的增大,岩石破坏时单位面积内裂隙数量逐渐减少,且减小速度增快。总的来说,岩石试样的形状改变对花岗岩的整体峰值强度和弹性模量有着明显的影响,因此,室内试验中应合理设计岩石试样的形状,以获取准确的岩石强度和力学参数。     

陕北浅埋煤层砂土基型矿区保水开采方法研究

在浅埋煤层砂土基型矿区实现保水开采,关键在于煤层开采后含水层和导水裂隙带之间有达到厚度要求的隔水保护层.采用开采损害学中的地表移动变形和采动岩体内部移动变形预计的方法,考虑覆岩中隔水黏土层的膨胀性计算浅埋煤层砂土基型矿区开采后隔水土层中裂隙的破坏深度,同时借鉴相似模拟实验确定导水裂隙带的发育高度,最后计算采高不同时2种裂隙之间的隔水保护层厚度,如果隔水保护层厚度满足规定要求就可以实现保水开采,从而确定砂土基型矿区保水开采的合理开采方法.以榆树湾煤矿20102上工作面开采为例,计算结果表明:5m分层开采可以实现保水开采,放顶煤一次采全高不能实现保水开采.现场开采实践和相似模拟实验验证了该方法的正确性.