巷道断面空间岩层变形与破坏演化特征光纤监测研究

煤层开采过程中巷道围岩会发生变形、移动与破坏,其动态变化特征对巷道设计、支护等技术参数的选择具有重要的参考意义。论文结合淮南矿区某工作面回采进程,在煤巷中布设测试断面,通过钻孔布置分布式光纤传感器,对煤岩层变形与破坏过程中产生的应变参数进行实测与分析,讨论断面空间岩层变形发育规律及其采动影响特征。井下2个监测钻孔的16组监测数据分析结果表明:工作面回采过程中,底板岩层受采动影响发生变形产生位移特征明显,且受岩层界面控制,变形位置多自层面开始逐渐发育,探查区底板岩层破坏的最大深度达14.1 m,与电阻率CT结果基本一致,且超前应力显现明显,整体监测效果良好。认为分布式光纤测试技术可精确分辨采动作用下岩层的变形演化过程,有利于研究不同条件下岩层受力后发生变形及破裂的规律。     

综放沿空巷道底板受力变形分析及底鼓力学原理

在分析了综放沿空巷道底板力学环境的基础上，建立了底板力学模型，计算了巷道，窄煤桩，高支承压力区底板岩层的相对位移，提出综放沿空巷道底鼓成因主要有以下3个方面：一是巷道底板一定深度的岩层在等效载荷的作用下产生拉应变而破坏；二是由于巷道底板岩层的破坏降低了高支承压力区底板岩体围压，导致这部分岩体在基形变热能释放过程中破坏而产生的巷道内的塑性流动三是实煤体帮的下沉，并简要分析了煤柱宽度对底鼓的影响。     

深井煤矿硐室底臌控制对策与监测分析

针对淮南矿区顾北煤矿-648 m水平绞车房硐室底板突出严重,容易发生拉剪破坏的特点,首先采用FLAC3D对绞车房硐室支护前的围岩变形和应力分布特征进行了模拟分析：变截面处和底角应力集中明显,在高应力作用下底角剪切滑移和底板折断隆起是造成底臌的根本原因。基于分步联合支护理论,对绞车房硐室底板支护方案进行了优化,并对绞车房硐室表面与深部位移、锚索受力和基础内部应力进行了全方位监测,结果表明：原支护方案下巷道底板变形较大,巷道底角发生剪切滑移诱使巷道断面圆形化,注浆花管和底角地梁可以较好地抵抗底角处的剪切滑移;巷道底板变形量受地应力方位影响较大,采用新的底板联合支护方式不仅可以很好地满足绞车房硐室对底板变形的要求,还能加强两帮稳定性,同时保证了绞车房基础稳定。     

有限元强度折减法在煤层底板破坏中的应用

采用有限元强度折减法,求得煤层开采后底板岩体破坏滑移面,并给出底板塑性区贯通过程,得出其滑移线与理论形态相近,底板塑性滑移形状类似Prandtl型,并与滑移线理论计算结算进行了对比,两者误差在10%以内,说明了采用有限元法求解煤层底板破坏情况是可行的。并用于模拟上保护层开采过程中底板及下伏煤层卸压范围,为保护层工作面回采过程中瓦斯来源提供理论依据。说明有限元强度折减法可用于确定承压水体上煤层开采其底板所需的临界厚度和上保护层开采过程中的有效层间距。     

长壁工作面巷顶沿空掘巷围岩应力分析

镇城底矿工作面的回采巷道一条沿顶板掘进,一条沿底板掘进,相邻两工作面在端头搭接,沿底板掘进的巷道形成巷顶沿空掘巷。通过理论分析、相似模拟、数值模拟及现场实测对巷顶沿空掘巷围岩结构及应力环境进行了研究。得到如下结论：该巷道不受超前和固定支承压力影响,大结构下方的矸石垫层可起到能量和应力耗散的作用,避免了动载和冲击影响,应力低且稳定;岩层移动形成的垮落角对采空区应力大小和分布（尤其采空区边缘）有重要影响;垮落角越小,采空区应力越小,该巷道围岩应力越小,采空区恢复至原岩应力的距离越大;垮落角对岩体塑性区发育方向起控制和导向作用;该巷道围岩应力大幅低于原岩应力,卸压程度大;实测该巷道竖向和横向位移均比非沿空巷道小,即顶底板和两帮应力环境均得到改善。研究对维护具有冲击倾向的高应力巷道具有一定意义。     

煤矿巷道底板冲击矿压发生的原因及控制研究

巷道底板水平应力是导致底板冲击矿压发生的主要因素,根据巷道底板冲击矿压的特点,建立了底板冲击矿压发生条件与影响因素的力学模型,初步确定了底板冲击矿压危险性系数的表达式。当底板岩层泊松比一定时,底板冲击矿压危险性系数与巷道埋深、巷道宽度的平方、水平构造应力、巨厚坚硬老顶影响系数成正比,与弹性模量、巷道底板软弱层厚度的平方成反比。通过数值模拟,发现巷道开挖后底板煤层的水平应力升高和垂直应力降低的规律,底板应力极易达到煤层破坏极限,在支护不当和外界扰动下容易发生底板冲击矿压。最后确定了底板强度弱化减冲原理,在跃进煤矿25110工作面下巷采取底板爆破卸压措施后取得了良好效果。研究成果为解决类似条件底板冲击矿压防治问题提供了理论依据和借鉴。     

采场底板突水机理的跨层拱结构模型

开采华北型煤田受底板承压水威胁的煤炭资源,必须对底板围岩的破坏规律有所认识。为了弄清底板岩层的活动规律,利用实验室大型非线性三维计算机数值模拟,对煤层底板应力分布特征进行了研究。发现采场底板存在跨层拱结构,并指出跨层拱是承载地应力和水压的承载结构;通过理论计算,得出了跨层拱最大主应力的计算公式,据此可以得出底板岩层裂隙产生的位置,该成果可对华北型煤田受承压水威胁矿井的回采工作面宽度设计提供参考。      

含软弱夹层厚煤层巷帮外错滑移机制与支护研究

含泥岩软夹层大采高工作面回采巷道外错式变形破坏是巷道支护的新课题。通过对三道沟煤矿含软夹矸层5-2厚煤层回采巷道变形实测和围岩钻孔窥视,发现了巷道顶板存在垂直裂隙,巷道两帮破坏区集中于夹矸层附近,且具有副帮大于正帮的特征,巷道变形主要来自于相邻采空区的影响。通过数值计算和物理模拟,揭示了相邻工作面侧方支承压力导致顶板产生垂直向裂隙,引起顶板与巷道夹矸层以上煤体沿软夹层向相邻采空区外错滑移的机制。建立了含软夹矸层巷道自稳平衡拱支护模型,提出了加强巷道上帮支护,控制外错滑移破坏的控制原则,给出了顶板锚索与煤帮长锚杆加强支护方案,工程实践取得了成功。     

急倾斜软硬互层巷道变形破坏机制及支护技术研究

针对急倾斜软硬互层巷道围岩大变形控制难题,采用现场试验、理论分析和数值仿真等多种手段,研究急倾斜巷道围岩变形破坏机制,研究结果表明：急倾斜软硬互层巷道的变形与破坏具有非对称性,偏压作用明显,呈现顶板下滑,底板臌起的相互错动变形特征,底臌严重且易片帮冒顶。巷道断面与岩层倾斜方向的钝角部位受侧向约束小,因而剪切滑移变形较大,是产生非对称变形破坏的关键部位;下帮围岩变形破坏较上帮更为严重。基于急倾斜巷道的变形破坏特点,提出在锚- 网-索耦合支护的基础上利用锚索、底角锚杆等对产生差异变形破坏的关键部位进行加强支护的方法,巷道大变形得到了有效控制。     

采空侧巷道底鼓形成机制与防治技术研究

煤矿深部采空侧巷道底鼓现象日趋普遍和严重,严重影响巷道的运输和正常使用,其底鼓防治技术研究已成为目前煤矿岩石力学问题研究的重点。通过理论分析、数值模拟、现场试验等研究方法,对采空侧巷道底鼓的特征、形成原因、形成机制及其防治技术进行了详细研究,得到以下结论：（1）采空侧巷道底鼓与底板岩性和底板岩层的应力重新分布有关;（2）底板在严重挤压变形的情况下发生断裂,底板隆起,墙角发生外移是造成底鼓的主要原因;（3）底鼓始于巷道底角与底板中部;（4）采用中空锚杆注浆与高强锚杆锚注联合支护技术能有效治理采空侧巷道的底鼓     

琼东南盆地莺歌海组重力流沉积演化过程

琼东南盆地是我国重要的油气富集区和水合物前景区,研究其深水沉积体系的展布和演化过程对于油气和水合物勘探具有重要意义。利用高精度三维地震资料,对琼东南甘泉凸起西部陆坡沉积体系进行研究。通过地震相识别的方法,分析了该地区浊积水道和滑塌体两种不同成因沉积体的沉积特征:浊积水道受底流作用影响,和陆坡走向平行,发育有不对称的天然堤;通过地震剖面的精细解释,在水道上部和下部发育两套滑塌体:下部滑塌体为正常滑塌体,由多期的滑塌过程组成,滑塌体叠置现象明显;上部为水道注入型滑塌体,由于外部流体的注入,使水体的密度和黏度下降,故滑塌范围较广,成层性明显。通过均方根属性切片与沉积模式重建的方法,将其沉积过程分成三期:即滑塌、侵蚀和再滑塌并受底流改造三个阶段。     

Slumping processes on the Caucasian continental slope of the Black Sea

New results of geomorphological, seismoacoustic, and lithological investigations on the upper continental slope off the Arkhipo-Osipovka Settlement are presented. Here, a large submarine slump was discovered by seismic survey in 1998. The assumed slump body, up to 200 m thick, rises 50–60 m above the valley floor that cuts the slope. Recent semiliquid mud that overlies laminated slope sediments with possible slump deformations flows down in the valley thalweg. Radiocarbon age inversion recorded in a Holocene sediment section of shelf facies recovered from the upper slope points to the gravity dislocation of sediments.     

煤层底板突水综合监测技术及其应用

底板岩溶水害是华北型煤田较为普遍存在的问题，因其具有隐蔽性、突发性的特点，防治水工作面临巨大的问题和挑战，因此，底板突水监测预警已成为煤矿安全生产过程中的必要措施。底板水害的形成和发生都有一个从孕育、发展到发生的演变过程，在此过程的不同阶段，底板裂隙、岩层视电阻率等均会释放出对应的突水征兆，及时、准确、有效地采集这些信息，根据这些信息判别突水过程中的具体水文地质特征，为建立突水监测系统奠定了基础。根据突水三要素，在葛泉煤矿东井11916工作面，利用井-地-孔微震监测技术和视电阻率监测技术构建了底板突水综合监测系统，对引起突水的导水通道和水源2个要素进行实时监测。监测结果表明:正常情况下，11916工作面回采过程中底板破坏深度为20~25 m，但是在2019年9月14日工作面推进到中间巷道时，运料巷和中间巷来自顶板的压力对底板破坏的叠加作用，以及附近的陷落柱原有破裂，致使该位置底板破坏深度加大，达到30~35 m，底板本溪灰岩水通过导水通道进入运料巷，底板出水2 m3/h，从视电阻率监测结果中不难发现1个低阻异常体从底板下逐步向上发育的过程。利用井-地-孔微震监测技术和视电阻率监测技术构建的底板突水综合监测系统能够捕捉到底板突水征兆，对于预测重特大水害事故的发生具有重要意义和实用价值。      

沙三中亚期东营三角洲前缘滑塌浊积岩定量预测

东营凹陷沙三中亚段广泛发育三角洲-浊积体系沉积。根据砂层组沉积的垂向变化特征,将沙三中亚段沉积时期东营三角洲自上而下划分为1～9期次,自东向西向湖盆中心进积。与三角洲有关的前缘浊积体包括滑动浊积岩、滑塌浊积岩及远源浊积岩3种类型,其中滑塌浊积岩发育的规模、数目最为稳定,是前缘浊积体定量研究的重要类型。笔者采用控制变量的方法对单因素关系进行探讨,进而分析多因素综合关系,对沙三段中亚段沉积时期东营三角洲前缘浊积体进行定量研究,从而探讨三角洲沉积结构与前缘滑塌浊积体发育的定量关系。研究发现,三角洲沉积结构特征(三角洲前缘地层厚度H、砂岩百分含量x等)、浊积岩滑移距离s以及三角洲前缘斜坡坡角的大小α,可以定量地确定,并且三角洲前缘滑塌浊积体发育的厚度h与前缘厚度H、前缘砂岩百分含量x成正相关,与浊积体滑移距离s呈负相关,并且得到预测三角洲前缘浊积体厚度h的数学模型。     

陕南柞水石瓮子上泥盆统滑塌沉积及其地质意义

泥盆纪是秦岭构造与古地理格局发生重大变革的时期。秦岭的泥盆系主要分布在南秦岭。资料表明，南秦岭泥盆系不是在统一的盆地中形成的，而是被古陆分隔的几个裂陷盆地的沉积产物。柞水石瓮子地处镇安盆地北缘，该处滑塌块体和斜坡砾岩广泛发育，物源为沿山阳－凤镇断裂向南作大规模逆冲推覆而被掩盖消失的小磨岭古陆，其形成受早古生代南秦岭区域抬升、全球海平面下降以及区内山阳－凤镇断裂和镇安－板岩镇断裂强烈活动的控制。区域性同造山陆块隆升与全球海平面下降造成了南秦岭晚古生代与早古生代地层之间区域性的不整合，一南秦岭在继续向北俯冲的同时，又沿南缘的勉略－巴山断裂带发生扩张，其内部也因拉张作用形成裂陷与块断隆起相间的古地理格局。南秦岭区域性隆起和裂陷可能与加里东运动和勉略有限洋盆的打开相关联。     

高地应力破碎软岩巷道底臌特性及综合控制对策研究

高地应力破碎软岩巷道底臌问题,由于其地质条件的复杂性,是煤矿开采的技术难题之一。通过总结分析高地应力破碎软岩巷道底臌的变形破坏特性,研究了底臌治理对策。研究结果表明,底板围岩呈现出挤压剪切流变特性,在支护对策上应将支护体系视为完整体系,在加强修复固结、应力转移和扩大承载圈的同时强调调动帮、顶部的间接控制作用。提出了以底板超挖、高强度预应力锚索、深孔注浆、底脚、拱角锚杆和回填为技术支撑的综合治理对策,通过FLAC3D建立的三维数值分析模型,分析了在综合治理对策下围岩位移场及塑性区的变化,验证了该方法的有效性。将综合治理对策应用到淮南潘二煤矿东二采区主要大巷,取得了良好的支护效果。     

山东灵山岛滑塌体内部沉积及构造特征研究

青岛市灵山岛修船厂剖面下白垩统地层中发育良好的滑塌变形体。野外观察可见滑塌体岩性单元主要由厚层砂岩及砂页岩互层组成,其中厚层砂岩根据其沉积构造及成因机制可分为砂质碎屑流沉积及浊流沉积两类;砂页岩互层段砂岩层可见底模构造及粒序层理,为静水环境下远端浊流沉积。滑塌体内部构造主要可分为软褶皱变形、同生断层、透镜状砂质团块三种类型。其中,软褶皱变形根据岩性可分为砂岩软褶皱、砂页岩互层软褶皱及页岩软褶皱,随着变形强度增加,软褶皱枢纽逐渐平行于滑移方向,形成曲脊软褶皱或软鞘褶皱(soft sheath folds);同生断层出现在砂岩层中,根据力学性质分为正断层及逆断层,正断层为剪切拉伸所致,逆断层为软褶皱逆冲所致;透镜状砂质团块包括同沉积布丁构造和同沉积断块。根据滑塌体内部滑移面识别出三期滑塌,完整的滑塌体由底部拆离滑移面、下部厚层砂体、中部砂页岩互层及上部砂页岩互层未变形体组成,其组成特征及各部分接触关系反映了滑塌体中下部沿底部拆离滑移面发生滑塌变形,且于活动末期在相对静水条件下被上部砂页岩互层覆盖这一形成过程。根据滑塌体内部组成特征的有序性、相似性及滑塌体内部沉积构造特征,推测其触发机制可能为沉积物快速沉积所引发的重力滑塌成因。     

Submarine landslide identified in MD179 cores,off-Joetsu area,eastern margin of the Sea of Japan

Gas hydrate is exposed on the sea floor and is buried in shallow sediments in the off-Joetsu area at the eastern margin of the Sea of Japan. Sediment cores recovered from topographic highs of the Joetsu Knoll and Umitaka Spur show pockmarks and mounds formed by gas hydrate dissociation, but those from the Un-named ridge have no such topographic features. All topographic highs and pockmarks mainly comprise bioturbated layers interbedded with thinly laminated (TL) layers, which are common Sea of Japan sediments. Recovered sediments are, however, mostly disturbed by submarine landslides, showing tilted horizons, faults, slump folds, and breccia, except that from the Un-named ridge. The timing of events is well constrained by identification of the number of TL layers in some sediment cores. Landslides occurred both during the cold glacial period of the late MIS3 to the last glacial maximum (LGM) and during the warm interglacial period of the post-LGM. All were caused by the explosive rise of gas hydrate formed at very shallow depths of the sea bottom by the supply of gas from the depth of the gas hydrate stability zone through gas chimney passages developed under the pockmarks. Seismic activity demands consideration as a factor because the off-Joetsu area is tectonically active.     

东营凹陷滑塌型重力流沉积分布特征及三角洲沉积对其影响

三角洲沉积为滑塌型重力流的形成提供了物质来源,它对前端滑塌型重力流的沉积分布特征具有重要影响.以东营凹陷洼陷带沙三中亚段三角洲-前端滑塌型重力流沉积为研究对象,综合利用钻井岩心、三维地震、测录井及分析测试等资料,总结不同类型滑塌型重力流沉积特征、识别标志和分布特征,分析三角洲作为物源对滑塌型重力流的形成、沉积类型、沉积特征和分布特征的影响.研究表明,研究区滑塌型重力流沉积主要发育滑动岩、滑塌岩、碎屑流沉积和浊积岩4种类型,不同类型其沉积构造、粒度特征、地球物理特征差异显著.研究区砂质碎屑流沉积最为发育,滑动滑塌沉积次之,浊流沉积和泥质碎屑流沉积少量发育.不同地区重力流沉积发育程度及常见垂向序列存在差异,博兴南坡与辛133区块重力流类型以砂质碎屑流沉积为主,常见多期次砂质碎屑流沉积相邻或相间垂向组合;牛庄南坡与中央隆起带地区类似,由近及远,重力流类型及垂向序列存在较大差异;营11区块以砂质碎屑流沉积和浊流沉积为主,浊流比例相对其他区块较高;丰14区块单井重力流类型整体较单一,为砂质碎屑流沉积或滑塌沉积.三角洲砂泥百分含量控制了滑塌型重力流的沉积类型和沉积特征;三角洲沉积物粒径控制原始前积角大小,前积角越大,滑塌型重力流越发育,但滑移距离相对越近;三角洲的坡折点控制下,滑动滑塌沉积主要分布在斜坡坡脚和同沉积断层附近,浊流沉积主要分布在深水平原,碎屑流沉积在斜坡坡脚-深水平原均有分布;三角洲高的堆积速率通过减小内摩擦力促使滑塌型重力流的形成,其堆积速率与构造沉降速率的差异对滑塌型重力流沉积的垂向叠置和侧向连续性也具有重要影响.      

Hydrocarbon contamination of a typical mangrove floor in Niger Delta, Nigeria

The impact of petroleum hydrocarbons on the floor of a mangrove system located on one of the intertidal lands behind the barrier islands of Niger Delta basin of southern Nigeria was evaluated following the Obiafu-14 oil spillage. The area covered by the oil spill was delimited by reconnaissance and soils were sampled by grid method from the bottom and middle slopes of oil-affected and unaffected (control) sites. Soil samples were later brought to the laboratory where total hydrocarbon content was determined by extraction and spectrophotometric techniques. A lower pH range of 4.28–4.36 in the oil impacted soils meant that the site was more acidic; a higher moisture content of 33.34% and lower electrical conductivity (EC) of 31.75μS/cm in the affected area presupposed oxygen deprivation and lower salt content respectively. On the strength of the baseline data on the study area and evidence from the uncontaminated, geographically similar control site, it can be said that the Obiafu-14 oil spillage had severely contaminated the affected mangrove floor. This is corroborated by a total extractable hydrocarbon content of 6.32×10³ ± 344 mg/kg (no overlap in Standard Error at 95% Confidence Limit), and the abysmal degradation of the mangrove system at the site. Although soils of the mangrove floor under consideration may well be of limited cultivation value on account of the people’s dual occupation in fishing and farming, the presence of such levels of petroleum hydrocarbons at the study site might hamper agricultural productivity.