邢东矿深部带压开采导水裂隙带微震监测及突水机制分析

针对邢东矿2222工作面深部带压开采接近临界值且局部受隐伏断层等构造影响,可能出现底板突水的问题,采用ESG微震监测系统实时监测导水裂隙带形成过程,并利用研发的CMMA-3D微震分析系统获得了2222工作面底板导水裂隙带的空间位置,为针对性注浆治理和安全开采提供了重要指导。基于断裂力学分析了隐伏断层活化突水机制,推导出隐伏断层扩展长度计算公式。获得了不同类型隐伏断层(正断层和逆断层)的扩展规律:正断层扩展长度(35)l与承压水压力p和侧压系数?均呈正相关;逆断层扩展长度?l随承压水压力p的增加呈现出先减后增的变化趋势。底板导水裂隙带渗透性随采空区垮落岩体压实度的增加而降低,阐明了2222工作面突水量后期逐渐减小的原因。

赵各庄矿深部带压开采评价

通过对赵各庄矿底板隔水层厚度及其阻隔水能力的研究,采用突水系数法及弹塑性力学理论分析法,论证了赵各庄矿深部资源在煤层底板完整、突水系数小于0.15 MPa/m的区段可进行带压开采,创造了我国煤炭资源开采深度-1 200 m的记录.

邢东矿深部带压开采底板突水特征及控制技术

针对深部带压开采工作面区域注浆治理后底板突水仍频发的难题,以邯邢矿区邢东矿深部带压开采为工程背景,通过现场调研和理论分析已突水工作面突水过程和开采地质条件,获得了邢东矿深部带压开采底板突水特征和影响因素,确定了邢东矿深部带压开采底板突水主控因素;应用弹塑性力学理论从动静载角度分析了不同来压步距对底板破坏深度和宽度影响规律,进而采用数值模拟研究不同来压步距下底板应力场和塑性区演化规律。研究结果表明:工作面顶板剧烈来压突水是邢东矿深部带压开采底板突水主要特征,顶板难以及时垮落是其关键诱因;随来压步距增大,底板应力集中带和卸荷应力拱逐渐向底板深部岩体传播扩展,顶板垮落易产生强烈来压动载效应,底板采动破坏深度和宽度增大,诱发隐伏导水构造活化及深部岩体破坏,贯通底板隐伏构造带等导水通道诱发底板突水。为此,提出了顶板水力压裂卸压以及底板微震监测、采动应力监测、围岩变形监测和承压水水位监测等多参量监测的防治技术。现场监测表明,试验工作面顶板水力压裂后周期来压步距缩短为9.53 m,相比邻近未压裂工作面减小了61.42%,来压动载系数、应力集中系数和围岩变形速度均较小,奥灰水位相对稳定,未形成底板突水通道,底板突水得到有效控制。

深部煤层采动底板破坏带发育规律研究

煤矿深部煤层底板水害事故频发,严重影响工作面生产安全。以开滦某矿为例,利用理论计算、FLAC3D数值模拟和现场实测等多手段测试方法,研究深部煤层采动底板破坏带发育规律。采用理论计算方法分析了工作面底板破坏带的形成过程,并计算底板破坏带最大深度为35.47 m.数值模拟结果表明,工作面底板塑性区随工作面推进而扩大发育范围,最大深度35.26 m.采用井下俯斜钻孔注水实验实测了底板破坏带发育深度为33.45 m.三种方法得到的底板破坏带深度数据均可靠,为矿井深部煤层的安全开采提供技术支撑。

山东省玲珑金矿田深部资源第二富集带的研究和预测

开展构造变形岩相形迹地质方法填图,确立矿田NEE、NE和NNE三组方向的构造蚀变矿化带的成矿和控矿的构造分布模型,用构造校正方法测算玲珑-焦家式金矿典型矿田的成矿深度。玲珑金矿田四期成矿的深度分别约为3454.97m(213Ma),1914.42m(100.28Ma),1090.97m(80.67Ma)和720.55m(71.86Ma)。在地物化资料基础上开展综合预测,预测了3组方向构造蚀变矿化带深部第二富集带的赋存深度、富集金矿的概量。胶东金矿深部存在第二富集带已被地勘部门和矿山近10年的深部地质勘查工程所证实。胶东金矿深部第二富集带揭露数百吨新增储量的事实还表明,中国东部燕山期构造岩浆作用有关的金属矿,主要和燕山期基底逐渐上隆及反钟向区域压剪的大地构造环境有关,其大型矿山深部发育深部第二资源富集带的现象可能是普遍的。

西天山高压脉及主岩的氧同位素研究——古俯冲带深部流体及俯冲特征的启示

位于中国南天山的西天山高压变质带代表了伊犁-中天山与塔里木两个板块间古生代南天山洋的古俯冲混杂岩带。高压变质带内广泛发育高压脉。为探讨古俯冲深部流体来源及运移特点及板块俯冲特征，对高压脉和主岩的全岩及主要的高压变质矿物的氧同位素进行了分析。高压脉的δ^18O值变化于＋8．28‰与＋10．70‰之间，多数在＋9．50‰±1范围内。基性变质岩的主岩与高压脉具相似的氧同位素组成，变化于＋9．25‰～＋10．10‰之间。高压脉和主岩的全岩δ^18O值变化不大。高压脉与相邻主岩间、同一高压脉中间与边部间氧同位素组成的变化没有明显的规律，一般变化不大，对于大多数脉-主岩对，变化小于1‰。与全岩完全不同的是，单矿物氧同位素组成显示出很大的变化范围，石英、石榴石、绿辉石的δ^18O值分别为＋11．40‰～＋15．20‰，＋3．59‰-＋11．60‰和＋8．30‰～＋13．05‰，多硅白云母和蓝闪石δ^18O的变化较小，分别为＋10．00‰～＋11．10‰和＋9．26‰-＋9．94‰。榴辉质岩石中高压变质矿物间氧同位素分馏广泛不平衡。全岩氧同位素组成特征表明，俯冲带深部流体主体来自邻近主岩，外来流体对氧同位素贡献有限。单矿物氧同位素广泛不平衡特征可能指示古俯冲带俯冲板片的快速俯冲和折返以及部分外来流体的参与。

雅砻江普斯罗坝址深部裂缝带成因的探讨

雅砻江普斯罗坝址在工程勘探过程中，发现了深部裂缝带，裂缝带位于100～200m深处，与地表有巨厚的完整岩体相隔，产状与该区的一组NE向断裂基本一致；断层物质的最新形成年龄为2．7～9万年，裂缝面上有水平、斜向和上下擦痕，表明深部裂缝带可能是断裂带新活动的结果。断裂新活动所产生的地震波，受到疏松破碎带的阻挡，导致深部裂缝带出现。这一成因机制，在地下核爆炸和岩石动力学的试验观测中有所证实。

三峡黄腊石滑坡深部变形、破裂带的模拟研究

在详细的地质调研和微观测试的基础上，建立了长江三峡黄腊石滑坡深部变形和深部破裂带形成机制的“概念模型”，采用相似材料地质力学模型试验对“概念模型”进行了模拟验证。

黄腊石滑坡深部破裂带形成机制的模拟研究

本项研究是在以往的勘察资料的基础上进行的。通过现场调研、凯塞尔效应测试、ESR测试和数值模拟,然后进行1:400的大比例尺相似材料地质力学模拟。上述系列研究成果表明,黄腊石滑坡的深部破裂带是在先期结构面的基础上,经过斜坡应力应变场的改造和发展而形成的,具有明显的时间效应,各破裂带最终可能互相贯通。因此,建议治理方案拟针对深部变形为宜。

深部裂缝带——一种新的地震构造样式

黄河黑山峡大柳树坝址、雅砻江锦屏普斯罗坝址及其他一些水电工程区,在勘探过程相继发现了一种新的地质构造现象———深部裂缝带,并且多出现在我国强震活跃地区和强震发生断裂带上,沿断裂带历史上强震活动频繁;深部裂缝带向地下延伸超过300 m,远远超出地表卸荷带的影响深度,故与强地震作用时岩体构造动力效应密切相关;讨论了根据弹性波作用下岩体的动力学响应,阐述了深部裂缝带发生的地震学原因。

桑树坪煤矿煤岩深部风化带成因分析

从风化作用的特征及因素分析入手，得出桑树坪煤矿平一采区11号煤层及顶板岩层产生的深部风化条带，系由于煤层内小型张性断裂带导通了浅部古老窑采空区内的空气引起的氧化现象。

从藏南陆-陆碰撞带深部结构构造演化探讨斑岩铜矿的成岩成矿问题

本文以INDEPTH项目对印度大陆与欧亚大陆碰撞带深部成像结果为基础，从构造演化角度探讨藏南陆．陆碰撞带冈底斯斑岩铜矿带的成矿作用问题。深部探测给出的碰撞带深部结构与侯增谦等地质学家提出的深部结构有较大的异同，如何协调起来以深化对藏南陆．陆碰撞条件下成矿作用的认识，这是本文讨论的中心。藏南碰撞带成矿实际上是在新特提斯大洋岩石圈俯冲形成的冈底斯岩浆弧成矿作用的基础上，再经过陆-陆碰撞挤压强烈改造后的再成矿。碰撞带的深部结构构造演化的特点是：（1）新特提斯大洋岩石圈板块向北连续俯冲了约120Ma，形成的冈底斯陆缘火山岩浆弧带，这导致了陆缘带地壳增厚并含有大量的地幔岩浆流体物质（如南美安第斯成矿带那样）；（2）在印度大陆与冈底斯陆缘弧接近碰撞时，在对挤中新特提斯大洋洋壳与大洋岩石圈地幔发生向上挤出与向下拆沉，并使部分洋壳残片和大洋岩石圈物质保存在中上地壳内；（3）两大陆岩石圈碰撞对接后，印度岩石圈地幔加深达70～80km并沿地壳底部向北推进，并将加厚地壳内大量的成矿物质、钙碱性岩浆，洋壳及新生的下地壳，以及部分地幔物质从地壳底部将其围限起来，成为后期再成矿的物质基础；（4）查明了碰撞带深部壳／幔问产生了一层中间速度层（相当于MASH层），在中上地壳部位出现一层巨大的部分熔融层；（5）在碰撞挤压下冈底斯带内产生多组断裂构造，大型逆冲断裂系与背冲断裂，并引发了含矿岩浆的再活动，并在浮力（下地壳内）和挤压力作用下多次活动上升生成斑岩型铜矿床；（6）成矿后地表遭受过强烈的风化剥蚀作用，使矿床出露地表。

赣榆-焦作由东向西深部挤压带

赣榆 焦作由东向西深部挤压带是作者提出的新观点。深部挤压发生在上地幔和下地壳 ,由黄海下部上地幔的扩张作用产生。从大量的地球物理、浅层构造、应力和应变资料反映它的存在。该带控制了大量强烈地震的发生 ,预测将来会有强烈地震发生在挤压带的北侧 ,推测挤压带深部有大量的地热资源。

叶巴滩水电站拱坝坝肩深部卸荷带影响研究

针对叶巴滩拱坝左右坝肩内存在的深部卸荷带等不良地质缺陷,采用地质力学模型试验超载法,对叶巴滩2 750 m高程拱坝和坝肩的工作性态开展平面地质力学模型试验研究。通过试验获得拱坝、坝肩及深部卸荷带的变形特性和破坏形态,探明了深部卸荷带对拱坝和坝肩的工作性态的影响,揭示了工程的薄弱部位。研究表明深部卸荷带对拱坝和坝肩的工作性态有明显影响,其影响程度与强松弛IVs类岩体所处位置及与拱端附近断层的组合作用有关。位于左坝肩强松弛IVs类岩体对拱坝和坝肩的变位、拱推力的传递影响较大,位于右坝肩的断层f29(f74)对坝肩稳定有明显影响。对左右坝肩内的这些薄弱部位需采取相应的加固措施,以改善拱坝和坝肩的工作性态。

大红山铜矿深部Ⅵ、Ⅶ号矿带控矿条件探析

在对大红山铜矿以往地质资料研究的基础上,结合近两年该矿山深部找矿工作中不断收集的地质资料及认识的矿床地质特征,提出了一些有关大红山铜矿深部Ⅵ、Ⅶ号矿带的控矿条件的认识和体会。

俯冲带碳酸盐化对深部碳循环的启示:以中国西南天山碳酸盐化云母片岩为例

俯冲带可将地球表层碳输送至深部地幔,同时也记录着俯冲板片来源碳质流体的迁移沉淀机制,对地球深部碳循环具有重大影响。近年来,俯冲带脱碳机制的研究表明流体溶解脱碳作用是冷的大洋俯冲板片释放COH流体的重要方式,而上覆板块(尤其地幔楔)则被认为是缓冲这些COH流体的重要场所,甚至是俯冲带CO_2的唯一"归宿"。事实上,俯冲带岩石本身的固碳能力却受到了忽视,而对俯冲带岩石捕获和固存CO_2(carbon capture and storage,CCS)能力的评估对全球碳通量的估算尤为重要。本文以中国西南天山高压-超高压变质带中碳酸盐化云母片岩为例,探讨俯冲带岩石的碳酸盐化对深部碳循环的影响。西南天山长阿吾子一带的碳酸盐化云母片岩记录了俯冲板片起源的碳质流体对俯冲带云母片岩的交代作用,地球化学特征表明蛇纹岩释放的富水流体溶解俯冲洋壳中的碳酸盐可能是产生COH流体的重要机制。基于碳质流体对多硅白云母(Si(a.p.f.u.)=3.58～3.73)的交代及相对高压的碳酸盐矿物(主要为白云石和菱镁矿)与金红石的共生,结合区域上碳酸盐化云母片岩与高压碳酸盐化蛇纹岩(HP-ophidolomite)的伴生,我们认为云母片岩的碳酸盐化作用可能发生在俯冲板片峰期稍后的高压折返阶段。俯冲带云母片岩的固碳作用表明除了上覆板块,俯冲带岩石本身对于碳质流体也具有很好的吸收能力。初步估算表明俯冲带云母片岩的碳酸盐化每年可固存至少2.46～6.68Mt/yr,约占俯冲板片每年进碳量的4%～17%。

深部土煤系风化岩接触带类型划分及其意义

深部土岩接触带是指厚表土底部一定厚度的土层及其下一定厚度的煤系风化岩组成的土岩组合体。由于它由高压态土体、高压水和软弱破碎风化岩体组成,故具有整体不良的工程地质性质,在接近该带下采煤时易发生采场顶板矿压突变剧增、突泥溃砂、突水等重大安全问题。在煤田地质勘探资料的基础上,根据深部土层土性和岩层岩性将深部土岩接触带划分为4种类型:砂土-砂岩接触类型、砂土-泥岩接触类型、粘土-砂岩接触类型、粘土-泥岩接触类型,分析了每一种土岩接触带类型对应的工程地质意义,并对丁集矿井西南区13-1煤层的土岩接触带类型进行了划分,认为13-1煤层土岩接触带类型以砂土-泥岩、砂土-砂岩为主,近松散层工作面受到底含水的威胁比较严重,工作面溃泥、溃砂、压架出水的可能性比较大,开采设计时要充分考虑。

京津唐地区深部挤压带特征及其与地震的关系

京津唐地区的深部挤压带轴线沿宁河、香河、昌平一线呈南东—北西走向，在通过该带的北东向Ｍ和Ｃ面上均有一向北西弯曲的弧形。地壳下部和上地幔顶部层位呈透镜状增厚，浅部的北东向断裂也向北西弯曲。应力测量表明现今该带的应力场为向北西挤压。深部挤压作用是由渤海底部的扩张所产生的。该挤压带控制着地震的发生。

云南大红山铁矿Ⅰ号铜矿带深部采区不良地质条件调查研究

为系统查明影响大红山铁矿Ⅰ号铜矿带深部采区岩体稳定性的关键地质因素,通过开展现场地质调查、坑道地质编录、综合资料整理、统计分析等工作,对采区矿岩类型、岩体结构,地质构造、开采施工现状等地质条件进行调查研究,并结合以往地质勘查、采切工程地质编录及回采设计方案等基础资料,对I号铜深部采区不良地质条件进行了初步调查,并对该区域采场岩体失稳相关因素进行了综合分析,取得了阶段性认识,为今后该采区开采技术管理、安全管理及顶板分级管理工作提供地质依据。

向阳煤矿煤岩深部风化带成因分析

向阳三矿一采区开采11号煤层期间,在煤层露头线以内,埋深150m的内藏煤层中发现煤层顶板及煤层存在深部风化现象,风化带斜穿124、125、126及127、四个工作面中部,宽25-75m,长600m左右,呈NW^SE条带状。深部风化带的存在,给工作面的正常生产曾造成很大影响。虽然一采区早已回采结束,但对深部风化这一特殊现象的成因,一直未能查明。作者在参加该矿地质报告修编时,经查阅大量实际揭露资料。