金川二矿区充填体稳定性的影响因素分析

充填采矿法以其高回收率、低贫化率的优点, 尤其在矿体赋存条件复杂、地表环境需要保护以及容易发生岩爆的矿床开采中具有不可替代的作用。金川二矿区数十年充填开采实践表明, 影响充填体稳定性的主要因素包括矿山工程地质条件、充填体强度、回采工艺以及围岩边界条件等, 其中充填体强度特性往往事关充填采矿工程的成败, 矿体回采进路尺寸是影响充填体承载层稳定性的关键因素, 充填体与围岩体的不规则边界可以转移充填体的部分自重力到围岩体中, 减小作用在承载层上的作用力, 从而达到提高充填体稳定性的目的。     

页岩气封存顶板变形破裂的机理与数值模拟

由于页岩气赋存机理的特殊性,页岩气成藏受保存条件及顶板类型的影响。封存顶板岩层对页岩气封盖影响极大。本文对页岩气藏封存顶板的破裂机理进行理论分析,并建立模型对顶板进行数值模拟。顶板岩层破裂与注水压力、岩石抗拉强度、地应力有关。封存顶板的破裂机理为压裂初始阶段,储层膨胀变形,封存顶板受压产生剪切裂纹,压裂液进入顶板,当注水压力小于最小主应力时,岩层发生剪切破裂,注水压力达到最小主应力和地应力之和时,岩石发生剪切破裂和张性破裂,裂缝增加并扩展,形成网状体系。数值模拟结果显示,压裂注水会在储层产生水力破坏区域,注水压力升高,水力破坏区域扩大并相互叠加影响,使得水力破坏集中于中间注水口的上部,当顶板岩层内部出现水力破坏区域时,岩石会发生破裂产生裂缝。在储层压裂的整个过程中,开始1h内,裂缝在储层内发展,顶板保持稳定,空隙水压力和变形很小,顶板岩层底部有少量裂纹。压裂2h,顶板底部裂缝增多,岩石空隙水压力上升,且顶板发生变形,中间变形最为明显。压裂3h,裂缝从顶板底部延伸到上部,岩层内部裂缝快速发育,空隙水压力持续升高,变形加大。数值模拟的结果与破裂机理的分析结果相吻合。     

西藏樟木堆积体结构及其稳定性

樟木口岸是我国与尼泊尔王国之间唯一的陆路通商口岸,也是西藏地区目前唯一具有一定规模的国际贸易口岸,但该口岸坐落于一大型堆积体之上,长期面临地质灾害的威胁。为进一步论证该堆积体的稳定问题,本文在野外调查基础上,对该堆积体的工程地质结构、岩土类型以及斜坡的变形破坏规律和稳定性进行了初步分析。结果表明：该堆积体并非单一土质结构,尚存在冰水堆积等类型,斜坡发生整体滑坡的可能性小,以地形坡度、人类工程活动等控制的局部滑移为主。     

金川二矿区多中段开采对地表岩移的影响研究

金川二矿区多中段开采曾引起了许多研究焦点,尤其是多中段开采导致的围岩变形和灾变问题最为突出。本文以多年地表监测的结果验证了多中段开采至结束期间并没有造成地表岩体变形的异常或突变。研究认为开挖的地质力学模型内所赋存的岩体应变能是一定值,开挖活动是能量耗散和转移的动态过程。因此,在构造应力影响的开挖力学模型中,不能采用外力边界条件而应采用位移边界条件。小步距开采-充填有利于避免大幅度的岩移发生,矿岩才保持了相对缓慢的低能量释放率的松动、破裂,是矿岩未发生大的灾变失稳的关键因素。最后指出,地表岩移速率大小主要与地下开采速度和采充比有关,在金川二矿地下开采速度和采充比基本保持不变的情况下,地表岩体移动、变形速率不会发生突变现象。     

线弹性半无限体中开挖引起围岩位移与参数关系的相似方法研究

根据用相似理论导出的、在自重体积力作用下开挖引起围岩位移的一般关系式,借助于量纲分析,并与数值模拟结果比较,给出了在线弹性半无限体中开挖引起围岩位移与岩石材料的单位体重、弹性模量及开挖几何条件的定量关系,并讨论了这种定量关系成立的条件及使用方法。所得到的一个重要结论是,在不完全满足几何相似律和所给定的其他条件下,巷道围岩中一点的位移与其横断面尺寸和几何中心（或形心）到地表的距离的乘积成正比。     

镜儿泉矿区地裂缝分布特征与形成机制研究

金属矿山地下开采引起的地裂缝问题已成为一种严重的矿山地质环境灾害,受到越来越多的关注。镜儿泉矿区经过前期的浅孔留矿法开采产生了大范围的地面塌陷和地表裂缝,后又采用充填法开采以保障地表建筑物的安全。本文以现场调查和地表GPS监测数据为依据,从地表裂缝的形成和发展探讨了地裂缝的分布特征、变化规律和形成机制。研究结果为保障矿山的生产安全提供了依据。     

基于GIS的矿山地表移动信息管理与分析系统

以金川矿区为例,介绍了应用GIS进行二次开发来构建矿山地表移动信息管理与分析系统的方法、过程以及该系统的主要功能。该系统包括地表移动信息管理、地表移动分析与评价、地表移动预测3个模块,充分利用了GIS强大的空间数据管理与分析能力,实现了GIS与Surfer结合进行矿山地表移动分析与评价,GIS与Matlab结合进行监测数据的非线性神经网络时序预测。该系统不但有助于提高金川矿山地表移动信息的检索和分析效率,对其他矿山地表移动信息系统的建立也具有借鉴意义。     

海底矿体开挖下的断裂带突水效应研究

矿井水害是因井巷和采掘工作面与含水层、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、构造破碎带等接近或沟通而突然发生的出水事故,由于其突发性和出水量巨大的特点,常常影响矿山生产甚至造成淹井等严重后果。断裂带作为岩体内的低强度带,受矿体开挖影响常常产生断层活化现象,而有可能成为矿坑突水的通道。本文根据三山岛金矿新立矿区海底采矿的地质条件,结合实际工况,采取数值模拟方法,对矿床开采引起断裂带活化的状况以及上覆海底粘土隔水层的沉陷变形进行了分析。模拟结果表明:断裂带与上盘围岩接触带是受到开采扰动强烈的地带,断裂带和上覆海底粘土隔水层的阻水效应随着采场的逐渐上移而弱化,当开采至-135m水平时,海底矿山的生产安全将受到海水溃入的威胁。     

工程地质学发展趋势刍议

环境工程地质学是工程地质学发展的新阶段，它囊括并发展了工程地质学的所有问题。作为研究工程建设与地质环境相互作用的环境工程地质学，有待于进一步发展为工程环境灾害学──一方面，由于各种自然环境恶化和灾害间的相关性和因果性（环境恶化链、灾害链），研究似宜不限于地质环境和灾害（当然后者仍是重点），而适当扩大至土地环境、水环境和社会环境。作为一门应用地质学的环境工程地质学及其母学科工程环境灾害学将具有力学、地理、经济三大支柱，首先力求地质学与地理学的相互渗透和融合。另一方面，由于各种人类活动间的相关性和因果性（活动链），所研究的人类活动似宜不限于工程建设和运行，而适当扩大至采矿和水事活动，包括开采地下水和排污。后者引起的环境恶化和灾害尤为严重，正酿成危机。其根本出路不仅在于科技进步，而且在于文化调节，力求科技与文化的相互渗透和融合。