Coal Mine Roadway Stability in Soft Rock: A Case Study     

Baotang Shen 《Rock Mechanics and Rock Engineering》2014,47(6):2225-2238

Roadway instability has always been a major concern in deep underground coal mines where the surrounding rock strata and coal seams are weak and the in situ stresses are high. Under the high overburden and tectonic stresses, roadways could collapse or experience excessive deformation, which not only endangers mining personnel but could also reduce the functionality of the roadway and halt production. This paper describes a case study on the stability of roadways in an underground coal mine in Shanxi Province, China. The mine was using a longwall method to extract coal at a depth of approximately 350 m. Both the coal seam and surrounding rock strata were extremely weak and vulnerable to weathering. Large roadway deformation and severe roadway instabilities had been experienced in the past, hence, an investigation of the roadway failure mechanism and new support designs were needed. This study started with an in situ stress measurement programme to determine the stress orientation and magnitude in the mine. It was found that the major horizontal stress was more than twice the vertical stress in the East–West direction, perpendicular to the gateroads of the longwall panel. The high horizontal stresses and low strength of coal and surrounding rock strata were the main causes of roadway instabilities. Detailed numerical modeling was conducted to evaluate the roadway stability and deformation under different roof support scenarios. Based on the modeling results, a new roadway support design was proposed, which included an optimal cable/bolt arrangement, full length grouting, and high pre-tensioning of bolts and cables. It was expected the new design could reduce the roadway deformation by 50 %. A field experiment using the new support design was carried out by the mine in a 100 m long roadway section. Detailed extensometry and stress monitorings were conducted in the experimental roadway section as well as sections using the old support design. The experimental section produced a much better roadway profile than the previous roadway sections. The monitoring data indicated that the roadway deformation in the experimental section was at least 40–50 % less than the previous sections. This case study demonstrated that through careful investigation and optimal support design, roadway stability in soft rock conditions can be significantly improved.  相似文献   

大兴安岭北段塔源地区~330Ma变辉长岩-花岗岩的岩石成因及构造意义   总被引：2，自引：2，他引：0  

冯志强  刘永江  温泉波  韩国卿  李伟民  张丽 《岩石学报》2014,30(7):1982-1994

大兴安岭北段塔源地区石炭纪侵入岩分布于中亚造山带东段,构造上位于额尔古纳-兴安地块拼合处。发育岩体由变辉长岩和花岗岩组成,它们在时空上紧密伴生,变辉长岩中的锆石CL图像呈典型条带状,弱环状结构或面状结构(Th/U值为0.15~1.09,平均0.66),Th和U具有正相关关系;花岗岩的锆石CL图像呈明显岩浆型振荡环带特征(Th/U为值0.22~4.54,平均为1.95)。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年指示两者侵位年龄分别为331.0±2.6Ma和329.4±2.4Ma,表明形成于同一构造岩浆作用事件。岩石学和地球化学特征显示它们成因上密切相关,SiO2含量呈双峰式。塔源变辉长岩为中钾钙碱性系列,MgO含量较低(5.41%~6.45%),属于演化岩浆,TiO2、FeOT和P2O5含量较高,富集LREE,Eu异常不明显(δEu=0.71~0.90),稀土元素总量和轻重稀土元素的分馏程度较高(La/Sm=4.61~5.84,Gd/Yb=2.50~2.81),Ti/V、Ti/Y、Zr/Y比值较低,富集大离子亲石元素(LILE)而亏损高场强元素(HFSE),尤其是强烈亏损Nb,形成于板内构造环境。花岗岩以TiO2、FeOT和P2O5含量较低为特征,REE配分模式为LREE富集型,其中花岗岩为Eu弱负异常(δEu=0.76~0.92),微量元素蛛网图上类似于A型花岗岩分配模式。不相容元素(如La/Sm、La/Ta、Th/Ta)以及MgO含量等指示原始岩浆受到地壳混染比例较小,以分离结晶作用为主。塔源变辉长岩还显示岩石圈地幔物质的印记,并与石榴石二辉橄榄岩熔融有关,它们被解释成早期地幔源区曾发生过俯冲流体交代。变辉长岩和花岗岩由不同源区熔融形成,基性岩源于受到陆壳混染比例较小的原始地幔,而花岗岩可能来自底侵作用,基性岩浆使其上部地壳发生大规模的部分熔融形成大面积花岗岩。大兴安岭塔源侵入岩的形成是岩石圈伸展减薄背景下玄武质岩浆底侵作用的结果。  相似文献   

西秦岭温泉钼矿床成矿作用时限及其对斑岩型钼矿床系统分类制约   总被引：6，自引：4，他引：2  

邱昆峰  李楠  RyanDTAYLOR  宋耀辉  宋开瑞  韩旺珍  张东旭 《岩石学报》2014,30(9):2631-2643

斑岩系统是一个涉及岩浆和热液作用的复杂系统,建立精细的斑岩系统成因模型对于寻找更为丰富的金属矿产尤为重要,成矿作用时限是建立成因模型和指导矿产勘查的关键。温泉钼矿床是西秦岭造山带内与晚三叠世花岗岩有关的斑岩型钼矿床,其在西秦岭造山带的独特发育蕴含印支期斑岩成矿作用、大陆地壳演化及矿产勘查关键科学问题。钼矿体主要赋存于温泉复式岩体Ⅱ单元和Ⅲ单元的黑云母二长花岗斑岩和似斑状二长花岗岩中,钼以细脉和浸染状矿化形式产出。赋矿岩石单元锆石U-Pb年龄为224.6±2.5Ma到216.2±1.7Ma,Ⅱ和Ⅲ单元分别侵位于~223Ma和~217Ma,持续约8Myr。辉钼矿Re-Os年龄为212.7±2.6Ma到215.1±2.6Ma,暗示晚三叠世钼成矿作用与花岗质岩浆作用密切时空关系,且成矿年龄稍晚,反映钼矿化主要发生在岩浆作用晚期阶段。成岩、成矿作用发生于华北板块与华南板块全面对接后秦岭造山带构造体制由碰撞到后碰撞的转折阶段,响应南秦岭变质变形、勉-略洋盆闭合及大别-苏鲁超高压岩石板片折返统一地质事件。黑云母K-Ar年龄为207~226Ma,可能反映~223Ma和~208Ma的岩体冷却事件和~216Ma的岩浆-热液成矿作用。锆石U-Pb、辉钼矿Re-Os和黑云母K-Ar多元同位素定年系统准确刻画岩体侵位、热液成矿与冷却事件上有所重叠,岩浆-热液分异演化充分,且具有较高的冷却速率,精确厘定温泉斑岩系统岩浆活动的"多期性"(复式岩体)、成矿事件的"瞬时性"(~214Ma)和成矿作用的"持续性"(~8Myr)。同时,系统对比全球典型斑岩钼(铜)矿床成矿动力学背景,细化分类方案,即产于挤压背景的大洋俯冲和大陆碰撞环境矿床及产于伸展背景的后碰撞、陆缘弧后和板内裂谷环境矿床。明确在大洋俯冲→大陆碰撞→后碰撞→板内裂谷旋回的四个阶段均可以产生规模的斑岩型钼(铜)矿床,且挤压向伸展过渡的构造体制转换尤其是大型矿床形成的有利环境。  相似文献   

四种新型土壤墒情传感器的对比分析          下载免费PDF全文

苏志诚  张立祯  丁留谦  张文婷  韩硕  王旗 《水文》2014,34(4):55-60

土壤墒情监测工作日益得到重视。在北京上庄试验站选择四种不同工作原理和型号的土壤墒情传感器进行了为期半年的对比分析测试,利用监测数据对土壤墒情传感器的稳定性、灵敏性、准确率三个指标进行了分析,结果表明各类传感器在监测效果方面表现各有优缺点,均表现出了较好的稳定性,对降水反应也良好,准确率略有差别,监测数据基本在烘干法值附近上下波动。通过对比分析研究,对了解土壤墒情传感器性能和大范围推广应用具有一定的参考意义。  相似文献   

云南会泽HZT 型铅锌矿床蚀变白云岩特征及岩石-地球化学找矿标志   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

文德潇  韩润生吴鹏 贺皎皎 《中国地质》2014,41(1):235-245

蚀变白云岩是会泽超大型铅锌矿床的赋矿围岩。通过矿区调研和近矿围岩典型剖面精细测量,矿区蚀变中-粗晶白云岩从颜色上可分为4种类型:肉红中粗晶白云岩、米黄色针孔状粗晶白云岩、灰白孔洞状粗晶白云岩、纯白色粗晶白云岩;前三者与矿体产出关系密切,从远矿到近矿依次为:肉红中粗晶白云岩→米黄色针孔状粗晶白云岩→灰白孔洞状粗晶白云岩→铅锌矿石;总结了3个带主要矿物组合、组构特征,认为3个带在白云石重结晶程度、显微构造、黄铁矿、晶洞充填物及裂隙等具明显差异,据此可作为辨识赋矿白云岩的重要标志。同时,对比了摆佐组白云岩(矿化粗晶白云岩、粗晶白云岩、白云石化灰岩)主量元素变化特征,分析了近矿蚀变白云岩主量元素及其比值与矿体距离的相关性,以及CaO与其他主量元素相关性,确定了热液蚀变参数有SiO2、MgO/CaO、K2O/CaO、Al2O3/TFe等,为找矿预测提供理论依据。  相似文献   

山东张家洼矽卡岩型铁矿矿物学特征及其对成矿环境的指示意义          下载免费PDF全文

费详惠  张招崇韩 鎏 《中国地质》2014,41(6):1873-1896

张家洼矽卡岩型铁矿位于华北克拉通东南部,赋存在石炭系本溪组与奥陶系马家沟组之间的假整合面处及闪长岩体与奥陶系马家沟组大理岩的接触带附近,富铁矿石资源量已达大型规模。研究发现矽卡岩矿物种类在内外接触带分布有一定区别,内带为石榴石等钙质矽卡岩矿物,而外带为阳起石、金云母等镁质矽卡岩矿物,整体构成钙镁质矽卡岩。对矽卡岩矿物系统的研究表明,透辉石及石榴石发育有环带,其氧化物含量随矿物环带的形成比例不断变化,暗示酸碱度及氧逸度随着成矿流体的演化而发生相应的变化,即由早期矽卡岩阶段的相对还原的酸性环境演化为退化蚀变阶段相对氧化的碱性环境从而导致铁质逐渐萃取多次富集、沉淀,后期随着磁铁矿的沉淀又逐渐在硫化物阶段转化为还原环境生成金属硫化物。  相似文献   

吹填砂场地强夯振动特性研究及安全评估          下载免费PDF全文

张朋辉  韩赛超  张小东  葛晓菲 《探矿工程》2014,41(8):58-61

针对曹妃甸工业园区液化天然气储罐地基加固过程中所引起的地面振动进行了深入研究,通过对现场强夯振动观测记录进行统计分析、频域分析以及规律拟合,给出了吹填砂场地上强夯所引起的地面振动衰减规律、振幅（振速）随夯击次数的变化规律以及强夯振动的主频变化规律,并就场地周围已存的海堤工程和天然气储罐工程进行了振动安全评估,为现场强夯施工参数的选取提供了理论支撑,同时也弥补了国内对于类似场地振动特性研究不足的局面。  相似文献   

地质前探轻便高效钻机的研制与应用          下载免费PDF全文

韩必武  姚亚峰  刘亦洋  汪芸 《探矿工程》2014,41(6):56-58,62

为了确保煤矿井下采掘工作面施工安全,防止因地质条件不清造成安全生产事故,需对施工前方进行地质前探。淮南矿区原来使用的地质前探钻机由于功率太小或搬迁困难,不能很好地满足地质前探钻孔施工需要。以中煤科工集团西安研究院有限公司生产的ZDY1200S型全液压坑道钻机为原型,对其液压系统和主要零部件进行优化设计,以满足地质前探的使用要求。经过现场试验,应用效果良好。  相似文献   

含霞石翡翠的成因研究     

韩辰婧  王雅玫 《岩石矿物学杂志》2014,33(3):581-590

本文针对鲜有报道的含霞石翡翠,选择了若干具有代表性的样品进行了详细的岩相学、矿物化学、拉曼光谱和X射线粉晶衍射等方面的研究,并对其成因进行了深入探讨。本研究中的样品属于翡翠中的“飘蓝花”品种,为柱粒状结构,主要由硬玉、霞石、角闪石和少量的钡铝硅酸盐等组成。硬玉可分为两个世代,早期硬玉呈自形,发育规则的环带结构,反映了成岩流体的反复补给过程。早期自形的硬玉颗粒部分被后期细粒化的硬玉±角闪石取代,反映了后期流体事件的改造作用。根据产出和成分特征可将霞石分为两种：贫钾霞石和富钾霞石,其中贫钾霞石多沿自形的硬玉颗粒边界分布,而富钾霞石充填在自形的硬玉颗粒之间。根据结构特征可以推测,含霞石翡翠主要是从成岩流体中直接结晶形成的。矿物组成及其成分特征表明该成岩流体主要富集Na、Al、Si、K、Ba以及少量的Ca、Fe、Mg等元素,微量元素则相对富集LREE、HFSE和Sr等元素。结合样品中的矿物相关系和前人的研究结果,含霞石翡翠中硬玉的结晶压力和温度范围分别被限制在0.6～1.4GPa和300～450℃之间,其中霞石代表着母岩减压后流体活动的产物。  相似文献   

滇东北下田坝花岗岩年代学、地球化学及其构造意义   总被引：1，自引：0，他引：1  

程佳孝  罗金海  武昱东  韩奎  王师迪 《地质学报》2014,88(3):337-346

滇东北下田坝花岗岩的SiO2质量分数在71.1%～78.15%之间,Al2O3值在11.55%～14.90%之间,A/CNK=0.94～1.25,属于弱过铝质花岗岩。稀土元素总量(∑REE)为259.71×10-6～804.60×10-6,∑LREE/∑HREE为4.12～10.28,说明轻稀土较重稀土富集。岩石具有明显的负Eu异常(δEu=0.04～0.07),大离子亲石元素Rb、Ba、Pb、U等相对富集,高场强元素Nb、Ta、Zr、Ti等明显亏损,这些特征说明下田坝花岗岩是由壳源物质部分熔融形成的,具有A型花岗岩的特征。对下田坝花岗岩进行的激光探针等离子体质谱(LA-ICP-MS)锆石U-Pb同位素年代学研究获得了206Pb/238 U加权年龄年龄769±4.4Ma(MSWD=0.45),可代表花岗岩的形成年龄,下田坝花岗岩并非原来认为的早古生代花岗岩。结合对区域地质资料的分析认为,下田坝花岗岩的形成年龄与扬子地块西部Rodinia超大陆裂解事件在时间上一致,该花岗岩是在Rodinia超大陆裂解过程中由地幔柱活动引起的大陆裂谷环境中形成的,这也证实了扬子地块西南缘新元古代的裂谷环境已影响到滇东北的东川地区。  相似文献