苏锡常地区孔隙Ⅱ承压水开采条件与水、土应力平衡探讨

基于水、土应力平衡观点，获得了对Ⅱ承压水过量开采发生地面沉降和可开采资源的认识，但平衡条件尚有模糊性，认为承压水一开采就产生水、土应力失衡。其分析研究在含水层弹性释放量上，未分天然状态土体自重压缩和开采至水、土应力失衡互动时含水层压缩弹性释放量，这就导致水、土应力平衡条件认识上的模糊性。通过土体压缩曲线与地面沉降发生曲线变化特征，结合苏州市城市规划区东部郭巷Ⅱ承压水开采过程中水位与地面沉降同步监测资料研究，论述苏锡常地区Ⅱ承压水具高压强，有一个天然动态下水、土应力平衡面，Ⅱ承压水开采其顶板以上土体不同厚度区，按天然状态水、土应力平衡面以上水压力控制开采，不会发生地面沉降。这一问题的深化有助于地面沉降机理研究和承压水可开采资源评价及开采利用条件的认识，为超采区划定和沿江及高水位地区由封井转入按水、土应力平衡开采提供了理论依据。     

苏州城市规划区Ⅱ承压水开采与地面沉降预防控制研究

在孔隙承压水开采与地面沉降的关系上存在2种观点。水、土应力平衡理论认为：只要开采承压水，就会引发应力失衡并导致地面沉降；而水、土动态平衡理论则认为：除非开采水压力至水、土应力平衡面以下，否则不会引发地面沉降。苏州城市规划区第Ⅱ承压水开采水位与地面沉降动态观测表明，在-33m处存在一个天然动态水、土应力平衡面。第Ⅱ承压含水层形成后，经上覆堆积物自重压力长期压缩作用，其水压力具较高的压强．这种天然状态下产生的弹性释放储存量可开采利用多少，取决于开采状态下水、土应力平衡时可消耗压力水柱高度中的水头值。因而地面沉降的根本原因是开采水位超过了-33m，突破了天然状态水、土应力平衡面水位。Ⅱ承压含水层在天然状态受上覆堆积物重力产生的高压强弹性释放储存量现象，可以帮助我们确立该地区孔隙Ⅱ承压水开采不产生地面沉降的临界水位(水、土应力平衡面)。这一点对承压水开采条件、可开采资源性质具有重大实际意义。同样可以应用于饱受地面沉降困扰的无锡、常州及周边地区，为地下水开发利用政策由单一的封井停采转为目标水位控制开采提供了科学依据。同时也为此政策在承压水动力学机制上找到了内在原因。     

深井无水芒硝水溶开采部分技术参数的求取

本文介绍了水溶开采深井无水芒硝有关技术参数的求取方法,数据资料的获得,对水溶开采深层芒硝及硝水利用具有重要意义。     

千米深井解放层开采卸压机理及效果分析——以华丰煤矿为例

解放层开采是煤与瓦斯突出、冲击地压等煤矿动力灾害防治的重要措施,以山东泰安千米深井华丰煤矿2613、2412工作面为背景,采用物理模拟与数值模拟相结合的方法,围绕解放层开采卸压机理、卸压效果评价等工程科学问题开展研究,明晰解放层开采后上覆岩层运动规律及矿压变化特征,厘清被解放层采动过程中采场应力与岩层位移演化规律,进而对解放层开采卸压效果和被解放层开采可行性进行指标化评价。结果表明：(1)解放层开采过程中,上覆岩层逐渐垮落形成漏斗状、非对称的多固支梁状结构,解放层开采结束后,采场左右两端分别形成对被解放层起永久性卸压保护的类悬臂梁结构,左右保护角分别为54°、60°。(2)解放层上覆岩层划分为“永久性卸压保护区”和“采空触矸压实区”,两种应力分布区对应解放层顶板应力最大值约20、36 MPa,对应被解放层内最大应力值约29、24 MPa,被解放层受两种应力区的叠加影响。(3)解放层开采结束后,工作面两端出现应力积聚,其他区域上覆岩层整体处于卸压状态,“采空触矸压实区”的持续发育已影响到被解放层,被解放层50～100 m区域沉降量约等于采高。(4)被解放开采过程中,覆岩板裂指数f为0.5...     

新型成井过滤器在地下水开采中的应用

研制的一种新型成井过滤器技术,它适合于地下水开采特别是深井开采及粉细砂地层开采,具有良好的滤水挡砂作用和功能。减小钻井口径、滤料对位准确,避免了常规成井时人工填砾易形成的砾料架桥、蓬塞、厚薄不均等所导致水井涌砂等成井质量问题。为粉细砂地层成井、深井成井提供了一种新型的成井材料和成井技术方法。     

中国恩菲参与超大规模超深井金属矿山开采安全关键技术研究项目

<正>近日,国家安全生产监管总局超大规模超深井金属矿山开采安全关键技术研究项目(以下简称"‘双超'研究项目")新增研究内容推进会在中国恩菲工程技术有限公司(以下简称"中国恩菲")召开。国家安全监管总局相关负责人、中国恩菲总经理伍绍辉等出席会议并讲话。据悉,该研究项目包括超深井建井施工安全管理及超大规模采矿工艺协同关键技术研究等3个课题,共7个专题,旨在研究解决超大规模超深井金属矿山开采面临的一系列安全生产科技难题,提升安全科技保障     

深井高应力软岩沿空留巷围岩破坏机制及控制

针对深井高应力软岩沿空留巷围岩大变形难题,通过现场调研、理论分析和相似模拟试验,分析了围岩特性、支护结构破坏形式及其破坏演化过程,并对围岩破坏机制和围岩控制技术进行了深入系统研究。结果表明:厚层泥岩低强度、软化吸水膨胀及其在强采动高应力状态下碎裂扩容、长期蠕变是围岩大变形的诱因;围岩变形破坏相对于巷道横截面铅垂和水平方向呈明显不对称状态;原有围岩支护系统没有形成一个完整承载结构,使支护体被各个击破,围岩破坏顺序:充填区域顶板破碎→充填体偏心受载压裂片落→巷内顶板急剧倾斜下沉→实体煤帮外鼓片帮,最终导致围岩失稳;提出顶板分区耦合支护和以充填区域顶板为关键纽带的"四位一体"围岩控制技术,该技术能够提高巷道整体稳定性,避免围岩局部破坏造成的支护结构失稳,保障巷道安全畅通。     

厚松散层下风氧化带内煤层安全开采关键技术的研究

根据百善煤矿开采试验工作面的大量现场观测资料，①底含水层的水文地质条件及其渗透稳定性，②煤层开采以后覆岩变形破坏移动规律，③控制软弱顶板尤其是存在弱面的顶板控制技术。对两淮煤田浅部煤层的安全开采具有参考价值。     

深井孤岛工作面巷道围岩采动应力分区演化特征

针对深井孤岛工作面煤巷大变形问题,采用现场实测手段研究了回采过程中巷道和采空区应力动态演化规律以及巷道围岩变形破坏演化特征。研究结果表明：深井孤岛工作面巷道围岩应力演化与变形破坏具有显著的阶段性特征,工作面前方大于250 m范围,巷道围岩未受采动影响,围岩应力变化较小且变形主要集中在底板与煤柱肩窝;工作面前方100～250 m支护结构受力增大,巷道浅部围岩破碎,顶底板移近及煤柱内挤变形突出,巷道出现明显的非对称变形破坏;工作面前方100 m为强烈采动影响阶段,尤其是在工作面前方20～22 m围岩垂直应力与空间主应力变化比较剧烈,顶底板移近与两帮内挤变形更加突出,巷道围岩表现出明显的大变形破坏特征。根据采空区应力分区特征分析了顶板覆岩结构的动态演化过程。结合应力与变形破坏演化特征,提出了巷道支护对策,以期为深井巷道围岩控制提供一定指导。     

地层温度对科学超深井井壁稳定的影响

井壁稳定问题包括井壁坍塌和地层破裂2种基本类型,科学超深井钻探的目的层是处于高地应力、高地温和高地层压力的深部岩层,井壁稳定问题更加突出。以12000 m科学超深井为例,从地层温度入手,分析钻井液循环温度变化所引起的当量静态钻井液密度和环空压力当量密度的变化,以及温梯应力、温差应力对井壁稳定的影响。     

邯峰矿区深部煤炭资源勘查方法与模式

针对我国深部煤炭资源现状及深部煤田勘查所面临的困难和挑战,以邯郸峰峰矿区(以下简称邯峰矿区)为例,分析了影响深部勘查工程的煤田构造特征、勘查手段及勘查模式。强调浅部资料及钻探工程在矿区深部勘查中应用的重要性,对深部勘查工程的钻探深度、布孔方式、钻孔信息获取三方面的特点进行了系统总结。在综合分析的基础上,建立了以邯峰深部勘查区为例的老矿区深部煤炭资源勘查模式,即充分利用浅部生产矿井资料,以钻探工程为主,辅助其他多种勘查手段的综合勘查模式。      

甘肃镜铁山矿床构造新认识

甘肃镜铁山铁矿是我国西北地区重要的钢铁基地,目前保有铁矿石4亿吨,因同时具有中等规模铜矿床而倍受关注.原矿山勘探资料认为镜铁山矿床是向斜构造,铁矿体受向斜控制,下部已无矿,基于该认识,自20世纪90年代至今,除一些生产性勘探外,深部及外围找矿基本停滞,并有Ⅲ,Ⅳ矿体,Ⅵ,Ⅶ矿体先后闭坑.笔者最近在此工作期间,依据桦树沟矿区开采现状,黑沟矿区控矿特点以及节理与千枚理关系,推测镜铁山矿并不是向斜,以黑沟矿区为代表,可能主要为断层控矿,深部和外围找矿潜力巨大.     

深部走向长壁开采地表移动数值模拟

在对深部开采进行界定的基础上,运用数值模拟手段,基于关键层理论建立三维深部开采模型,对走向长壁式开采地表移动进行分析,数值计算所得三维地表移动图形能够定量、直观描述地表移动,结果与概率积分法预测符合良好,实现对采煤-上覆岩土层破坏-地表沉陷全过程分析,是对煤矿开采沉陷可视化工作的重要补充。通过数值计算,总结了深部开采地表移动特点,并对比深部开采与浅部开采,分析地表影响半径及相关变形指标。分别对充分采动和非充分采动条件下概率积分法下沉系数进行计算,并与传统计算方法进行比较,结果显示:两种开采条件下,下沉系数均小于传统计算结果,基于浅部开采的经验下沉系数不再适合深部采动情况,得出下沉系数随深度增大而变小的结论,并分析这种变化产生的原因。     

深部大变形回采巷道围岩拉压分区变形破坏的模拟研究

为研究深部回采巷道围岩大变形破坏规律,在地质力学评估及矿压显现特征实测的基础上,采用真三轴相似模拟方法,模拟了不同加载梯度下巷道围岩应变特征。结果显示,在浅埋静水压力条件下,巷道围岩呈现“浅部拉应变、深部零应变”的特征;深埋静水压力及初掘采动应力下巷道围岩出现“径向应变拉压交替分布”现象;当采动应力集中系数大于2时,深埋巷道围岩应变进入非线性大应变状态。采用FLAC3D的应变软化模型与摩尔-库仑模型,对比研究了深部回采巷道围岩位移、塑性区分布规律。结果表明,应变软化条件下,巷道围岩产生拉、压分区破坏且软化后的围岩位移与实测结果更吻合。综合研究结果,揭示了深部回采巷道围岩拉、压分区的产生机制,初步提出了注浆、喷层等措施,防止过度应变软化引起深部回采巷道围岩大变形,为类似巷道稳定性控制提供了一定的参考。     

深部带压开采:传承与创新

回顾了带压开采的传承与创新发展历程。阐述带压开采的概念及充要条件,以带压开采的内涵为基础,定义侵蚀基准面为浅部和深部带压开采的分界线（面）,明确承压水上采煤为带压开采,而含水层“下”采煤不属于带压开采范畴,纠正《煤矿安全规程》中有关“顶、底板带压”的不妥表述。梳理了直接为带压开采服务的理论和技术,探（探查）、治（防治）、保（保障）3项技术,机理（致灾机理）、评价（危险性评价）、预测（灾变预测）3项理论,即构成带压开采理论技术体系;华北煤田奥陶系岩溶随深度增加发育减弱,由此推断,空间上深部岩溶径流带多形成在古岩溶系统中,而现代岩溶径流带则发育于现代岩溶中。深部隔水层损伤裂隙增多,为采后承压水导升奠定物质基础。总结对比了浅部和深部底板岩溶水害特征,阐明深部奥陶纪灰岩（简称奥灰）水突水机理,沿裂隙渗透、扩容、压裂,薄层灰岩中转,不断向上导升,形成大面积散流突水。从理论上说明突水系数已不适用隔水层厚度超出80 m的情形,提出厚、巨厚隔水层带压开采评价方法:p₀ > 3σ₃-σ₁-p_p+s_T;依据隔水层厚度、底板破坏带、奥灰导升带、突水系数等因素将底板类型划分为5类隔水层,提出相应5级带压开采条件以及5种治理模式;针对深部带压开采复杂条件,倡导应用“全时空”水害综合防治思想理念及技术。面向未来,地质体+水流的本构模型仍是学术界需攻克的最大难题,现实的“卡脖子”难题,如深部岩溶发育规律、精细探查技术、水害机理及评价预测、综合治理技术等,是实现安全带压开采的关键。      

连续电导率观测系统在五龙金矿深部找矿预测中的应用研究

辽宁省五龙金矿区地质工作程度较高,截至目前开采深度达近千米,而地球物理工作相对滞后,急需开展深部隐伏矿地球物理探测工作,进而指导深部找矿预测研究,实现寻找深部隐伏矿的有效突破。为此,在分析矿区地质、构造及岩矿石物性资料的基础上,结合区域航磁资料和区域构造的分析结果,针对矿区主要成矿地质体和成矿构造,实施开展了连续电导率观测,通过二维反演与综合分析,预测五龙矿区163主矿体向下仍有较大的成矿空间,且矿体向东南方向延伸,在矿区东南部及外围形成较为有利的成矿部位,进而为下一步矿区地质找矿工作提供有效帮助或指导。     

锡矿山复杂地层小口径取心深孔钻探施工方法

针对冷水江市锡矿山谭家冲矿区ZK2401钻孔复杂地层,把单个钻孔的钻探施工作为一个系统工程来实施,对可控制部分进行合理有效的控制,做到有备而动并提高钻孔的成孔率。从前期调查、钻孔结构设计及钻探设备选择、钻孔工程设计和实际施工情况4个方面总结钻探施工方法,确保在矿区复杂地层小口径深孔钻探施工的顺利进行,其经验可供同行参考。     

卸压开采研究进展

大规模深部开采已成为我国采矿工业发展的必然趋势。冲击地压、大变形控制是深部开采的研究热点,它们都是由过高的深部开采地压导致的。卸压开采的目的就是要转移或释放部分高地压。总结了压力拱、支承压力、最大水平地应力、板理论、卸压支护和轴变论等卸压理论及其适用领域。从卸压机制入手对卸压施工工艺进行了简单分类。概述了卸压开采的研究方法。其结果表明：钻孔爆破是一种灵活的卸压施工工艺;未来卸压理论研究仍将遵循相似模拟、数值仿真与原位测试相结合的原则;在卸压开采的数值仿真领域,开发嵌入了LS-DYNA3D的FLAC3D软件是钻孔爆破卸压的一个值得重视的研究方向;多种卸压理论的有机结合是创新卸压施工工艺的研发方向;压力拱、卸压支护理论仍值得深入研究。     

广西宜州市龙头锰矿床地质特征及深部找矿研究

广西宜州市龙头锰矿经过近60年的开采,现面临严重的资源危机,急需开展深部找矿工作。该锰矿为桂西北地区较为典型的海相沉积型矿床,受岩相古地理、地层、构造以及锰质来源等控矿条件制约。通过对矿区控矿因素的综合分析,得出矿区深部及外围具有较好的成矿地质条件,并类比邻近里苗锰矿区的最新勘查找矿成果,认为矿区深部及外围具有较好的找矿潜力,值得进一步开展深部找矿工作,矿床规模有望达到大型。     

CSAMT在老矿山深部隐伏矿体预测中的应用

夹皮沟金矿近几年资源已近枯竭,浅部矿基本开采殆尽,深部地质信息相对较少。2013年国家在该矿山实施了老矿山深部找矿,如何探查500m以下深部找矿信息,常规的物探方法已达不到这样的勘探深度,况且矿区的游散的电干扰也较严重。本次工作通过可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)取得了数据质量可靠的剖面异常,通过两个钻孔的验证,在深部不同程度地见到了金银矿体,与物探解释部位吻合较好,为该矿区深部资源潜力评价提供了依据,同时也为矿区其他区段开展深部找矿方法奠定了基础。