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采后覆岩力学状态与顶板事故、顶板水害等直接相关,有必要对采后覆岩结构进行深入研究。提出了覆岩结构“新四带”模型:垮落带、裂隙带、基岩离层带、松散冲积层带。结合前人的“三带”模型、“四带”模型进行了空间上对比分析,厘清了3种分带模型的空间关系。重点从覆岩内含水层水位受采动影响、光纤探测、顶板淋水现象等几个方面探讨了“新四带”模型的科学性,得出煤层上覆基岩内任何层段都可能产生离层裂隙(达到一定宏观尺度时称为离层空间)的结论。“三带”主要用来校核采煤支架的额定工作阻力以及指导防隔水煤(岩)柱的设计;“四带”可在一定程度上指导离层带注浆工程实践,但存在井下溃浆安全风险以及弱化“三带”原有工程价值的缺点;“新四带”传承了“三带”的工程意义,同时可有效指导顶板离层水害的防治。 相似文献
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陕北榆神矿区煤层开采面临顶板水害防治与水资源协同保护技术需求,根据材料力学、断裂力学相关理论,以及不同覆岩类型的采动裂隙带统计成果,提出基于预裂–注浆改性(P-G)的煤层顶板失水控制技术思路,其基本原理为通过压裂工艺将连续性好的基岩层压裂成非连续性岩层,削弱采动导水裂隙在坚硬岩层中向上扩展的“尖端效应”,抑制导水裂隙发育高度。再采用黏土类软弱注浆材料将岩层改性为相对软弱的岩层,起到抑制导水裂隙带向上发育与降低上覆岩层导水能力的双重作用,从而实现煤层顶板含水层失水控制。本文以陕北能源基地榆神矿区为对象,提出以采煤工作面地质与水文地质条件分析,采煤工作面顶板含水层涌(失)水模式识别,P-G模式、层位与时间确定,顶板岩层水平孔水力压裂与注浆改性为主要思路,对榆神矿区采煤工作面顶板含水层失水控制方法进行了探讨,为我国陕北能源基地榆神矿区顶板水害防治和水资源协同保护技术实践提供一定的借鉴。 相似文献
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杨伦 《中国地质灾害与防治学报》2006,17(1):102-104,123
20a前在抚顺老虎台煤矿512采区进行的我国首例离层注浆减沉试验为探索煤矿可持续开采技术提供了宝贵经验。试验采区地表下沉比预计小的真正原因是采空区密实水砂充填(充满率为70%~85%),覆岩中巨厚绿色页岩层遇水碎胀(碎胀率为185%)和大采深极不充分采动(采动程度系数为0.14)。离层注浆主要起到了使绿色页岩层碎胀的作用,而留在覆岩离层中的粉煤灰量极少(只占煤炭采出体积的3%)难以起到减沉作用。试验结果说明该技术在缓沉方面比减沉更有效。 相似文献
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Hongjie Li Qingtong Chen Zongyun Shu Ling Li Yongchao Zhang 《Environmental Earth Sciences》2018,77(22):759
Bed separation can occur in overlying strata, especially in hard and soft interbedded roof strata. If these strata prone to form bed separation are rich aquifers, water can accumulate into bed separation and maybe cause a serious water hazard under the condition of water inflow passages existence. Therefore, studying these types of roof water inrush mechanisms, forecasting roof water inrush, and formulating preventive and control measures in advance are extremely important to a mine. In this paper, we takes the typical case of water inrush in the workface number 1121 at Hongliu coal mine as an example, and study the mechanism of water inrush in detail. Primarily, field drilling with water leakage and color TV observations showed that the maximum height of the water conducting fractured zone was 12.50 times the thickness of the coal seams, which spread to the overlying coarse-grained sandstone aquifer. Secondly, the numerical simulation indicated that bed separation storage space was prone to form under the combination of coarse-grained sandstone and mudstone geological structure. The detection using UWTEM revealed that the groundwater accumulated in this bed separation and formed a water bag (bed separation water). When the water bag reached a certain degree, water bursting happened with the main roof collapsing. Finally, prevention, effective drainage methods, and successful experiences with bed separation water have been summarized, and it will have a major significance to coal mines suffering from bed separation water inrush. 相似文献
5.
硬厚覆岩的破断与结构将发生显著的变化。针对汝箕沟煤矿二2煤层上覆厚层石英砂岩条件,采用现场实测、数值模拟、理论分析及现场试验等方法,研究了硬厚覆岩裂隙发育特征、破断运动、矿压显现特征及断顶控制技术,为硬厚覆岩工作面灾害防治提供了依据。研究表明,硬厚石英砂岩的微观结构致密完整,呈现大面积悬空、大步距破断运动,引起强烈的支架动载,甚至导致工作面风流逆转、沟通上部采空区隐形火区;硬厚岩层破断运移后产生明显的离层空间,并在开切眼上部和工作面上部及采空区中部形成覆岩主裂隙带,且发育高度大于经验计算数值,甚至与上方采空区沟通诱发灾害;实施开切眼深孔断顶爆破及降低工作面采高,有效缩短了硬厚岩层的初次破断步距,降低了支架动载及主裂隙带高度。 相似文献
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Weijian Yu Weijun Wang Genshui Wu Xianyang Yu Wenqing Peng 《Geotechnical and Geological Engineering》2017,35(5):1921-1931
Aiming at the construction and control problems of fractured rock mass when large section inclined shaft through goaf in this paper, and with the new digging belt conveyer incline shaft at No. 6 mine of Pingdingshan as the study subject, three zones of overlying strata in goaf and stability control of surrounding rock in incline shaft was studied. According to the actual mining situation and the engineering geological conditions, the methods of empirical formula and field tracking were used to determine the height of three zones of overlying strata and the length corresponding to the new digging belt conveyer incline shaft. At the same time, the mechanical characteristics of surrounding rock in caving zone analyzed by laboratory experiment. And the compacted conditions of rock strata in goaf with the Ding5–6 coal seam was obtained through the field, so that “rigid U steel arch+ pouring concrete” supporting scheme was put forward. In addition, the mechanics principle of U steel inverted arch was analyzed by mechanical theory, which finally determined the concrete support parameters and construction scheme for surrounding rock of incline shaft in caving zone. Through field practice and late monitoring, the result shown that the stability of surrounding rock was well controlled, and surrounding rock began to stabilize and its deformation rate was less than 1 mm/d in the stable stage of monitoring. 相似文献
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工作面回采过程中,覆岩破坏特征对于煤矿水灾害和瓦斯防治具有重要意义,为了进一步研究综放开采覆岩破坏特征。以山西某矿5.82m大采高工作面为试验面,采用分段注水、钻孔电视、地质雷达、微震监测探测覆岩破坏高度,对破坏过程进行了数值模拟研究,并对裂隙演化进行了相似模拟试验,同时对传统经验公式进行了修正,研究结果表明:综放开采垮落带发育高度为43.1m,断裂带发育高度为86.7m;垮落带、断裂带、导水断裂带各测试方法之间相差分别小于4.5%、7.1%、9.0%;工作面采动前,裂隙发育度低,而采动后,裂隙数量明显增多,发育度增加;近煤壁区域为裂隙聚集区,密度曲线呈“蛇”型分布;得到新的适合该矿地质条件下的覆岩导水断裂带发育高度经验公式。 相似文献
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薄基岩浅埋煤层覆岩破坏移动演化规律研究 总被引：10，自引：0，他引：10
以榆阳煤矿为研究基地,进行了地下水动力学参数、覆岩力学组合结构特征与基岩风化带的阻隔水特性试验。结果表明,风积沙层底部为强含水层;主采煤层上覆覆岩泥岩强度高于砂岩;砂岩孔隙率高,含水率大,抗压、抗拉强度比值高;泥岩和砂岩的黏土矿物含量低、具有典型的脆性易裂、抗扰动能力差和再生隔水能力弱等新的破坏移动特性,并通过多因素拟合,确立了薄基岩浅埋煤层覆岩采动破坏“两带”高度的动态变化特征,提出了长壁工作面开采防止突水溃砂的调控技术,成功应用于榆阳煤矿并实现绿色保水开采,为陕北榆神大煤田薄基岩浅埋煤层进一步推广高效开采技术和保护生态环境实现绿色保水开采奠定了基础。 相似文献
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离层水害严重影响煤矿安全,明确其突水致灾机理及防控技术的研究现状对促进煤矿安全生产具有重要作用。本文系统地总结论述了离层动态发育机制、突水致灾机理和突水预测预控技术3个方面的研究进展。离层随工作面推进过程呈现动态发育的特征,当某一层位离层具备密闭可持续的离层空间、补水通道、稳定的补给水源、突水通道这4个条件后即存在突水致灾的可能。进而,当离层存在上位高强度岩层破断产生的强冲击、离层积水产生的静水压、采场持续性回采活动的强扰动3个动力源中的一个(及以上)时,离层即发生涌突水。对离层水害的治理可从预防和预控两个角度入手,预防手段包括基于实用矿山压力理论、关键层理论构建离层发育层位预判模型及通过调整工作面推进速度和采高、运用绿色开采技术等减缓覆岩的运移和沉降,预控手段包括超前疏放水、钻孔截流、地面排水等。最后,指出了当前离层水害的研究过程中亟待攻克的难题,如积水探测技术不够精准、超前疏放水技术体系不够完善等,并展望了光纤探测技术、“地面+井下”抽疏(截)联动预控方法、一种无损采矿方法等防治离层水害的新方向。 相似文献
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近距离上保护层开采瓦斯运移规律数值分析 总被引：10，自引：1，他引：9
采动裂隙是瓦斯运移的通道,搞清瓦斯运移规律是瓦斯治理的前提。在考虑岩石动态破坏过程和含瓦斯煤岩渗流-应力-损伤耦合的基础上,结合平煤五矿实际地质条件和开采工艺,建立了数值计算模型,应用RFPA-Gas程序模拟了近距离上保护层采动顶底板岩层变形破坏、裂隙演化规律与瓦斯运移规律。模拟结果较好地再现了保护层开采过程中煤岩层应力变化、顶底板损伤及裂隙演化过程,得到了上覆岩层移动的“上三带”（冒落带、裂隙带和弯曲下沉带）和底板变形的“下两带”（底板变形破坏带和弹塑性变形带）。得到了被保护层瓦斯流量分布、瓦斯压力分布和透气系数的变化规律,卸压煤层瓦斯透气性增大了2 500倍,得到了煤壁下方压缩区和膨胀区之间的张剪瓦斯渗流通道,并将保护层底板压缩区和膨胀区的瓦斯渗流特征提炼出来：压缩区对应的是渗流减速减量区、膨胀区由卸压膨胀陡变区和卸压膨胀平稳区组成,分别对应着渗流急剧增速增量区和渗流平稳增量区。指出卸压膨胀陡变区是瓦斯突出危险区,为近距离保护层开采瓦斯治理指明了方向。实践表明,瓦斯治理效果显著。 相似文献
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从东濮凹陷蒸发岩系的地质特征出发,系统分析了膏盐岩对油气成藏诸要素的影响及其对油气分布的控制作用。研究结果表明,东濮凹陷烃源岩与膏盐岩共生,膏盐岩-砂泥岩过渡带烃源岩有机质丰度最高;膏盐岩发育区烃源岩有机质类型以Ⅱ1型和Ⅰ型为主;膏盐岩的高热导作用使盐上烃源岩生烃门限深度降低和盐下烃源岩过成熟门限深度增加,有效地扩大了生烃窗范围。膏盐层下部砂岩储层孔隙度相对正常压实地层而言整体偏大,且具有随深度增加表现为先增加后减小,孔隙度最大值出现在膏盐层下部一定距离内。膏盐层不仅对油气具有很强的封堵能力,而且易于形成盐下、盐间、盐上及盐岩边缘等多种圈闭类型。膏盐层厚值区形成的异常压力明显大于膏盐层边缘区,油气更易于在膏盐层的遮挡下向膏盐层边缘区运移。综合分析认为,东濮凹陷膏盐层边缘区不仅具有良好的供烃和圈闭条件,而且具备油气充注的通道和动力条件,是最有利的油气聚集区。 相似文献
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本文系统分析了岩盐单井水溶开采的特征, 应用弹性圆薄板理论对溶腔覆岩关键层进行分析, 推导出了溶腔覆岩层下沉变形微分方程和溶腔覆岩关键层上的载荷计算式, 并对溶腔覆岩关键层受力特征进行了分析, 推导了溶腔覆岩关键层初次破断距计算式, 建立了适用于岩盐单井水溶开采溶腔覆岩关键层判别的判据式, 是对以往关键层理论研究成果的补充, 为关键层理论应用于岩盐单井水溶开采溶腔覆岩移动规律研究打下了理论基础。最后, 对岩盐单井水溶开采覆岩控制研究内容和关键层理论在其中的应用思路进行了初步探讨。 相似文献
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目前已被广泛应用的煤矿开采的关键层理论对煤矿岩层控制提供了重要理论依据,并合理解释了煤矿开采矿压显现现象。该理论认为煤矿开采引起的岩层破断、失稳后形成的铰接结构控制了覆岩的运移规律,但其忽略了层与层之间剪应力对覆岩破断运移规律的影响。基于岩层间存在剪应力这一假设,建立了覆岩组合梁力学模型,获得了非均质组合梁剪应力理论解;提出了考虑层间剪应力的关键层判断步骤,并修正了煤矿开采关键层破断距的计算公式;研究认为关键层控制的上覆岩层并不一定同时随其破断;基于双层岩层开采模型,分析提出了柔性控制层概念：即关键层破断后起到类似关键层作用而控制上覆一层或几层岩层变形的一类岩层;进一步提出了柔性控制层的判别方式,探讨了柔性控制层对关键层复合破断和矿压显现规律的影响,分析认为柔性控制层的存在一定程度上减弱了周期来压强度并产生二次伴随来压现象;结合工程案例,验证了该假设的合理性。 相似文献
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为了研究岩溶山区地下采矿活动对上覆岩层及山体的变形影响,依托贵州纳雍普洒“8.28”特大崩滑案例,在现场地质调查的基础上,分析了纳雍普洒“8.28”崩塌体特征和山体变形发展过程,采用UDEC离散元数值方法研究了地下采动作用诱发强烈岩溶山体崩滑失稳过程及变形特征。结果表明:山体上部灰岩溶蚀强烈,形成众多裂隙和岩溶管道,在地下采动作用下经历了较长的变形发展过程;地下采动影响下,山体上覆岩层向采空区方向变形,并随着顶板岩层冒落,岩层变形显著增大;上覆岩层深大裂隙对山体变形有重要影响,上部岩层沿着裂隙向下形成沉降带,同时裂隙也得以扩展;崩塌区前缘岩体由于开挖卸荷,向坡外发生挤出变形,前缘阻滑力降低;随着采空区不断扩大,山体稳定性不断降低,最终山体整体溃屈,发生破坏。普洒崩滑模式为“山体后缘拉裂沉陷—裂隙扩展贯通—整体溃屈”。本研究为开展西南地区地下采动对岩溶坡体稳定性影响评价提供借鉴。 相似文献
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针对全断面隧道掘进机（TBM）开挖过程掌子面岩体软硬交替变化的特点,以兰州水源地建设工程为背景,采用模型试验与数值模拟方法研究了复合地层TBM开挖过程隧洞围岩的动态响应规律。通过开展相似配比试验配制了不同围岩强度比的复合地层岩体相似材料,运用光纤光栅技术全程捕捉了隧洞开挖过程复合地层应变演化规律,并分析了隧洞围岩的宏观破裂形态。模型试验结果表明：TBM推进过程中复合地层应变变化规律体现了掌子面推进的空间效应,软岩部分应变要大于硬岩部分应变,且随着开挖步数的增加两种岩层应变差值越大;隧洞内岩体完全挖除后,围岩宏观破裂形态表明因复合地层岩体物理力学性质的差异,上覆软岩变形破坏较为严重,破裂和变形较为显著,在软、硬岩层交界面出现“变形不协调”现象。选取工程沿线某洞段的地质力学参数,基于破坏接近度（FAI）指标评价了隧洞开挖过程中复合地层围岩的稳定性,数值结果表明：开挖过程软岩中FAI变化较为明显,塑性区和破坏区分布范围更广,而下部硬岩受开挖扰动影响较小,只有拱底小范围岩体进入破坏状态。模型试验和数值结果均说明交替变化的掌子面岩体在开挖过程中其围岩在变形破坏等规律方面存在明显差异,因此,TBM在复合地层施工可采取重点部位监测预警、提前采取相应措施等手段,减少或避免卡机事故的发生。该研究成果对于指导复合地层TBM施工具有一定的借鉴和指导意义。 相似文献
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粗榆一小铜矿地区属磐石一双阳接触带金及多金属成矿带的一部分，有良好的成矿地质环境，成矿物质来源于含金较高的石英闪长岩体和晚石炭纪石嘴子组地层等。热液矿化剂来源于岩浆分异晚期汽水热液和地表水的混合，北西向断裂构造及北东、东西向次级构造控制了地层岩浆岩的分布和矿化作用的演化，长期多期次的构造活动和脉岩的侵入使金铜等成矿元素活化富集，在有利的构造位置成矿。主要矿化类型有石英脉型和破碎带蚀变岩型。 相似文献
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对东秦岭-大别山钼成矿带25个钼矿床成矿母岩外接触带的地层及围岩观察统计,可清楚表明,所有钼矿床的赋矿层位均为前寒武纪老地层。成矿母岩侵入寒武系及以后地层中均形不成工业矿床。前寒武系不同的围岩岩性对钼矿床成矿作用的影响也不尽相同。主要反映在:1.地幔分异熔浆上侵时易于捕获前寒武系有用组分钼,而成其主要矿源层;2.成矿母岩的围岩岩性对矿床主要矿种组合有重要制约作用;3.围岩的物理力学性质,尤其是围岩的抗压抗剪强度(即岩石的破裂程度)对钼矿富集起关键作用。围岩容矿裂隙的发育程度决定了矿石的品位,从而控制着矿床的规模。东秦岭-大别山钼成矿带进一步寻找钼矿资源应以前寒武系(尤其是元古代老地层)作为找矿首选区域,特别是元古界岩石组合中的火山岩系列、大理岩及片岩系列构成的成矿有利围岩的地区。 相似文献
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周家志 《华东地质学院学报》1998,21(3):213-219
本文介绍的火山岩带,有层状流纹岩及穹丘状、岩颈状等非层状流纹岩,分别属溢流相、侵出相及火山管道相,三种流纹岩均受火山岩带核中断裂及晚期火山构造控制,复盖或穿发寿昌组一段地层,又被寿昌组一段之后的次火山岩及隐爆岩所穿切,局部被横山组不整合复盖。该类流纺岩同位素年龄值较小,多数在１３０Ｍａ左右,处于晚侏罗世与早白垩世过渡期。根据其层序、穿切关系及同位素年龄等,认为三种流纹岩均属火山岩带晚期不同岩相的产 相似文献