弱径流条件下陷落柱柱体活化导水的机理及判据

陷落柱突水事故在我国煤矿时有发生,但其导水机理至今仍不十分明确。为分析在弱径流条件下陷落柱柱体活化导水的机理,可用弹性理论求出在自身重力、周边地应力和地下水压力作用下的陷落柱柱体内的应力分布。根据这些应力分析,分别采用Griffith理论、极限平衡理论和库仑准则,可以推导出柱体的关键层和非关键层的活化导水的判据,并据此判据分析了影响陷落柱柱体破坏导水的有关因素。      

顶空气相色谱法测定地层水中的苯系物

利用极性聚乙二醇弹性石英毛细管柱分离苯系物，在线顶空气相色谱法测定地层水中的苯系物。讨论了色谱柱、载气压力、液相体积、顶空压力、顶空加热温度等因素对测定的影响。该方法实现了地层水中苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、异丙苯、苯乙烯等各组分的完全分离，方法的检出限在0．07—0．23μg／L，8次测定相对标准偏差在2．98％-4．91％，加标回收率为95．2％-104％。方法可用于地层水等液体样品中苯系物的测定。     

利用钻孔雷达探测煤矿井下顶底板界面的数值模拟研究

为了更好地在实际生产中识别煤层顶底板位置和对采掘有威胁的地质构造,验证钻孔雷达在煤矿井下探测的有效性,笔者根据时间域有限差分原理,基于gprMax2 D软件对煤矿井下钻孔雷达数据进行了模拟.建立了多频多煤层厚度的水平钻孔模型、多倾角下的倾斜钻孔模型、正断层模型、裂隙带模型、陷落柱模型和夹矸模型并得到相应数值模拟结果.结...     

岩溶陷落柱充填特征及活化导水分析

基于对华北煤田内岩溶陷落柱充填特征的研究,本文提出泥石浆型堆积是煤系段陷落柱的主要充填物。泥石浆不仅充填陷落主腔体,同时也封堵腔壁裂隙带,“结石体”成泥砾结构,渗透性极低,是柱腔内最主要的“堵水塞” ,而柱旁贯通性节理由于高压水楔渗透劈入,可成为最优导水通道,它能将动水切入陷落柱,进而引发活化突水。      

郑东新区顶管施工中影响顶进阻力的因素分析

阐述在郑东新区顶管施工中影响顶进阻力大小的诸多因素，进行理论分析并列举出计算顶进阻力的方法，提出了减小顶进阻力的思路。     

华北型煤田岩溶陷落柱某些问题研究

华北型煤田中发育的岩溶陷落柱是一种特殊类型的岩溶塌陷。本文在专题调查的基础上 ,总结了华北型煤田陷落柱的空间分布规律 ,初步提出了陷落柱宏观预测指标体系 ;从生产实践角度分析了影响陷落柱导水性的相关因素 ,讨论了三种与陷落柱有关的突水通道类型 ,并对陷落柱的鉴别及其与断层突水的区别进行了剖析。     

基于内部结构概化的华北型煤田岩溶陷落柱分类

岩溶陷落柱是华北型煤田所具有的一种特殊地质构造,对煤矿安全生产造成巨大威胁。为了研究岩溶陷落柱的突水机理,确保煤矿采掘工程的安全,提出了岩溶陷落柱的内部结构概化模型,包括堆石段、泥石浆段、岩块碎屑段和柱壁裂隙段4个不同的部分,各部分之间既有相互联系,又显示出不同的力学和水力特征。基于此模型,对岩溶陷落柱按照内部结构的不同进行了分类,将岩溶陷落柱分为堆石型、堆石裂隙型、堆石泥石浆型等8种不同类型,并总结分析了不同类型岩溶陷落柱的结构特征和突水特征,且对不同类型岩溶陷落柱煤矿采掘工程提出了建议。      

华北型煤田下组煤突(涌)水模式及特征

目前,有关突水模式划分主要着眼于突水通道和突水方式方面,而没有从地下水系统角度来考虑突水机理,对于认识突水机理缺乏系统性,不能很好地回答为什么突水的问题。在分析大量煤矿突水资料基础上,从煤矿区所处的岩溶水系统的特征入手,提出了以其所处的系统位置、突水通道等为依据将华北型煤田下组煤突(涌)水模式划分为活化断层型、活化陷落柱型、底板型、断层型、陷落柱型5种模式,并对其突水特征进行了概述。     

深井电顶驱液压顶驱钻井装置适用性研究分析

在阐明顶驱钻井特点的基础上,分别研究分析了交流变频电顶驱和液压顶驱的优越性及其适用性。     

老窑采空区的地震探测与研究

老窑采空区严重地威胁着大型矿井的生产与安全，探测老窑采空区已成为地震勘探的一项重要研究课题。本文就地震勘探的时间剖面上解释的波形异常区与实际调查的老窑采空区范围吻合较好，并进一步针对老窑采空区的实际赋存形态特征作了地质模型，较系统地分析了不同老窑采窄区的形态特征，计算并分析其时间响应剖面上的反射波的频谱特征。通过分析不仅能有效地将老窑采空区与陷落柱、向斜区别，且利用反射波的频率、相位特性较为准确地判断全采空未放顶、全采空放顶、上半部采空、下半部采空的特征，从而采用地震勘探技术解决老窑采空区的问题成为可能。     

岩溶塌陷灾害的岩溶地下水气压力监测技术及应用

文章系统、全面地介绍了岩溶地下水气压力监测技术及其应用成果。该技术在监测成孔、孔口的密封及监测频率等方面创新性地提出了相关的工艺方法,能真实、及时且充分地反映出岩溶管道裂隙系统中的地下水气压力变化特点,可为岩溶塌陷的机理研究、监测和预警提供科学依据。岩溶地下水气压力监测技术工艺简单、操作方便、成本低廉,经过20多年的改进,已成功应用于全国11个典型岩溶塌陷区,服务于高铁、水源地、油气管线、市政建设等潜在岩溶塌陷风险性评价、安全降深、监测预警等方面,取得了很好的效果。      

枣庄岩溶塌陷形成机理与致塌模型的研究

渗压效应是指由于降雨入渗补给岩溶地下水,而对盖层土体产生的综合作用,包括静水增荷效应、垂直渗透效应、吸水软化效应及负压封闭效应。渗压效应致塌机制是多年持续采水区降落漏斗中心部位岩溶塌陷的主要力学机制。本文根据普氏理论及极限平衡理论分别建立了内部塌陷阶段临界土洞的高度表达式及地表塌陷阶段的渗压效应致塌力学模型,并用表达式及模型对枣庄市的岩溶塌陷进行了验证分析与评价,分析结果与实际塌陷情况符合较好,建立的表达式与模型基本上反映了该地区岩溶塌陷的形成机理。     

覆盖型岩溶塌陷的塌陷机制分析

以覆盖型岩溶塌陷为研究对象,首先分析了覆盖型岩溶塌陷的演化机制,然后考虑土体自重、真空负压、降雨和爆破等因素的共同作用,并基于极限平衡理论建立了覆盖型岩溶塌陷土体稳定系数及塌陷范围的计算方法,以重庆市南岸区涂山湖二外桥梁左侧塌陷为例,发现计算出的塌陷范围与现场塌陷范围基本一致,并分析出该处土体在爆破、真空负压、自重和渗透等因素作用下的稳定系数和塌陷范围变化规律为:稳定系数在土层厚度增加时可增大46%,而当水深从0.1 m增加到1 m和真空负压由0 kPa增大到50 kPa时,可降低30%～35%。最后考虑爆破的时效性,探讨了土柱稳定系数随着爆破振动的变化规律,在考虑爆破荷载作用后,土柱稳定系数将降低4%,爆破对土柱的作用时间约为6 s。      

Mechanism and mechanical model of karst collapse in an over-pumping area

Through geological investigation of karst collapses at Zaozhuang City, China, it was found that the mechanism of karst collapse in areas of excess water extraction is characterized by a seepage effect and that the seepage-pressure effect is the initial factor that induces karst collapse. The causation mechanisms for karst collapse can be divided into two phases: the inter-collapse phase and the surface-collapse phase. Therefore, based on the limit-equilibrium theory, this paper has established mechanical models for the surface-collapse phase and determined values for the stability of the arch formed by the soil hole in an inter-collapse phase. In addition, an evaluation of a karst collapses at Zaozhuang City, China, was completed using mechanical models. The results show that the mechanical models agree with the theory of karst collapse at Zaozhuang City. Thus, it is proved that the karst collapse models can be used for the evaluation of karst collapse in areas that are over-pumped.     

我国岩溶地面塌陷研究进展与展望

为了解我国岩溶地面塌陷理论和实践的状况,在讨论了岩溶地面塌陷概念的内涵和外延后,全面总结了岩溶地面塌陷在塌陷机理、预测、监测、防治等方面的研究现状,分析了目前存在的问题,概述了近年来研究的新进展,提出了岩溶地面塌陷研究的发展方向。      

我国岩溶塌陷研究综述

随经济的不断发展,对岩溶区资源的开发日益增强,由此引发的岩溶塌陷问题也日趋频繁、严重,已成为岩溶区可持续发展的一大障碍,有效减轻其造成的危害势在必行。文章根据近年来国内外岩溶塌陷的研究现状及发展,概述了岩溶塌陷的三大形成条件:一定发育程度的岩溶、上覆盖层、岩溶地下水系统;以及中国岩溶塌陷的时空分布规律,分别举例例证了它的几种成因机制,如重力致塌、潜蚀致塌等。由于其突发性及危害性,有必要对岩溶塌陷的预测防治进行深入研究,做到防灾减灾。基于此,总结了中国岩溶塌陷的监测预报和安全评价等方面的新方法和措施等。针对塌陷的形成条件、塌陷现象或其危情的存在状况及其危害性,归纳了有针对性的防治措施。     

小陷落柱异常波提取及其特征的模型研究

通常情况下,较小规模陷落柱的地震响应特征不明显。运用矩阵的奇异值分解(SVD)方法,通过对三维模型数据的处理,把煤层反射波作为被压制的对象,突出断陷点所产生的绕射波,以达到提高对较小规模陷落柱地震解释的目的。实际运用效果较好。      

Summary editorial for karst hydrogeology: advances in karst collapse studies

Karst collapses occur in various sizes and by various mechanisms. No karst collapses are the same, and each needs to be treated individually. Decades of investigation of and experience with these collapses make it clear that addressing karst collapse hazards requires a multi-disciplinary approach that integrates geomorphology, engineering geology, hydrology, hydrogeology, biology, geophysics, geochemistry, and risk assessment. This thematic issue contains 12 papers that illustrate the recent advancement in karst collapse studies, covering a spectrum of topics from karst collapse mechanism study, geophysical application to karst collapse investigation, karst collapse investigation standards, karst collapse monitoring and early warning, and karst collapse remediation.     

武汉地区浅层岩溶发育特征与岩溶塌陷灾害防治

运用综合分析和数学统计的方法,较为深入地研究了武汉地区浅层岩溶的发育特征。武汉地区存在6个走向 NWW-SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带。根据上覆盖层工程地质性能的差异,划分出5种岩溶地质结构类型。武汉地区浅层岩溶主要类型有溶隙、落水洞及小型溶洞等,钻孔遇洞率46.0%-50.1%,线岩溶率5.93%-6.00%。浅层岩溶带中,1/3的溶洞洞高小于0.6 m,50%小于1.0 m,90%小于3.0 m。1/3的溶洞顶板在基岩面以下2.5 m 以内,50%在4.5 m 以内,90%在12.5 m 以内。溶洞充填物主要是黏土,含有灰岩碎块石。全充填溶洞占70.8%,未充填溶洞约占1/5,半充填溶洞不到8%。全充填溶洞顶板在基岩面以下平均埋深5.13 m,半充填5.71 m,无充填7.69 m,且具有全充填和半充填溶洞埋深较小、无充填溶洞埋深较大的特点,反映出溶洞充填方式是自上而下充填,充填物主要来源于上部覆盖层。武汉地区浅层岩溶为上部“垂直渗流岩溶带”地下水垂直渗流作用下的产物。根据岩溶发育程度的差异,基岩面以下浅部碳酸盐岩在垂直方向上可分为上部强岩溶和下部弱岩溶两个带;岩溶塌陷灾害平面上可划分出高、中、低3个危险性区,各区防治原则不同。高危险区是岩溶塌陷灾害防治的重点,防治的基本原则是阻止上覆粉细砂的流失;中等危险区的防治原则是保护中部老黏土层或红层的完整性;低危险区应注意远城区土洞存在的可能性。各危险区治理应以岩溶地质结构为基础,在防治原则指导下制定相应的防治措施。此外,工程建设中应合理选择和利用弱岩溶带。     

基于岩溶水动态的岩溶地面塌陷预测预报方法

由于突发性、影响因素多样性等特点,岩溶地面塌陷的预测预报目前只能做到区域上的危险区划定,而不能实现危险区内何时、何处发生塌陷的预测预报。已有岩溶地面塌陷调查结果表明,岩溶地面塌陷的发生是有前兆的,即附近水井会提前出现水位波动大、水浑浊等现象。本文据此提出了建立健全岩溶水监测网络,对岩溶水位、水量、浊度及主要化学组分等指标进行实时动态监测,结合岩溶水流向等参数,实现短时间（数小时至数日）、小范围（小于监测网络间距）的较高精度岩溶地面塌陷预测预报的方法,并以山东省莱芜市孟家庄地区为例做了简要说明。