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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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我国西南岩溶山区地质环境复杂，地下开采活动频繁，大型崩滑灾害频发。为了了解上硬下软缓倾岩质边坡下覆矿层开采时坡体的沉降与地裂缝发育规律，以贵州普洒崩塌为例，通过相似模型试验，研究采动作用下，坡体的地表沉降、内部位移、层间压力变化规律、以及采动诱发的地裂缝发育情况。研究表明:在地下开采情况下，坡体地表沉降和内部位移随开采宽度增加呈线性增大；当开采宽度约为采高的16倍时，地表沉降突增，并伴随裂缝出现；测点越靠近地裂缝，沉降变化率越大，地裂缝发生位置与地表沉降变化率最大的测点大致出现在同一区域；掘进工作面推进时，采空区上方顶板岩层出现卸荷区域，压应力减小，而采动工作面煤层上方岩体出现层间挤压区域，压应力增加；采空区上方大于20倍采高范围以外，岩体层间压力受地下开采活动的扰动影响微弱。本研究为西南岩溶山区在地下采动作用下，对山体崩滑的早期识别与破坏机制分析具有一定的参考意义。 相似文献
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我国西南岩溶山区地质环境脆弱，人类工程活动强烈，群死群伤的灾难性滑坡频发，造成严重的人员与财产损失。文章概述了西南岩溶山区大型崩滑灾害基本特征和防灾减灾的难点，提出了目前研究中亟待解决的关键科学技术问题，包括岩溶地质结构与管道流的相互孕灾机理、地下采动下大型崩滑灾害形成机制、灾害高位远程动力成灾模式、灾害早期识别与空间预测。针对这些问题，文章提出如下研究思路:通过多学科联合，重点研究岩溶山区大型崩滑灾害链的孕育发生规律与成灾模式，揭示岩溶管道-裂隙-孔隙地下水动力作用及孕灾过程和地下采动、库水波动等工程扰动环境下山体劣化损伤效应，构建岩溶崩滑灾害高速远程动力致灾机制与风险预测方法，形成早期识别、监测预警与综合防控技术及示范，为我国岩溶山区城镇化建设、重大工程安全运营提供科技支撑。 相似文献
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基于连续采矿的顶板诱导崩落技术,采用预裂爆破控制裂隙发展区间,强制崩顶爆破诱导顶板围岩裂隙发育、扩展,从而诱导顶板致裂失稳的可控崩落。然而在地下采空区顶板诱导致裂失稳崩落处理采空区过程中,预裂与崩顶爆破效果具有极大的隐蔽性,难以进行直观可视的评价。采用钻孔摄像系统,利用前视与全景可视技术,对顶板诱导爆破前钻孔形态和爆破的效果进行了探测,特别在爆破后的全景钻孔摄像,数字化描述了钻孔的裂隙特征,并通过钻孔摄像的图片分析评价了顶板诱导崩落爆破效果。全景探测的结果表明：（1）预裂爆破在顶板岩体中形成了清晰可见宽为20～40 mm的预裂缝,炮孔底部存在半个孔壁的预裂特征。（2）顶板围岩中产生了大量的次生诱导微裂隙带,裂隙交错呈“X”型,并且原生裂隙得到了扩展。（3）顶板诱导爆破实施后爆堆形状良好,大量裂隙发育以及碎裂岩体结构的形成有利于顶板的诱导可控崩落。 相似文献
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大跨度采空影响顺倾构造山体侧向变动的复合机理 总被引：1，自引：0，他引：1
采空区地表山体侧向变动,不同于一般天然山坡,也与采空区一般上覆岩层的变形破坏有异;它是二者复合机理的效应。本文在分析考察了毗邻电厂的横山顺倾构造山体,剖析了地下采空情况后认为,山体侧向变动中,软弱夹层有决定性作用;变动范围、速率与规模,与地下采空有关。从而又利用地质力学模型试验和数值模拟,探索了采动引起山体应力场及变动规律。结果表明,山体岩层的变形、位移、破坏,由直接顶板向地表发展;采空坍陷诱发了软弱夹层的蠕滑,则产生山体侧向滑移;电厂区地表隆起变形是山体侧向滑移挤压地基土的反映。通过现场实际调究、变形观测资料分析与数值模拟和模型试验的对比研究,提出了坍落拱梁的成生效应、挤压蠕滑效应、失稳效应;揭露了顺倾构造山体在采空影响下,具有地表、地下的复合临空面的复合应力场中复合变动的复合机理;并提出这种山体侧向变动机理的典型地质模式,借以论证山体稳定性。 相似文献
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岩溶坡体裂隙的扩展贯通是造成坡体失稳破坏的重要因素。为研究采动作用下高陡岩溶坡体随裂隙扩展贯通的失稳破坏机理，采用离散元（Universal Distinct Element Code，UDEC）数值模拟，研究了采动作用下坡体裂隙的发展规律。研究结果表明:采动作用对岩溶坡体的稳定性具有重要的影响作用，主要表现在煤层上覆岩体新生裂隙的发育以及诱发坡体原有裂隙的扩展；坡体内部裂隙的发育具有一定的时空效应，裂隙带高度随着采空区范围的增加而增加；坡体原有深大裂隙对坡体的破坏具有控制作用，坡体破坏时崩滑体沿着主控裂隙发生滑动；二维模型显示，含深大裂隙岩溶坡体在采动作用下形成类似"悬臂梁结构"，悬臂梁结构沿着主控裂隙发生断裂，坡体中间软岩被挤出，最终主控裂隙与临空面扩展贯通，坡体发生崩塌破坏。 相似文献
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煤层开采过程中底板岩层渗流稳定性分析 总被引：2，自引：0，他引：2
在我国华北煤田石炭－二叠纪煤系地层的底部，存在着含水丰富的奥陶纪石灰岩。由于受采动的影响，煤层岩层的渗透能力会发生明显的变化，有时会导致承压水突入采空区。应用现场实验成果，利用有限元方法计算了底板岩体渗流场；在此基础上，进行了采动和渗流对煤层底板岩体稳定性影响的有限元分析计算。 相似文献
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为了研究缓倾斜煤层群下覆煤层开采时层间岩层的破坏规律以及影响上覆煤层开采的安全因素,采用相似材料实验建立两槽缓倾斜煤层上行开采平台。观测下覆煤层开采过程中采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况,利用位移传感器采集到的上覆煤层下沉数据分析其整体稳定性并记录上覆煤层顶板周期来压步距。采用FLAC3D软件建立模型进行数值模拟对比验证分析,找出下覆煤层工作面推进距离与上覆岩层活动规律的关系以及采空区影响下上覆煤层的纵向位移。结果表明:下覆煤层顶板冒落岩梁排列整齐,碎胀系数小,无法完全填充采空区,使岩层上部产生离层和裂隙,冒落下来的岩梁发生折断并形成稳定结构,上行开采引起上覆岩层的纵向变形与破坏,产生大量采动裂隙,表现为上覆煤层发生台阶错动最终形成一个沉陷区域,周围岩层向区域中心倾斜,影响上覆煤层顶板稳定性。由相似材料实验与数值模拟得到上覆煤层监测点下沉情况对比现场具有较好的吻合性,验证了实验模拟的正确。所得结论也可为相关问题提供有益的借鉴与参考。 相似文献
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《岩土力学》2017,(6):1697-1704
针对淮南矿区薄基岩煤层大采高综采工作面漏顶事故频发现象,采用实验室试验、理论分析及现场实测的方法对薄基岩工作面漏顶机制及控制技术进行深入研究。研究结果表明:薄基岩煤层大采高综采工作面顶板存在大小周期来压现象;直接顶的变形能与其所承接的上覆岩层自重成正比、与其岩体的弹性模量成反比关系;工作面漏顶与顶板来压密切相关,工作面顶板周期来压(关键层断裂回转)时,直接顶的变形能增加,导致直接顶岩体原生裂隙扩展、次生裂隙发育,从而增加漏顶的几率;采用废旧钢丝绳与注浆联合加固的方法对直接顶薄弱区域进行预加固,形成一个独特的空间网格加固结构,加固效果明显,能够有效防止工作面漏顶现象地发生。 相似文献
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深部开采上覆岩层采动裂隙网络演化的分形特征研究 总被引：2，自引：0，他引：2
借助相似模拟材料模型试验,模拟了在深部开采条件下上覆岩层采动岩体裂隙分布状态,运用分形几何理论研究了采动岩体裂隙网络分形维数随开采宽度、采场矿山压力、岩层沉降的动态演化规律,并分析了断层对采动岩体裂隙网络分布演化的影响以及采动岩体裂隙网络在三带的分布特征。结果表明：随开采宽度增加,采动岩体裂隙网络分形维数呈现总体增大趋势,在断层影响下表现出降维特点;分形维数与超前工作面压力和岩层沉降均具有非线性关系;三带采动岩体裂隙网络均具自相似性,冒落带、裂隙带、弯曲带分形维数比为1.082 3:1.139 4:1。 相似文献
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陡倾煤层开采条件下上覆山体变形破坏物理模型试验研究 总被引：7，自引：3，他引：4
大型岩质滑坡是中国西南岩溶矿区的主要地质灾害类型,其破坏和成灾过程具有复合性。以我国重庆武隆鸡冠岭滑坡为例,通过离心物理模型试验研究了地下开采条件下陡倾灰岩斜坡的变形失稳机制。试验时随着煤层模型板被拔出,上覆岩层在拟重力作用下开始出现位移与层间错动,当煤层模型被拔出150 mm时,模型山体发生显著破坏。试验结果表明:陡倾灰岩斜坡在长期重力作用下,会出现弯曲倾倒的变形,随着地下煤层逐渐采空,上覆陡倾层状岩体失去支撑,岩层层面分离并产生拉张裂缝,岩体变形加剧发生倾倒破坏,并对煤层下部的稳定岩体形成挤压,下伏稳定岩体发生剪切破坏,最终导致鸡冠岭以倾倒-滑移的复合模式整体失稳。这一研究对中国西南山区大型岩质滑坡的早期识别与失稳机制分析具有指导意义。 相似文献
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贵州贞丰县某煤矿开采煤层以向斜缓倾的三叠系上统火把冲组（T3h）为主，与贵州省大部分煤矿开采的背斜反倾煤层不同，其采矿活动诱发的地面沉降和滑坡风险亦表现出不同的变形破坏模式(背斜反倾煤层易诱发倾倒崩塌、顺层缓倾煤层易诱发地面塌陷与滑坡)。论文利用升、降轨观测的共15期3 m空间分辨率L波段PALSAR -2 SAR为数据源，开展了多期地表变形D -InSAR测量，确定出变形发生的位置、范围与滞后时间。经实地调查验证，InSAR解算结果较好地吻合了矿区开采范围和地表破坏情况，证实了InSAR在煤矿区识别时序性地表形变的准确性。进而分解计算了地表三维变形，并通过与地下开采范围和过程的相关性分析，深化了对该地区缓倾煤层地下开采诱发的顺层滑坡变形模式的认识:（1）InSAR可以识别计算出采矿区地表变形的范围与沉降量，矿区变形在干涉影像中表现为以采空区地表为中心向四周扩散的圆环状变形条纹；（2）地表变形区域覆盖地下采空区上方及附近地表区域，根据地表变形情况与地下采空区范围计算出该地区上山边界角约70°、下山边界角约58°；（3）地下采空与地表沉降变形存在约30 d的时间滞后；（4）顺层地下采空引发的地表水平移动方向受地层产状、地表坡向共同作用，水平向为沿层面的顺层滑移与向沉降中心汇聚的合成运动结果；（5）沿层面的顺层滑移与地表坡度因素叠加造成采空区地表上山侧岩石受拉产生拉裂缝，下山侧则易产生塌陷坑及裂缝。 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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兖州矿区侏罗系红层水文地质特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
侏罗系红层水是兖州矿区主要水害之一。为防治红层水害,对兖州矿区红层的物质组成、红层孔隙微观特征及分形特征、红层的渗透性、岩石力学特征、采动条件下覆岩破坏高度数值模拟、采动条件下红层裂隙的发育规律与渗透特征、红层突水判别模式及突水危险性分区等进行了研究,建立了红层突水判别模式,得到兖州矿区红层突水危险性分区图,对类似条件矿区的水害防治具有一定的参考价值。 相似文献
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鄂尔多斯盆地北部侏罗纪深埋区中生代地层以河流相沉积为主,呈分阶段的多旋回演化特点,导致煤层顶板含隔水层交替分布;由于地表大部分为毛乌素沙漠,降水入渗补给系数大,第四系松散层储水能力强,充足的补给水源造成煤层顶板直接充水含水层富水性较强,其中最主要的充水含水层为七里镇砂岩,以七里镇砂岩为关键层,将煤层至七里镇砂岩概化为一个直接充水含水层。承压水井大降深抽水时,当井中水位低于含水层顶板,井附近的含水层会出现无压水流区,形成承压–无压水井,采用分段法计算流向井的流量,包括无压水区和承压水区。实际工作面回采过程中,井中水位已降低至煤层底板;传统的承压–无压水井公式假设条件为井径较小(≤m级),而实际工作面回采过程中,随着覆岩导水裂隙带对七里镇砂岩关键充水含水层的破坏,导致整个煤层顶板形成巨大的采空区疏水井(102~103 m级),且该采空区疏水井半径逐渐增大,传统公式适用性不高。基于《地下水动力学》中的承压–无压水井公式,结合鄂尔多斯盆地北部深埋煤炭开采过程中采空区疏水井演化过程,建立适合于深埋区开采扰动下的采空区疏水井承压–无压水公式;以葫芦素煤矿首采工作面为研究对象,利用地质勘探和井下揭露获得的相关水文地质参数,计算葫芦素煤矿首采工作面回采过程中涌水量。结果表明:工作面回采初期,由于导水裂隙带未充分发育,尚未沟通七里镇砂岩,此阶段实际涌水量偏小;中后期导水裂隙带发育至七里镇砂岩,涌水量计算值与实际值较为接近,证明深埋煤层工作面涌水量计算公式可较准确地预测研究区工作面回采过程中的涌水量。本次建立的深埋工作面涌水量计算公式,广泛适用于我国西部侏罗纪煤田区,可为深埋煤田区煤炭资源安全开采提供科学的水害防治依据。 相似文献
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为研究薄互层条件下围岩变化对煤层反射波的影响,以地震勘探中λ/4薄层范围内含煤地层为研究对象,建立围岩岩性、厚度与结构变化三类模型,基于薄层反射系数谱理论中Brekhovskikh方程,计算并总结围岩变化对煤层AVO曲线、属性及道集的影响。研究结果表明:λ/4范围内围岩岩性变化会对煤层AVO响应产生显著影响,其中顶板为砂岩会使得煤层AVO截距和梯度属性明显增大,顶板为泥岩会使得煤层AVO截距和梯度属性增大,且顶板岩性不同,对应的煤层AVO道集特征也会发生变化;λ/4范围内围岩互层结构和厚度变化会对煤层AVO响应产生一定影响,但是影响较小,其中围岩互层结构的变化会使得煤层AVO道集特征产生变化,围岩厚度的变化会使得煤层AVO截距属性产生变化;基于界面型的Zoeppritz方程不适用于薄互层含煤地层的正演模拟,应选取更适用于薄互层的Brekhovskikh正演方程或者其他模拟方法。 相似文献
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