采动诱发逆断层滑移的理论分析及数字图像相关方法观测研究

断层是采矿工程中经常遇到的一种地质构造,研究采动诱发断层的活化规律对安全开采具有重要意义.为了研究采动诱发逆断层滑移规律,以逆断层上盘煤层上方部分岩层整体为研究对象,通过引入工作面煤壁前方支承压力经验公式和有关假定,在其水平和垂直方向上建立平衡方程,获得了断层面上剪应力和正应力公式.研究发现,二者呈线性关系.以千秋矿21221工作面为例进行理论分析,获得了断层面上剪应力和正应力随工作面与断层距离的变化规律,通过引入莫尔-库仑准则得出工作面与断层距离超过31 m才能防止断层快速滑移.以千秋矿21221工作面为原型进行相似材料模拟试验,并利用自主研发的基于粒子群优化算法和牛顿-拉斐逊迭代的数字图像相关方法计算了开采过程中断层附近的位移场以研究断层滑移规律.通过分析得出工作面与断层距离超过35 m才能防止断层快速滑移,这与上述理论分析较为一致.     

城市活动断层探测的实施和常见技术问题

本文通过对我国二十余个大城市的活动断层探测与地震危险性评价项目实施的实践总结,讨论了探测中常见的一些关键技术问题,探讨如何根据探测深度选择不同探测技术方法;深浅组合探测;多方法综合探测应用和由粗及细提高探测精度;以及组织实施过程中的一些可能问题和解决思路.为近阶段将我国较广范围内开展城市活动断层探测与地震危险性评价工作作参考.     

临近断层特厚煤层分层开采冲击地压发生机制

为了研究临近断层分层开采的冲击地压发生机制,以老虎台矿特厚煤层开采为研究背景,采用地质动力区划方法、数值模拟和现场监测方法对井田的地质动力环境、临近断层开采的围岩应力分布规律和断层滑移特征及其与冲击地压的关系进行了研究。采用地质动力区划方法,将老虎台井田断裂构造划分为5级,通过地震和矿震分布情况,确定老虎台矿地质构造活跃,处于较高的应力环境;采用FLAC3D数值模拟和锚索应力监测方法,分析断层围岩应力演化规律和断层滑移规律,在断层和开采共同作用下工作面断层侧超前支承压力急剧升高。结果表明,地质动力环境为冲击地压的发生创造了外界环境条件,断层和采动的耦合作用是冲击地压诱发的主要原因。     

煤层小断层附近采动应力演化特征与瓦斯突出防治

为提高煤层小断层附近瓦斯突出防治的针对性,以古汉山矿地质条件为背景,通过数值模拟研究了与工作面开采方向0°夹角、45°夹角、90°夹角小断层附近采动应力演化特征。结果表明,当工作面沿地应力场最大主应力方向开采时,小断层附近构造应力逐渐得到释放,与工作面0°夹角断层和与工作面45°夹角断层附近的采动应力场分布均匀,工作面瓦斯突出的危险性小,而与工作面90°夹角断层因断层应力阻隔效应,工作面的采动应力分布呈现差异,瓦斯突出危险部位沿断层走向分布;当沿工作面垂直最大主应力方向开采时,断层附近的构造应力叠加与断层应力阻隔效应一起导致采动应力逐渐增大,工作面采动应力分布呈现显著差异,在小断层附近存在瓦斯突出危险部位。煤矿现场瓦斯突出防治应在加强小断层探测的基础上,结合区域地应力场方向、开采条件、断层走向,对断层附近瓦斯突出危险部位做出预测,从而提高小断层附近瓦斯突出防治工作的针对性。     

露天矿含斜交断层顺倾层状边坡稳定性三维数值模拟

为揭示露天矿含斜交断层顺倾层状边坡的变形破坏规律及其力学成因机制、明确断层对边坡变形与稳定性的影响,以元宝山露天煤矿东帮边坡为工程背景,应用有限差分软件FLAC3D,基于强度折减理论,对含斜交断层顺倾层状边坡稳定性进行了三维数值模拟。结果表明:元宝山露天矿东帮边坡的滑坡模式为以4#弱层为底界面、以断层面与椭球面相交形成的不规则曲面为侧界面的切层-顺层滑动;边坡整体稳定性较好,其滑坡的力学成因机制类型为推动式;多个顺倾弱层对边坡变形具有叠加效应,而斜交断层的切割会一定程度上削弱弱层对边坡变形的控制作用。     

1995年山东苍山5.2级地震构造背景及前兆地震活动特征

简述了苍山ＭＳ５．２地震的基本概况，分析了苍山５２级地震构造背景，据这次地震的余震空间分布、等震线长轴、震源机制解、地震活动条带和地质资料分析认为北西向的苍山 新泰断裂和北东向的荣成 临沂断裂可能是苍山５２级地震的地震断层。在１９８５年６月以前，鲁南地区的地震活动呈随机分布，１９８５年６月以后ＭＬ≥３．０地震主要集中在新泰 苍山 莒县之间的三角地带，来回迁移；１９７４年以后沿苍山 尼山断裂的ＭＬ≥３．０地震都发生在５２级地震震中附近，说明在苍山 尼山断裂与沂沭断裂带交汇区西侧较长时间的能量积蓄。苍山５２级地震前最后发生的两个ＭＬ≥２．０地震与苍山５２级地震震中形成沿地震断层的临震小震活动条带。     

基于AHP-云模型的隧道断层破碎带施工风险评价

断层破碎带是隧道施工过程中常见的不良地质条件，易引发隧道围岩坍塌失稳灾害。为避免施工人员与设备的损失，将隧道穿越断层破碎带施工风险划分为4个等级，建立了工程地质条件、水文地质条件和设计与施工技术3个一级评价指标和12个二级评价指标体系以及分级标准；通过对评价指标进行标准化处理，构建了基于层次分析(AHP)-云模型的穿越断层破碎带隧道施工风险评价模型；将该模型应用于福建省平潭及闽江口水资源配置工程，对大樟溪-东张水库隧道施工风险进行评价。结果表明：该隧道穿越断层破碎带区域的施工风险综合评价云图中，云滴大部分处于“中高风险”,少部分处于“低风险”,说明该区域隧道施工风险处于较高风险等级；现场隧道施工灾害发生情况与模型风险评价结果基本一致，证明了该模型的可靠性和有效性。     

衢南高速江山四都镇路基段隐伏岩溶发育特征及塌陷成因分析

浙江省衢南高速江山四都镇段隐伏岩溶发育,2010年曾发生过路基塌陷,为了保障高速公路安全运营,需要对重点路段进行隐伏岩溶发育情况的详细调查,进而在此基础上分析塌陷机理并设计相应的监测方案,以降低塌陷危险性。本文基于详细的野外地质调查以及大量的勘探工程,概述了研究区内的地质环境条件,分析了隐伏岩溶的空间发育与分布特征以及塌陷的影响因素,并以研究区内某塌陷案例为基础,分析了塌陷的演变过程和成因机理。结果表明:研究区的塌陷以潜蚀成因的土洞塌陷为主,地下水流场的变化是诱发塌陷最主要的影响因素。在此基础上,提出了重点路段的监测方案与建议,可为浙西北隐伏岩溶区高速公路路基塌陷的调查及防治工作提供参考。     

老虎台矿55002#掘进面通过F7-1断层前后微震事件的时空特征分析

冲击地压作为一种特殊的矿压显现形式,对抚顺矿业集团老虎台矿深部开采的安全生产造成了严重的影响,在该矿的实际生产中,地质条件是引发冲击地压发生的重要因素。鉴于微震监测系统是目前在煤矿井下监测冲击地压应用较为广泛的手段之一,本文利用波兰ARAM IS/MA微震监测系统对老虎台矿55002掘进工作面通过F7-1断层前后的微震特征信号进行连续观测,分别从时间和空间上研究此掘进面通过断层前后的微震特征,验证了一种典型的冲击地压发生时间前后的微震活动规律,并结合实际地质条件从位置上分析了微震事件与断层等地质构造之间的关系,进而根据空间分析结果圈定了重点防治冲击地压区域,使老虎台矿在该工作面掘进生产中提前采取相应的防范措施,顺利通过断层等地质构造异常区域,确保了安全生产。     

流动水准测量场点的新设计──以宁夏红果子、苏峪口场地为例

着重介绍为宁夏地震局在苏峪口、红果子按新设计方案建立的流动水准测量场地。新的设计内容包括：场地布设研究、标石形状大小的研究、标志保护装置的研究、作业方法的研究、降低成本提高工效的研究等，与传统方法比较，有突出的质和量的进步和提高。实践证明，按新设计建造的场地测定的结果有利于对断层二侧的相对运动和地壳垂直应变积累的分析，减少水准点不稳定的影响和提高工作效率并降低监测成本。