地下采动山体变形活动的模型实验

本文在分析横山山体地质条件及因地下采空而诱发出的山体变形破坏特征的基础上,对采空区地表山体的变形破坏进行了工程地质力学模拟研究。结果表明,横山山体之下3号煤层的采动坍陷是引起山体变形破坏的直接原因;毗邻山体的电厂区地表隆起变形破坏,是因采空区上覆岩层在坍陷时所产生的向电厂方向的蠕动,致使厂区地基土遭受挤压和变形的结果;随着3号煤层采动的结束及其上覆岩层坍陷过程的完成,电厂区将会恢复到稳定状态。 通过分析,山体岩层倾角增大时有无地下采空影响的山体变形破坏的不同特征,得出了同时具有地表侵蚀临空面和地下采空临空面的山体与仅有地表侵蚀临空面之斜玻的山体变形破坏是不同的。从不同模型材料所得实验结果的一致性,验证了此模拟实验在理论上和实际中都有很好的相似性。     

统筹规划精于谋划科学利用沉陷区土地——鹤岗市沉陷区土地利用现状存在的问题及对策

所谓沉陷区是指地下煤炭采出后,使采空区周围岩体的原始应力平衡状态受到破坏,应力重新分布,达到新的平衡。在此过程中,覆岩产生移动、变形、破坏,最终反映在地表,导致地表产生连续性移动、变形和开裂、台阶、冒落等非连续地破坏,从而造成地面建筑物变形或破坏。     

浅层地震反射波法在石膏矿采空区调查中的应用

随着人们对地下矿产资源的过度开采,地下空间形成了较大区域的采空区。采空区出现后,其上覆岩层平衡条件被破坏,使得上覆岩层产生移动变形,直到破坏、塌落,导致地表建筑物变形、破坏,地表大面积下沉、凹陷,形成大面积的采空塌陷区。采空区的存在使矿山生产面临很大的安全问题。近年来,矿山采空区的危害越来越受到人们的重视,在采空区调查中,各种地球物理方法起到了重要的作用,国内外以往探测实践表明,较为常用的物探测量方法有:高密度电阻率法、瞬变电磁法、CSAMT法、浅层地震反射波法、放射性土壤氡气测量法等,但每种物探方法的应用均具有一定的条件,需要根据岩石物性特征、场地条件、探测深度、环境影响等因素选择合适的地球物理方法。地震反射波法具有抗干扰能力强、分辨率较高等优势,被较多应用于矿山采空区的调查中。该文以临沂市兰陵县某石膏矿采空区为例,采用浅层地震反射波法对该石膏矿采空区进行调查,通过对获得的地震剖面资料进行处理和解释,取得了较好的探测效果,其技术方法可为同类采空区的探测提供借鉴和指导。     

地下采动顺向缓倾构造山坡的滑移机理

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、速率和规模与地下采空有关;并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。通过现场实际调研、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。     

综合物探方法在煤矿采空区勘察中的应用——以济南市钢城区某项目为例

济南市钢城区某建设项目位于原黄庄煤矿范围内,地表下存在着成规模的煤矿采空区,具体范围及深度资料缺失.1994年黄庄煤矿停采后,研究区内一直保持原有村庄建筑物,未进行过拆迁开发,也未进行过系统的采空区调查及地表变形监测.本次勘察评价利用现有的采矿资料,采取多种物探手段,查明了研究区采空区的分布范围及深度,为后期采空区治理...     

辽西断裂构造重、磁场特征的解释及其应用

笔者对辽西地区垂直接触断裂、垂直台阶断裂、平推断裂、直立(薄板式)断裂、糜棱岩带和韧性剪切带、深大断裂、反折形(或S形)断裂、推覆体滑脱面的重、磁场及其位场转换异常特征进行了论述。并根据上述不同断裂构造的重、磁场及其位场转换的基本规律对辽西地区断裂构造形态和地表的投影位置进行了探讨。     

地下掩埋管道及其地下建筑物压覆矿产边界的确定

地下掩埋管道及其地下建筑物压覆矿产边界，是由建设工程本身抗破坏能力、工程重要性以及矿体特征、开采方式、工程与矿体的相对位置等因素决定的。对于地下矿体，按围护带宽度、上覆各岩层移动角确定压覆矿产边界；对于地表非爆破性采矿，按围护带宽度和地表岩层移动角确定压覆矿产边界；对于地表爆破性采矿，安全爆破距离一般取50m。     

综合地球物理方法在浅地表高阻采空区探测中的应用

某建筑用地位于原瓦庄煤矿矿界范围内,场地及周边曾进行过多期次的煤矿资源开采活动,形成诸多煤矿采空区,且有一封闭的瓦庄煤矿斜井待探查。通过现场踏勘、资料收集、分析及研究,采用高密度电阻率法和地质雷达综合地球物理方法对采空区进行勘察,重点探测废弃巷道的位置、埋深及走向等信息。根据探测目的要求,设计高密度测线2条、雷达测线6条,分别采用频率为100MHz和40MHz雷达天线进行现场探测,获取了地下0~30.0m深度范围的地质信息,查明了废弃巷道的分布范围、埋深及走向,后经钻探验证,采空区特征参数准确。本次探测成果为未来进行浅地表非积水高阻采空区的探查提供了基本思路与技术方法,同时也为后续场地稳定性及建筑适宜性评价提供了基础资料。     

武义县北部萤石矿采空区地面塌陷基本特征及形成条件探析

武义县是著名的“萤石之乡”,具有近百年的萤石矿开采历史。大规模的采矿活动形成了大量的地表、地下采空区,采空区巷道达几十万米,由采空区引发的地面塌陷灾害屡屡发生。交通干线330国道杨家段地下采空区存在严重的安全隐患；永康-武义公路路基已发生过小规模塌陷；余山头、鱼形角等采空区地面塌陷导致大片良田因地面塌陷而无法耕种；溪里温泉度假区地面塌陷坑在不断扩大；2005年5月,深塘工业开发区建设场地发生地面塌陷。上述种种,严重地威胁包括采空区在内的周边农田、公路交通、旅游点、居民生活环境及人身安全和经济社会发展。了解萤石矿采空区地面塌陷基本特征和形成条件,为采空区地面塌陷灾害防治提供决策依据,具有重要的现实意义和社会效益。     

α卡法和高密度电法在采空区探测中的应用

在治理采空区塌陷等地质灾害时,采空区位置的探测显得尤为重要.根据采空区和围岩间的导电性差异,结合地质资料,采用α卡法和高密度电法相结合的综合地球物理勘探方法,开展采空区位置的探测研究.研究表明:未充水的采空区出现α射线强度脉冲读数和视电阻率异常高值是探测采空区的地球物理前提条件;利用α卡法和高密度电法相结合的手段对采空区进行探测,效果良好,结论可靠.     

工程物探在S244省道K9+500～K10+100采空区的应用

山东省S244省道K9+500～K10+100段存在较严重的采空塌陷隐患,如何准确查清采空区的空间分布特征,对于道路的安全运营非常重要。根据以往类似工程经验,采用单一的物探方法,在准确探测采空塌陷形状、埋深等空间分布特征时存在较大难度,工程钻探可以比较直观的揭露采空塌陷的情况,但需要施工大量钻孔,在经济、时间等方面不可取,综合采用多种物探方法是一种准确有效的工作方法。以该工程为例,通过采用浅层地震反射波法和高密度电阻率法等工程物探方法,准确查明了该路段采空区空间分布特征,并通过比较直观的工程钻探对上述方法进行验证,效果良好。     

让村民睡个安稳觉——地质灾害防治的娄底样本

50岁的曾凤最近几日面色红润,逢人便笑,"从山上搬迁下来后,再也不用担心半夜时房屋塌陷,睡觉安稳多了." 曾凤是湖南省冷水江市锡矿山陶塘街道的居民.被誉为"世界锑都"的冷水江市锡矿山锑的储量、开采量和冶炼技术均居世界前列,但由于近一个多世纪的锑矿开采,造成该地2.5平方公里范围内分布着大面积地下采空区,其中最高采空场深达地下30多米,矿下顶板距地表最薄处仅20厘米.曾凤所在的宝大兴地区是锡矿山最严重的采空区之一.     

泰安市历史形成责任灭失非煤矿山采空区现状及稳定性评价

泰安市有很多历史形成、责任灭失的铁矿、石膏矿、金矿、长石矿、萤石矿、岩盐矿等非煤矿山。该文阐述了各矿山的采空区位置、分布范围、危险性及废弃矿井的位置、类型,分析了地表变形及其对建(构)筑物及基础设施的潜在影响,采用赋值打分法和规范评价法对采空区稳定性进行评价,对废弃矿井危害程度进行定性分析评价。在调查与评价的基础上,对泰安市历史形成、责任灭失非煤矿山采空区及废弃矿井提出针对性的防治措施,为开展防治工作提供参考和依据。     

木瓜矿矿坑突水原因分析

通过对木瓜矿矿井突水影响因素分析,查明了该矿突水原因是9号煤层采空导致地面变形,从而产生地裂缝和地面塌陷,地表解冻后浅水层顺地裂缝与松散岩类孔隙水、风化带孔隙水、裂隙岩溃入采空区,造成具水溶水一起.     

枣庄岩溶地面塌陷的影响因素及其发展趋势

从枣庄市岩溶地面塌陷的基本条件入手,分析了枣庄地区塌陷的影响因素,认为降水量的大小直接影响水力梯度的大小,而且其导致的地表积水使得上部荷载增加,抗塌力降低;水位降深越大,水力梯度也将增加,潜水与地下水之间的水头差变大,补给造成的渗流场较强,使地下水动力条件增强,塌陷数量也相应增加。该文根据区内塌陷的成因分析了枣庄岩溶地面塌陷的发展趋势,认为目前情况下不会发生塌陷,但若持续过量开采地下水或遇到强干旱年份,塌陷是极易发生的。     

新疆呼图壁地下储气库的InSAR形变监测与模拟

利用TerraSAR-X卫星2013-08~2014-08的17景雷达影像,采用小基线集（small baseline subset,SBAS）InSAR技术获取呼图壁(HTB)地下储气库（underground gas storage,UGS）运行期间的地表形变序列,并结合UGS注（采）气井口的压力数据,采用多点源Mogi模型,对HTB UGS的形变场进行模拟。结果表明,整个UGS区域的形变特征为非连续分布,形变与注（采）气压力变化具有较好的相关性;注（采）气期间沿卫星视线向(LOS)的形变峰值分别为10 mm和-8 mm;采用自适应前向搜索法,基于多点源Mogi模型初步模拟注（采）气期间的形变过程,当UGS的注（采）气平均气压为18 MPa和15 MPa时,LOS的形变可达7 mm和-4 mm,地表形变的大小与注（采）气井口密度有关;UGS的储气分布呈非均匀状态,即地下气库结构复杂多变。     

河南省与推覆构造有关的几个区域地质问题

笔者根据推覆构造的理论,探讨了我省与推覆构造有关的一些重要的地质现象。认为:迄今我省地质工作者划分的一些深大断裂,实际为地表产状陡、往下产状变缓的台式逆冲断层:迄今被认为是加里东期形成的台缘褶皱带,实为燕山期构造推覆形成的平行褶皱带。笔者指出:由于构造推覆造成地层之间的一些假的整合及假的不整合现象,导致地层划分混乱和对一些地质现象判断错误。笔者揭示了一些地层的“失踪”现象,并分析了造成“失踪”的原因。     

北方岩溶区降水入渗补给系数及补给机制：以羊庄岩溶水系统为例

为建立北方岩溶区水文地质参数系列,提高岩溶地下水可采资源计算精度,笔者团队于20世纪80年代开始,在山东羊庄封闭式泉排型岩溶水系统开展了岩溶水均衡试验研究,积累了40余年的监测试验数据。根据长期野外水均衡要素观测资料,推导出裸露型、半覆盖型和覆盖型岩溶区降水入渗补给系数计算公式,建立了岩溶区降水入渗补给系数α与降水量P和地下水位埋深D的相关方程,以及可调控的最大降水入渗补给系数系列,揭示了降水入渗补给过程与α变化机制。结果表明：α随水位埋深D的改变而改变,每个降水量P段分别对应一个最大降水入渗补给系数α_max和最大降水入渗补给量即补给极限G_max,相应的水位埋深便是最佳水位埋深D_critical。D>D_critical时,包气带截留量随着水位埋深的增大而增大,α<α_max;Dcritical时,地表径流量随着地下水位埋深的减小而增大,α<α_max。不同的降水量段对应不同的D_critical     

基于FLAC3D与无人机航测的全部垮落法采煤塌陷分析

内蒙古串草圪旦煤矿位于黄河中游上段,其全部垮落法采煤导致大面积塌陷,地表生态和环境问题频发。为研究采空区地表裂缝发育规律及塌陷应力与位移场演化特征以串草圪旦煤矿6102工作面为研究对象,利用无人机航测查清了地表裂缝分布范围及规律,构建了FLAC^3D数值模型并计算分析了采空区围岩应力及位移变化,将分析结果与无人机航测结果进行了相互验证。结果表明：(1)塌陷主要以地裂缝为表现形式,主要分布于矿区西北部及中西部。工作面发育2类地裂缝,一类为弧形阶梯式裂缝群,呈平行分布且以间隔5～20 m出现,大部分形成阶梯式高度为15～130 cm的错台,裂缝以3°～5°的偏角垂直工作面推进方向发育;另一类为直线型边缘裂缝带,拉张破坏严重,平行工作面外围呈带状发育,少数可展布于工作面内部,最外围裂缝至工作面的距离分别为38,53 m。(2)由于地下煤层开挖,采空区顶板出现明显的“马鞍状”拉应力集中区,且随着开挖的推进地表集中区拉应力先增大后减小,最大值为0.181 MPa;(3)采空区顶部完全垮塌,地表垂直位移最大值在采空区正中间,最大值约5.5 m;地表水平位移最大值位于采空区煤柱正...     

基于SBAS-InSAR的矿区采空区潜在滑坡综合识别方法

针对位于山区且受大量采空区影响的边坡,利用传统测量方法监测耗费人力、物力且光学遥感难以定量识别其是否为潜在滑坡的问题,本文提出一种融合研究区小基线集（SBAS-InSAR）地表监测数据、坡度及坡向的识别方法。通过SBAS-InSAR技术获得研究区地表雷达视线（LOS）方向形变速率,将其转化为垂直方向形变速率,并根据研究区DEM建立坡度及坡向分析图,根据不同山体的坡度、坡向找到易发生滑坡的区域,融入该区域垂直方向的时序形变速率,对其进行滑坡识别。实验表明：卡房镇周边受采空区的影响较大,多数区域垂直方向年形变速率大于10 mm/a;通过本文方法对研究区潜在滑坡进行识别,发现在研究区的21处历史滑坡点中,有16处被识别为潜在滑坡,5处未被识别但也位于发生形变的区域内,表明本文方法对潜在滑坡的识别精度高,具有可行性。该研究为识别采空附近的潜在滑坡提供了一种新的思路,可以有效识别采空区附近山体边坡是否处于潜在的、不明显的滑动状态,对滑坡灾害具有预警作用。