厚煤层内小断层的反射槽波探测技术及应用

厚煤层、巨厚煤层工作面内的小断层一般断距或延展长度的规模较小,目前的探查方法和仪器受分辨率限制一般难以探查这类小断层,而小断层探查不清,将会对智能化工作面高效回采带来较大影响。针对这一问题,开展厚煤层内小断层反射槽波探测的数值模拟及现场实验工作。在数值模拟方面,采用交错网格有限差分法对厚煤层(6 m)、巨厚煤层(20 m)两种环境下含小断层(落差小于3 m)的数值模型进行三分量弹性波模拟,在对数值模拟结果进行频谱分析的基础上研究不同模型中的直达槽波与反射槽波的特征。在实际探查方面,通过不同矿区厚煤层、巨厚煤层实际发育断层进行透、反射数据综合研究,分析和比较透射与反射槽波方法对小断层的探查情况。研究表明,工面内构造发育相对简单的条件下,反射槽波对厚煤层、巨厚煤层工作面中小断层的探测较透射槽波有更强的识别性及准确性。      

断层特征参数地质雷达探测与识别的应用研究

在地下空间中,用地质雷达方法沿水平方向探测可以确定断层的位置及走向,沿垂直方向探测可以测定断层的倾向、倾角和落差,但不能用于查明断层面内充填物的详细情况。因此,采用地质雷达方法对断层部分特征参数的准确判定,对地下工程的开挖与维护具有一定的工程地质意义。     

断层岩与断层模式

本文通过对断层岩的结构、构造特征及其力学成因研究现状的综述，提出以下几点看法：（１）断层岩是在特定的地质环境下形成的，其结构特征直接反映所处境的地质构造运动特性所以通过研究断层岩的内部组构可以直接了解形变环境及其区域地质构造发展史；（２）断层财的线理和面理结构既可以在韧塑性条件下形成，也可以在脆性条件下形成，因此是否具有线理与面理结构不能作支岩分类的决定性基准；（３）断层岩母岩结晶的大小直接影响断     

断层封启性的研究现状与发展方向

断层封启性在油气运移和成藏中至关重要。断层封启性是指断层上、下两盘之间岩性和物理性质差异引起的排替压力差，这种压力差控制流体在断层上、下盘之间的通过能力。断层封启性从运移方向上分为垂向封启和侧向封启，从隔离带性质上分为断层面封启和岩性封启。封启性的控制因素有并置作用、碎裂作用、胶结作用、涂抹充填作用以及沥青质沉淀等。其研究方法有Allan图法、断层面压力法、泥岩涂抹法、声波时差法、地震速度谱识别法、逻辑信息法、非线性映射分析法、模糊数学法和连通性概率法等。目前的研究方法均为一定角度下手段单一的定量或半定量分析，因此断层封启性研究方法的突破方向将是在不同角度下的综合定量分析。     

三山岛金矿控矿断层F1的力学性质及补强措施

作者以正在开采中的三山岛金矿采场为研究对象，分析矿区开采过程中的岩体结构特征及重力方向矿柱、护顶矿柱与控矿断层F1断层泥及其上覆岩体之间的关系和力学机制。通过试验研究了断层泥的物质成分和力学性质，总结了力学特性与断层泥厚度及含水量之间的关系。在此基础上提出锚固大于中倾角的结构面，提高结构面的抗滑阻力；增加含有高、陡倾角结构面矿柱的刚度等对矿柱的补强措施。对护顶矿柱提出预先锚固；分阶段开采的补强方法。在裂隙密集带设置排水设施，改善断层泥的赋存条件，提高它的力学性能。     

湖南桃林与剥离断层有关的铅锌及萤石矿化作用

研究表明,湖南桃林铅—锌—萤石矿床是一个与第三纪剥离断层有关的热液充填型“(断)层状矿床”。从金属矿质的来源,到矿体规模和空间分布,以及成矿的物化条件等明显受剥离断层构造的控制。     

穿越富水断层破碎带隧道塌方机理分析与预防

穿越山岭隧道常遇到断层破碎带。由于缺乏断层复杂岩体稳定性机理的研究与理解,隧道施工曾导致多起大变形甚至塌方事故。本文使用理论分析、离散元数值模拟方法,结合现场监测结果,对江西某高速铁路隧道过断层施工案例进行综合分析。在考虑断层破碎带地下水影响的前提下,开展富水断层破碎带施工过程中围岩失稳塌方的内在机理研究。研究得出：隧道穿越富水断层破碎带时,岩体结构面发育,且结构面间多充填碎屑或黏土充填物。随着施工扰动引发结构面发生错动,流动的地下水进一步对结构面形成冲刷,从而降低围岩的完整性与力学强度。断层破碎带抗剪强度越低,围岩松动范围越大,塌方概率与范围越大。根据“防水排水,强化围岩”的思路,本文提出了穿越断层破碎带防塌方的措施：设置迂回导坑、地层预加固、增加支护强度、优化施工工法及加强监控量测,可为此类隧道工程的安全施工提供参考。     

高密度电法三电位电极系装置勘察适用性研究

为了对比分析高密度电法三电位电极系α、β和γ排列针对工程中常见的基岩面、充水断层以及充填型地下空洞等类型地质体适用性的差异,首先建立相关地电模型进行正演模拟计算,并对计算电阻率进行加噪二维反演,再以工程应用实例进行验证和进一步讨论。正演与实例对比结果表明:β排列在地形等干扰条件较小时对充水断层以及充填型地下空洞分辨能力较强;α排列为基岩面探测最理想装置,而当存在一定地形等干扰条件时,α、γ排列应分别为地下空洞和近直立断层勘探的最佳装置。      

煤矿井下工作面内隐伏断层透射槽波探测技术

工作面内隐伏断层不仅严重影响煤炭资源的高效回采,而且给煤矿安全生产带来了潜在威胁。通过对工作面内隐伏断层的槽波地震数值模拟,证实了槽波透射法探测隐伏断层的可行性。采用全息观测方式对45301工作面进行了透射槽波探测,通过频散分析及CT成像,查明了工作面隐伏断层分布情况。探采对比表明,透射槽波探测技术能够有效探查工作面内部的隐伏断层,为煤矿安全开采提供有效技术支撑。      

断层与追踪破裂面构成不稳定块体的岩坡分析方法

本文探讨存在单一断层斜切岩石边坡时，断层与追踪破裂面所形成的三维块体的稳定性分析方法。分析表明，如果断层排水条件不好，或断层强度值比岩体低很多，则有可能发生由断层和横切岩体的某一追踪破裂面构成滑移契体。可见，断层的水压作用是非常显著的，并以峨口铁矿山墙坪断层斜切南帮的稳定性分析为例。     

电成像与浅层地震联合在浅覆盖区隐伏断层探测中的应用

为了避免单一物探方法在地质反演解释中存在的多解性弊端,本文介绍了以电成像法为主、浅层地震反射波法为辅的综合物探方法对隐伏断层进行探测的应用实例,首先,通过电成像法查找断层破碎带的位置走向,然后利用浅层地震反射波法精确查明断层的产状、性质、位置及断距等地质参数,并对两种方法的探测成果进行综合对比分析,推断该隐伏断层为走向近东西向,倾向近南北向的正断层,断层落差约4.2m,其上断点埋深约17.9m。经钻孔验证表明,电成像与浅层地震联合方法在浅覆盖区隐伏断层探测中具有精确、可靠、经济的优势,该方法具有较强的应用价值。     

基于浅层地震勘探技术的近海海底断裂探测研究

根据某近海工程选址海域地球物理勘查工作成果,通过水域多道地震勘探和单道地震勘探方法的相互补充与印证,论述了浅层地震勘探技术在海底断裂探测中的应用及其有效性。基于2种地震勘探成果的地震时间剖面中有效反射相位特点,结合地质资料分析,推断了目标海域海底断裂的上断点深度、断裂两侧基岩面落差、断裂倾向等特征,并根据相邻测线断点的对应和相似性确定断裂带走向、性质和规模,并对断裂的最新活动时间进行了初步分析。     

基于地震正演与井震结合的低序级断层描述技术及应用

复杂断块油藏的开发实践表明,低序级断层控油作用明显,对低序级断层的精细刻画是研究不同类型断块油藏开发技术的基础和关键。随着开发程度的提高,断块油藏面临越来越复杂的地质条件,如断层、地层剥蚀、超覆等多种地质现象并存,地层接触关系及断裂系统复杂,给现有地震资料条件下低序级断层识别及组合带来极大的困难。针对这一难题,通过探索,形成了基于地震正演分析与井震结合的低序级断层识别与精细刻画技术：综合利用井震结合重建地层对比模式指导井上小断点的准确识别、井断点地震反射特征与地震正演结合建立断层地震识别标志、井引导地震属性分析断层平面组合规律、井震多层位精细解释刻画断棱断面及多层叠合验证空间组合关系。在“断层、剥蚀、超覆”共存的孤东二六区沙河街组,通过该方法的应用,重组了其复杂断裂系统,解决了长期以来的油水矛盾,取得了较好的应用效果。     

用高分辨率地震技术研究活动断层

基于重大工程前期区域工程地质勘查的需要,在华北平原北部XY地区进行了一次高分辨率P波三维地震和S波二维地震描述、刻画地下活断层的试验研究,取得了本地区浅、中、深不同深度的地震成果。其中F1断层是该区一条重要控制断层,其重、磁、电资料虽有微弱显示,但位置不准确,难以对其活动性进行评价。经过本次综合勘探后,落实了该断层的存在,并发现该断层在工区范围内的中部分裂成F1-1及F1两条断层,F1-1、F1断层在平面上呈北东向“Y”字型展布,断距在纵、横向都呈现显著的分段特征,其断距最小90m,最大可达300m。该次勘探所获纵波反射主频达120～150Hz,活动断层地震成象十分清楚。可见高分辨率三维地震与超浅层横波反射地震相结合,可有效评价活动断层,为防震减灾工程研究提供可靠信息。     

断层物理模型实验及其地震响应特征分析

介绍了一个断层物理模型实验，通过实验研究断层的地震响应特征，主要包括：断层对下伏地层地震响应的影响；断层对侧向地层地震反射特征的影响；断点散射特征。以前人们对断层的地城响应的认识过于简单或不全面，一条断层的出现往往造成复杂的地震响应，这种复杂性会给地震资料解释造成“陷阱”。通过对实验资料的分析，确认了地震资料断层“解释陷阱”的存在、类型及产生的原因，有利于避免断层解释过程中的失误。     

伊通河断裂及其稳定性评价

伊通河断裂的分布规律和危险性评价对长春市的发展和规划具有重要意义。在区域地质调查、区域地球物理数据处理基础上,利用地面电法、探地雷达和浅层地震探测,确定伊通河断裂呈近南北向分布,总体向西倾,倾角较大。根据探地雷达探测结果推断伊通河断裂切断白垩系地层,是一条早第四纪活动断层。分析伊通河断裂是强扭性断裂,处于伊通河断裂冲蚀谷地中。第四纪以来,特别是晚更新世以来,断裂活动趋于稳定,反生中强地震的概率很小。     

珠江三角州沙湾断裂带第四纪活动性研究

沙湾断裂是珠江三角州北西向的主干断裂。为了查清其第四纪活动性,我们进行了1∶5万地质地貌填图、断层活动年代测定、氡气测量、浅层地震勘测和联合钻孔验证及构造解析等工作。第四纪地貌与断裂的耦合性及历史地震情况说明,沙湾断裂目前仍有一定活动性;地质调查及勘测未发现断裂切割第四系,氡气测量结果表明断裂目前活动性中等以下,说明沙湾断裂目前活动性较弱;年代测量结果表明断裂在中更新世中期至晚更新世前期活动性较强,晚更新世以后活动性渐弱,仅在南段南沙区大岗镇罗汉山发现晚于100 ka剖面。罗汉山构造解析实例说明三角洲局部地段仍受断裂活动控制处于拉张环境,但全新世以来活动性渐弱。综合研究认为,沙湾断裂目前仍有一定活动性,但活动性较弱。     

Structural evolution of a normal fault array in the Gambier Embayment,offshore Otway Basin,South Australia: insights from 3D seismic data

This study was undertaken to determine the structural evolution of a normal fault array using detailed kinematic analysis of normal fault tip propagation and linkage, adding to the growing pool of research on normal fault growth. In addition, we aim to provide further insight into the evolution of the offshore Otway Basin, Australia. We use three-dimensional (3D) seismic reflection data to analyse the temporal and spatial evolution of a Late Cretaceous–Cenozoic age normal fault array located in the Gambier Embayment of the offshore Otway Basin, South Australia. The seismic reflection data cover a NW–SE-oriented normal fault array consisting of six faults, which have grown from the linkage of numerous, smaller segments. This fault array overlies and has partial dip-linkage to E–W-striking, basement-involved faults that formed during the initial Tithonian–Barremian rifting event in the Otway Basin. Fault displacement analysis suggests four key stages in the post-Cenomanian growth history of the upper array: (1) nucleation of the majority of faults resulting from resumed crustal extension during the early Late Cretaceous; (2) an intra-Late Cretaceous period of general fault dormancy, with the nucleation of only one newly formed fault; (3) latest Cretaceous nucleation of another newly formed fault and further growth of all other faults; and (4) continued growth of all faults, leading to the formation of the Cenozoic Gambier Sub-basin in the Otway Basin. Our analysis also demonstrates that Late Cretaceous faults, which are located above and dip-link to basement-involved faults, display earlier nucleation and greater overall throw and length, compared with those which do not link to basement-involved faults. This is likely attributed to increased rift-related stress concentrations in cover sediments above the upper tips of basement faults. This study improves our understanding of the geological evolution of the presently under-explored Gambier Embayment, offshore Otway Basin, South Australia by documenting the segmented growth style of a Late Cretaceous normal fault array that is located over, and interacts with, a reactivated basement framework.     

探测城市断裂活动性的浅层地震方法技术

用地震方法探测城市直下型活动断裂是一种不可替代的勘探技术,对于不同的探测深度需采用不同的排列长度。试验研究结果表明,小道间距接收不但有助于准确确定断裂的空间位置,而且也有助于确定基岩断裂上断点的埋深,即采用小道间距接收,有利于综合提高地震记录的纵横向分辨率。结合北京夏垫活断裂的浅层反射地震探测结果,讨论了采用浅层反射地震技术探测城市活断层应注意的一些问题。     

TSP断层模型数值模拟

隧道在施工开挖中会遇到各种地质问题,其中以断层和软弱带居多,目前隧道地质预报主要采用TSP(tunnel seismic prediction)系统进行。虽然TSP技术应用广泛,但目前对它的研究工作主要集中于工程应用实例,采用正演模拟方法进行的研究较少。笔者采用有限元方法模拟隧道地震波场,采用波场快照与时间记录相结合的方法研究断层对隧道地震波场传播的影响,并对含断层模型的时间记录进行了反演处理,得到了数值模型的速度云图和反射层位图。数据处理结果表明:采用TSP Win软件默认值处理得到的速度云图与模型设定的断层位置一致;根据反射层位图,对异常速度带的层状模型来说,P波预报的准确性更高。研究表明,TSP系统具有良好的抗噪性能。通过对工程实例的处理,验证了数值模拟所得结论。