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导水裂隙带高度的确定对松散承压含水层下煤矿安全开采和矿区生态环境保护具有重要意义。以往根据塑性区判断导水裂隙带范围的数值模拟方法不能完全反映覆岩的破断机制。为了更准确地预测导水裂隙带发育高度,应用断裂力学方法,将裂纹尖端K场区内的应力强度因子断裂判据与摩尔-库伦屈服准则结合,提出了原生裂隙存在时的岩石断裂准则。利用自仿射分形模型建立起原生裂隙场分布,并通过有限元分析软件COMSOL Multiphysics将原生裂隙场和岩石断裂准则应用到导水裂隙带发育的数值模拟中,对淮北煤田青东煤矿的839工作面开采进行了模拟计算。结果显示,考虑原生裂隙时,导水裂隙带在贯通后高度达到92.5 m。与传统数值模拟和经验公式法相比,考虑原生裂隙的模拟结果与现场测量结果更为接近。这说明,采用自仿射分形模型所生成的裂隙场可以较好地模拟岩体内复杂而无序的原生裂隙分布,且与传统数值模拟和经验公式法相比,考虑原生裂隙的模拟方法能够更好地反映导水裂隙带的发育规律。 相似文献
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酒泉盆地南缘老君庙构造带应力场数值模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
老君庙构造带处于酒泉盆地南缘新生代前陆冲断带上,纵向上,叠置于早白垩世断陷盆地的南部隆起和石大凹陷之上。利用构造应力场数值模拟计算,分别对酒泉盆地南缘山前冲断带的老君庙构造带新生代平面断裂系统及老君庙构造带西段北东向地质剖面进行应力场分析。通过与油气分布区域的对比,得出了以下结论:应力场数值模拟X方向位移场显示构造带西侧的断层具有左行走滑性质,构造带中部以逆冲为主,东部断层位移具有右行走滑的性质;Y方向位移场显示断层位移具有左行走滑性质。老君庙构造带上高应力区中所圈闭的低应力区是油气聚集最有利的区域,应该把这些应力圈闭区域作为油气勘探的重点,如庙西背斜、老君庙推覆体中盘、下盘以及老君庙背斜翼部等低应力圈闭区。 相似文献
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宁夏石嘴山矿区位于西部黄河流域,其煤矿采空区沉陷导致地表生态和环境问题频发,对其采煤沉陷分析将对西部黄河流域煤矿区的环境修复有一定的积极作用。为研究缓倾斜煤层采空区围岩应力与位移场演化特征,以宁夏石嘴山矿区为对象,基于FLAC3D数值模拟软件,建立缓斜煤层开采三维数值模型,计算分析采空区围岩应力、塑性区及位移变化规律,并基于两时相DEM叠加统计分析地表位移变化,与数值模拟结果进行相互验证。结果表明:地下开采引起应力重分布,采空区顶板及煤柱出现明显的应力集中现象,最大主应力呈现从煤层顶板向地表递减的变化趋势;越靠近采空区顶部的岩层垂直位移越大,随着远离采空区逐渐减少,开采完成后地表垂直位移最大值约12 m;随着采空区面积的不断增大,采空区四周及角隅处塑性区逐步延伸扩大,且以剪切破坏为主;地面沉陷盆地不对称,2个沉降中心均发生在沉陷盆地中部且偏下山方向,下山方向比上山方向影响范围更大;数值模拟计算的沉降量与两时相DEM叠加统计分析的变化量结果及趋势基本一致,研究成果可为煤炭安全开采提供参考依据,为地表沉降监测提供新方法。 相似文献
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发生于2006年9月11日的南京石膏矿特大突水灾害不仅改变了矿区及外围的地下水流场, 并引发了矿区地面沉降变形, 对地表附属物产生了一定的破坏作用, 造成了包括矿山关闭在内的巨大财产损失。南京石膏矿涉及典型的深部矿山地质工程问题, 影响地下开采稳定、矿山灾害和环境问题的主要因素是矿体及围岩的岩性结构及岩体结构构造, 特别是断裂构造及其影响带裂隙发育情况、富水性、导水率。围岩的岩溶强烈富水带的存在是矿坑突水的直接水源; 矿体的软岩特性、矿山开采扰动使采场周围的应力场重新分布、开采对断裂构造及裂隙带等结构体的活化作用都加剧了突水灾害的发生。 相似文献
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采用相似模型试验和数值模拟相结合的方式,分析了奥陶系石灰岩推覆体含水层下煤层开采的覆岩破坏及地表沉陷 特征。经验公式计算,相似模型试验和数值模拟的对比分析表明：该特殊地质条件下,不考虑渗流场影响时,垮落带高度 为采厚的2.2~4.5倍,导水裂隙带高度为采厚的14.0~19.1倍;渗流场的存在使导水裂隙带及垮落带高度增加,此时垮采比为 4.8,裂采比为20.6。因此,从偏安全的角度考虑,煤层的实际开采过程应考虑渗流场的影响,以渗流场-应力场耦合作用 下的导水裂隙带高度作为安全煤（岩）柱合理留设的依据。 相似文献
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煤炭采出后,采空区中仍蕴藏着丰富的煤层气资源,其资源评价与开发利用具有环保和资源双重意义。近几年来,在山西晋城、西山和阳泉等矿区开展了地面钻井抽采采空区煤层气的积极探索,但在采空区煤层气地面开发过程中,往往因煤矿采空区积水、上覆岩层承压涌水等原因,导致地面钻井不产气或抽采气量低。以山西晋城岳城矿为例,研究不同采煤工艺下的采空区煤层气赋存特征、采空区积水和采空区裂隙带岩层渗透率对采空区煤层气地面开发的影响,提出采空区井布置原则和抽采技术,为解决三开空气钻进过程中岩粉进入裂隙带堵塞采空区煤层气运移通道问题,探索用水力冲孔方法提高采空区裂隙带岩层渗透率方面的应用。研究表明,煤矿采空区井布井原则:(1) 采空区井应布置在采空区积水区域之外;(2) 针对房柱式采煤形成的采空区空间形态,采空区井应避开保护煤柱最终完钻至采空区空间内;针对长臂式垮落法采煤形成的采空区空间形态,采空区井最优钻井区域为“O”形圈边界连线和采场边界之间靠近终采线一侧。研发了一种煤矿采空区井排水采气一体化抽采系统,该抽采系统实现了采空区井底积水抽排和煤层气抽采同步进行,解决了采空区上覆岩层承压涌水造成煤层气产量下降问题,抽采系统优化前后采空区井煤层气抽采量增加33.3%。探索性地将水力冲孔运用于解决钻井岩屑造成的采空区裂隙带岩层渗透率下降问题,工程试验结果表明,水力冲孔改造前后采空区井日均抽采量最高增长率为11.30%,提出了采用泡沫欠平衡钻井技术解决钻井岩粉侵入采空区裂隙带的建议。 相似文献
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本文利用新的有限元方法研究了铲状正断层带在非均匀应力场下错动引起的位移场和应力场。研究发现：① 铲状正断层错动引起的断层面上的最大错距不是发生在地表,而是发生地表下面断层的中部;② 地表面最大水平位移和垂直位移都不是发生在地表断层上,而是发生在偏离断层一定距离的地方;③ 铲状正断层错动会在地表附近产生两个破裂区,一个在地表断层附近,一个在远离断层的上盘地表附近,这两个区与野外观测到的次生正断层区一致;④ 断层错动的应力降在断层内不是均匀的,最大值也是位于断层中部。 相似文献
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淮南煤田煤层气成藏动力学系统的机制与地质模型研究 总被引：4，自引：0，他引：4
淮南煤田由次生生物成因和热成因气组成的混合型煤层气藏,受各种地质和水文地质条件的影响和控制。本文通过热流场和地温场、古构造应力场和原地应力场以及地下水动力场的系统分析,探讨了煤层气成藏动力学系统的形成机制,进而提出了相应的成藏地质模型。淮南煤田的煤层气藏虽然属向斜式(或盆心)聚气模型,但是,该模型强调,作为附加气源的次生生物气的补充,成藏动力学系统演化、构造样式和能量场的耦合关系,是混合型煤层气富集成藏的主因。 相似文献
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浅埋采空区下远距离煤层开采覆岩破坏直接影响本煤层工作面安全开采和上覆采空区稳定性。针对神东矿区大柳塔煤矿开采实际,采用相似模拟试验、数值计算和现场实测方法研究了2-2煤采空区下伏的5-2煤层开采覆岩运动及裂隙发育规律。研究结果表明,大柳塔煤矿5-2煤层一次采全高开采,覆岩裂隙带贯穿层间岩层导通2-2煤采空区,层间岩层的破断会诱发上覆岩层大面积垮落,工作面出现强烈的矿压显现,同时加剧了上覆采空区围岩结构失稳及地表沉陷。现场实测也表明大柳塔煤矿5-2煤层大采高开采覆岩破坏高度137. 32 m,裂采比20. 2,与模拟结果一致。这些成果可以为大柳塔矿5-2煤层工作面安全开采提供理论依据。 相似文献
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通过系统收集矿区地质及水文地质资料,采用FLAC~(3D)数值模拟方法,分析了矿区内主采煤层二2煤底板突水机理。研究表明,永城矿区灰岩突水特征与华北各大水矿区截然不同,绝大部分与隔水层厚度不够或断层无关,而属原生裂隙导水。其突水方式分为连接裂隙突水和递进导升突水。对连接裂隙突水进行了模拟研究,认为其突水机理为:在采空区或巷道底部竖直向上的压力和强大的灰岩水压力下,裂隙张开或扩张,从而导致灰岩突水,形成开放裂隙突水或闭合引张裂隙突水。 相似文献
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研究区内历史上存在强烈的以采煤为主的采矿活动,形成了大规模的采空塌陷,为了集约用地和防灾减灾,运用理论分析、定量计算及现场观测相结合的技术路线,根据“三带”理论对采空区波及地表的影响程度和地表移动的范围定性定量评价,应用应力分析法对场区进行稳定性分析。结果表明：该区大部分采空区基本稳定,目前可能处于残余变形阶段,地表处于相对稳定状态,残余变形在建筑物可承受范围之内;浅部采空区存在未完全塌实区,在地表建筑物荷载、地震及地下水等因素的影响下,仍存在二次活化的可能;中南部深部老采空区均超过5a,其“活化”是比较平稳和长期的过程,一般对地表的影响是较小的和缓慢的沉降,其不均衡沉降量是有限的;中南部存在原开滦矾土矿,采矿方式为洞采,赋存深度较浅,在地表建筑物荷载的作用下极易发生塌陷而发生“活化”,危险性大。针对不同的区域和“活化”类型,提出相应的防治措施,对于建设场地地基稳定性评价工作具有一定的参考价值。 相似文献
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莺歌海盆地DF1-1底辟断裂系统及其对天然气成藏的控制 总被引：4，自引：1，他引：4
莺歌海盆地的巨厚充填，高地温梯度及大规模的超压流体活动等特殊的地质背景，造就了DF1－1底辟构造的独特性，其内天然气的总体特征与底辟区的断裂系统存在着密切的联系。底辟区内的超压流体活动使其上覆地层产生众多的断裂和裂缝。这些垂向上的断裂和裂隙既构成了异常压力体系能量释放的主要通道。同时也形成了天然气运多的垂向输导体系。在断裂开启过程中上升的活动流体主要取决于断裂下延的深度及断裂上延所连通的中深一浅层的渗透性砂体，因此由断裂与砂体的相互配置所构成的输导体系在DF1－1气田的成藏中起着重要的作用。根据DF1－1的成藏特点，强调断裂系统与天然气运聚的相互促进关系，建立了断裂系统与天然气成藏关系模式。 相似文献
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四川盆地及其周缘奥陶系五峰组志留系龙马溪组页岩气富集主控因素分析 总被引：1，自引：0，他引：1
四川盆地及周缘地区奥陶系五峰组志留系龙马溪组页岩气富集主控因素包括：(1)特殊的古环境所形成的优质页岩是富集的基础。四川盆地及其周缘在五峰组和龙马溪组沉积时期,在弱挤压背景下发生了陆内拗陷沉降,奥陶纪末期冰期后全球性海平面快速上升,形成了较大规模的深水陆棚环境,为低等生物的大规模繁殖提供了有利条件,闭塞的海湾背景,为有机质的保存提供了有利的地球化学环境,欠补偿状态导致了地层中的高有机质含量。特殊生物类型所形成的大量有机硅,使成岩早期就形成了具有较强抗压实能力的岩石骨架,为早期生成原油的滞留提供了良好的空间,也为后期油向气转化时形成并保持大量的有机质孔奠定了物质基础。(2)有机质孔和特殊裂缝是页岩气富集的重要保障。有机碳含量高的优质页岩,有机质孔也发育较多,页岩的含气量大,游离气所占的比例更高。特殊裂缝主要指页岩层理缝和小尺度裂缝。在层理面堆积的笔石和藻类等成烃生物促进了这类层理缝的发育。小尺度裂缝提高了页岩自身的储集空间和渗流能力,有利于页岩气的聚集和成藏。(3)适度抬升状态下的有效保存是富集的关键。构造变形和抬升剥蚀是一把双刃剑。如果变形与抬升剥蚀作用太强,地层的封闭保存系统会破坏,导致不论是常规还是非常规的油气系统完全或者部分失效。因抬升产生微裂缝但没有出现大的穿层裂缝或断裂,即表现为一种“裂而不破”的状态是最理想的。远离断裂尤其是通天断裂、具有一定埋深且地层平缓的地区页岩气保存条件良好。四川盆地内与周缘地区保存条件的差异,主要是由于燕山中期运动所控制的构造变形、沉降沉积与抬升剥蚀作用的差异性所决定的。四川盆地及周缘地区奥陶系五峰组志留系龙马溪组页岩气有利富集区是位于富有机质黑色页岩厚度较大的深水陆棚沉积中心区、有机孔和微裂缝或页理发育的层段以及燕山期抬升时间晚且喜山期抬升幅度小区带所叠合的区域。 相似文献
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松辽盆地长岭断陷烃类气藏的分布主要受烃源岩分布和断裂发育特征两种因素控制。早期气藏的形成主要受控于烃源岩的分布,形成的是原生气藏;晚期气藏的形成主要是因为有沟通气源(沙河子组和营城组烃源岩)和圈闭的断裂作为油气运移的通道,形成的是次生气藏。目前已发现的主要含气构造(哈尔金、大老爷府及双坨子构造)在营城组末期已见雏形,大多数构造定型于嫩江末期,含气构造形成时间早于主生烃时间。伏龙泉构造形成于嫩江时期,定型于古近纪末期。烃类气藏主要形成于青山口—嫩江时期。营城组火山岩和登娄库—泉头组一、二段的碎屑岩储集层是未来烃类气勘探的主要目标。 相似文献
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为了研究南堡凹陷南堡1号馆三段火山岩盖层上下油气分布规律,在馆三段火山岩盖层及其内油气渗漏断裂发育及分布特征研究的基础上,通过对馆三段火山岩盖层断接厚度与其封油气所需最小断接厚度相对大小的比较和对油气渗漏断裂凸面脊的确定,预测了南堡1号构造馆三段断盖配置油气渗漏部位;并结合油气分布,对断盖配置油气渗漏部位对油气成藏与分布的控制作用进行了研究。结果表明,南堡1号构造馆三段断盖配置发育10处油气渗漏部位,其中：F2及分支断裂油气渗漏部位最发育,有3处油气渗漏部位;其次是F1、F6断裂,有2处油气渗漏部位;F3、F4、F5和F7断裂仅各发育1处油气渗漏部位。这些油气渗漏部位及附近有利于下伏东一段油气在上覆馆三段之上聚集成藏,应是造成南堡1-1断鼻、南堡1-3断块和南堡1-5断鼻北部油区油气既可以分布在下伏东一段又可分布在馆三段之上,而南堡1-5断鼻南部油气仅分布在下伏东一段的根本原因。 相似文献
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为了研究含油气盆地断裂发育区油气分布规律,在确定油气沿活动期和静止期断裂穿过泥岩盖层发生渗滤散失机理的基础上,针对油气沿活动期和静止期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失的地质条件及识别方法进行了研究。研究结果表明：油气沿活动期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失所需的地质条件是活动期断裂在盖层内上下连接分布,作为油气穿过泥岩盖层的输导通道;油气沿静止期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失所需的地质条件是下伏储层油气剩余压力大于断层岩排替压力。通过比较泥岩盖层断接厚度与油气沿活动期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失所需最小断接厚度的相对大小和下伏储层剩余压力与断层岩排替压力的相对大小,分别建立了油气是否沿活动期断裂和静止期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失的识别方法,并将其应用于渤海湾盆地南堡凹陷南堡5号构造天然气能否通过活动期和静止期NP5 2断裂穿过东二段泥岩盖层渗滤散失的识别。结果表明：在断裂活动期,仅在L2和L8测线处天然气可以沿着NP5 2断裂穿过东二段泥岩盖层渗滤散失,其余测线处(L1、L3、L4、L5、L6、L7、L9)则不能;但是在断裂静止期,天然气不能沿NP5 2断裂穿过东二段泥岩盖层渗滤散失,与目前南堡5号构造东二段泥岩盖层之下已发现的天然气分布相吻合,表明这2种方法分别用于识别油气是否通过静止期断裂和活动期断裂穿过泥岩盖层渗滤散失是可行的。 相似文献
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辽河油田欧利坨子潜火山岩及其成藏机制 总被引：12，自引：1，他引：12
辽河油田欧利坨子油气的主要储集岩为侵位于沙三期烃源岩中的岩镰状潜火山侵入体。在岩浆侵位过程中，由于侵入体中挥发份的逸出并在岩体顶部聚集，于冷凝壳下发生“隐爆作用”，在冷凝壳内形成隐爆角砾岩砾间缝，在隐爆角砾岩附近震碎带形成网状型缝；由于岩浆上拱力，在岩体顶部冷凝壳内形成垂直向裂缝；岩体的冷凝收缩还形成了大量张性微裂缝。油气通过连通烃源岩与岩体的构造裂缝由下方烃源岩进入岩体上部裂隙系统，形成了工业型油气藏。 相似文献
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With hard roof conditions and the influence of side and front abutment pressures, pressure bump and large deformations periodically occur in the advanced support area of longwall face gob-side gateroads. To control the strong strata behaviours in gob-side gateroads, “directional hydraulic fracturing, to cut off the roof hanging over the adjacent gob area, and pre-fracturing of the roof, located behind the working face being extracted,” are performed. The directional initiation of hydraulic fracturing is controlled by pre-slotting, and this action guides the propagation of hydraulic fractures in three-dimensional space. The oriented fractures meet engineering requirements by cooperating with both the in situ ground stresses and the mining-induced stresses, as well as the technology of hydraulic fracturing. In field applications, hydraulic fracturing has proven to be a viable option for weakening hard roofs, destressing the side and front abutment pressures at the mining face and also transferring in situ and mining-induced stresses. Successful field tests in the Tongxin coal mine, Datong district, as well as other coal mines, show that hydraulic fracturing in both a hanging roof over an adjacent gob area and in the gob area behind the advancing working face controls the behaviour of strong strata material on the gob-side of gateroads in longwall mining and also guarantees safe extraction at the working face. 相似文献