褶曲翼部区煤层倾角变化诱发冲击地压机理及其防治研究

以宝积山煤矿七采区内褶曲翼部影响区为工程地质背景,采用现场调研统计、理论计算分析、数值模拟运算等方法,对开采煤层倾角变化诱冲机理进行研究,提出协同控制防治冲击地压方案并进行了现场工业性试验。结果表明:随着煤层倾角增大,煤柱侧内高集中静载呈现出逐渐增大的规律,实体煤侧内高集中静载呈现出逐渐减小的规律;在煤层倾角较小的条件下,厚硬关键层更容易在采空区两侧边界位置发生破断,诱使其悬空段中部区域瞬间发生破断进而形成扰动强度较大的远场应力扰动;关键块体B在煤层倾角较小且埋深较大的条件下极易发生回转失稳,进而形成扰动强度较小的近场应力扰动。该方法对于冲击地压的防治效果显著。

反射槽波探测法在煤层褶曲与断层识别中的研究与应用

【背景】煤矿智能化转型中,精准识别地下异常体对地质透明化体系构建至关重要,褶曲异常体的精确探测是井下物探技术的难点,其准确辨识对减少掘进成本、回采难度及安全风险有重要意义。【目的和方法】基于以往的槽波勘探实践,发现褶曲对槽波的传播特性具有显著影响,但传统槽波反演技术难以区分褶曲与断层。为此,构建了几何形态类似、勘探距离相等的断层与褶曲数值模型,首先运用三维波场模拟技术挖掘波场信息,明确了二者波场响应差异;其次采用绕射偏移成像方法反演处理,获取了成像结果。【结果和结论】研究结果表明:(1)褶曲异常相较于断层,其反射槽波波形更为分散且模糊,不同反射点能量分布不均。(2)褶曲异常在远偏移距处的直达槽波信噪比高于断层构造,且能减缓直达槽波的衰减速度,使得直达槽波在褶曲异常中的传播距离约为断层构造中的1.5倍。(3)断层的反射槽波与直达槽波能量差异较小,而褶曲异常则表现出较大的能量差异。(4)褶曲异常的反射槽波主频低于断层构造,并导致直达槽波与反射槽波的频带变宽;褶曲异常反射槽波频率和速度均略高于直达槽波,断层构造此特征不明显。(5)断层构造的反射面通常位于断层面中上端,而褶曲异常的反射面则倾向于褶曲面中部,且褶曲异常的绕射偏移成像反射面在连续性上较断层构造差。基于上述波场特征与频散特性的深入分析,以山西阳泉某矿15号煤层为例,通过反射槽波绕射偏移成像技术,成功实现了巷道侧帮煤层中断层与褶曲的定性识别,并清晰描绘了褶曲的发育形态。研究成果不仅为采区工作面的合理布局提供了更为精确的地质依据,也为煤矿的安全生产、高效开采提供了有力的技术支撑。

大采高褶曲带矿压显现特征研究

为研究大采高过褶曲时矿压分布特征,以补连塔煤矿12514综采工作面为工程背景,选取工作面自开切眼推进310 m距离发生的来压特征及支架载荷分布情况进行分析,得到以下结论:(1)受褶曲构造和大采高影响,工作面来压步距差异较大,来压较强烈。(2)构造应力场与采动应力场的相互叠加,使得褶曲附近支架阻力大,来压步距短、带压距离长。(3)相比较下坡开采,上坡开采时来压步距长,支架阻力高。(4)来压时支架阻力超过工作阻力占比不足5%,选用的支架适应采场条件。(5)工作面在下坡开采时支架阻力大于上坡开采,大于水平开采,褶曲区域未来压时载荷低于45 MPa,且高载荷占比均小于来压时支架高载荷占比。

保安煤矿褶曲构造影响区三软煤层巷道变形特征及支护优化

保安煤矿运输巷在褶曲构造影响区掘进时,随着围岩破碎程度增加,受构造应力发育等影响,出现原有架棚支护无法有效控制围岩变形的问题。在综合地应力测定、认识围岩破碎分布范围及原支护围岩变形特征基础上,提出采用留断面+锚杆(索)+围岩注浆+钢架棚方式进行支护。通过适当增大巷道断面,允许围岩出现一定变形,以便释放部分围岩应力;通过注浆改善围岩承载能力及稳定性,提升锚杆(索)与围岩耦合效果;采用架棚+单体支柱+金属网,给巷道表面围岩施加较大作用力,并与锚杆(索)、围岩共同配合,控制围岩变形。经工程应用,运输巷围岩变形问题得以较好解决,为构造影响区三软煤层巷道围岩支护提供借鉴。

褶曲构造影响区内工作面开采诱冲机理及其防治研究

针对褶曲构造影响区内不同工作面的倾角变化所引起的矿压显现特征多变性问题,以宝积山煤矿七采区为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟和现场工业性试验相结合的方法,对倾角变化煤层内不同工作面开采期间动静载荷进行了研究。结果表明:①煤岩组合系统刚度值大于0的累积声发射(AE)能量较煤岩组合系统刚度值小于0的累积AE能量小,说明煤岩组合系统刚度值小于0时更易累积AE能量,且在煤岩组合系统刚度值小于0时,其绝对值越大越能够积聚更高的AE能量。②随着煤层倾角递增,沿空巷道实体煤侧内集中静载荷降低,煤柱侧内集中静载荷增高,高位厚硬关键层发生破断所需悬顶段更长。③煤层倾角较小时,动静载叠加作用下沿空巷道两帮内煤岩组合系统极易诱发动态破坏II型冲击地压。煤层倾角较大时,高集中静载作用下沿空巷道煤柱侧内煤岩组合系统极易诱发静态破坏型或动态破坏I型冲击地压。④705综放工作面开采期间沿空巷道煤柱侧极易诱发静态破坏型或动态破坏I型冲击地压,对其实施防冲措施后的电磁辐射值降幅高达67.3%,煤岩组合系统不易诱发冲击地压。

褶曲构造影响下采区巷道围岩变形特征及控制技术研究

基于褶曲构造影响下巷道易变形、冒顶等问题,以大通煤矿采区巷道为背景,结合围岩松动圈测试结果,研究了褶曲带巷道围岩变形规律,提出控制对策并进行试验。研究表明:巷道走向与褶曲轴线平行时围岩破坏厉害、冒顶概率增加;采用加长锚杆(索)能控制变形、邻近面切顶后减弱回采动压影响。

褶曲构造应力场对煤与瓦斯突出控制因素研究

为探究褶曲构造区对煤层瓦斯赋存的控制作用,以平舒矿井为例,运用地质演化理论、实验室分析、数值模拟等手段对矿井15208掘进工作面过褶曲区段瓦斯突出影响因素进行分析,探究褶曲区瓦斯赋存规律。研究结果表明:褶曲构造区内应力分布不均,煤层坡度变化区域易出现应力集中;褶曲构造区内煤体受挤压影响,煤体裂隙分布不均匀,易于形成瓦斯富集区;褶曲构造区内的煤体变质程度高,对比非构造区煤体的孔隙结构较为发育,易于形成瓦斯流动的良好通道,有利于瓦斯的运移。

深埋综放工作面过褶曲构造带方案优化选择

本文重点探讨华阳集团二矿81104工作面回采期间过构造带技术方案;通过钻孔探测,确定该工作面构造影响范围为1000~1590 m,主要为褶曲构造;基于矿井实际条件,拟定三种过构造带方案;技术经济分析表明,方案一工作面推进用时83天,利润607万元,方案二工作面推进用时100天,利润-1014.08万元,方案三工作面推进用时76天,利润1572万元;显然,方案三为最佳方案。

辽东青城子矿田的叠加褶曲构造

青城子矿田叠加褶曲由下元古界辽河群组成.东西向开阔走向褶曲为北北西向翻卷褶曲所横跨.翻卷褶曲平面上呈弓形,向西凸出.因大部被剥蚀,只在高处保存一些滑动地体残块.其前缘和围岩,倒转翼和上下正常褶曲都与塑性断层接触.由于翻卷褶曲的作用,引起走向褶曲形态和有关岩层产状规律性的变化,以及有关地层厚度规律性地减薄直至尖灭.矿田翻卷背斜核部为混合花岗岩,其中有"末太古界"残块,推测矿田翻卷褶曲为混合岩浆上涌构造.在翻卷褶曲作用影响范围内的矿床,都是混合热液层控矿床.

工作面过褶曲时微震活动规律研究

在煤矿的地质灾害构造中,褶曲构造是常常出现的,它是岩层在水平应力挤压下形成的,在高应力状态下褶曲内部聚集了大量的弹性能,当工作面过褶曲时,破坏了褶曲内部原来的应力状态,这必然导致矿震的发生。冲击矿压和矿山震动总是相伴而生,作为一种区域、实时、动态监测手段,微震监测技术用于预测预报冲击矿压等地质灾害乃至防灾减灾完全可行。结合山寨矿微震系统监测到的矿震数据,通过对褶曲的力学分析和对波形的时谱分析,研究了工作面在过褶曲时的矿震活动规律。

河北平泉下营坊不对称褶曲的厘定及控岩控矿意义

着重介绍了河北平泉下营坊一带主干构造格架──ＮＥ向Ｓ状不对称褶曲的几何特征、形成机制、变形环境及控岩控矿作用。区域应力场分析及岩组分析揭示了该区在ＮＥ向左行斜冲剪切机制下，夹持在块状太古代变质基底及侏罗系火山岩间的元古界层状岩层，因上、下界面的滑脱剪切所造成的变形效应以及所处的中温、低压变形环境。不对称褶曲翼部地层的顺层滑脱和转折端部位的虚脱为本区中酸性岩浆活动提供了侵位通道和空间。向ＳＷＷ倾伏的不对称褶曲的背斜转折端与ＥＷ向及ＮＮＥ向断裂的复合构造是控制下营坊南梁斑岩体及斑岩型铜矿的构造。

谈褶曲构造对煤矿生产的影响

通过褶曲构造对煤矿生产与安全影响的分析、研究,认为褶曲构造不可忽视,提出遇褶曲时的处理对策。

褶曲构造及断层影响下的综采工作面布置优化研究

布尔台矿2-2煤层综采工作面存在褶曲构造及断层,其中22101和22102工作面所遇到的断层多而复杂,断层构造密度大,且与工作面倾角多在50°~60°,开采过程中受地质条件影响巷道两帮变形较大,顶底板折断破坏现象十分严重,因此对2-2煤层工作面的长度设计的合理性进行分析研究,通过基于采场岩层控制理论以及基于数值模拟仿真方法的工作面长度预测等2种方法进行计算,得出以下结论:布尔台煤矿2-2煤层合理工作面长度应取240~250 m,巷道煤柱宽度设计为20 m,2-2煤层相邻同采工作面的最佳滞后错距为600 m。

纵弯褶曲变形的模拟方法探讨

对目的层采用H·M体,围岩为Kalvin或Voight模型。根据模型的本构方程和弹性与粘弹性变形的对应原理,推导了具有初始挠度的目的层处在围岩介质中由纵弯褶皱作用所形成的褶曲的挠度微分方程。进而根据地质条件讨论了随时间演化的褶曲挠度的具体解法。

褶曲分形特征及其与瓦斯突出关系研究

首次提出了煤层褶曲复杂程度的分形度量方法 ,包括小岛法、剖面线法、轴线法 .研究了褶曲剖面线、褶曲轴线分布、褶曲地形的分形特征 ;证实了褶曲的空间分布特征服从分形规律 ,为褶曲构造的研究提供了一种新方法 .以某井田内的两个采区为例 ,探讨了褶曲分形特征与瓦斯突出的关系 。

褶曲构造对煤矿生产的影响与对策

通过褶曲构造对煤矿生产与安全的影响分析、研究 ,揭示了褶曲构造的特征和不可忽视性 ,并根据构造的具体情况 ,采取了相应对策 。

小褶曲在综采工作面隐伏断层预测中的应用

在综采工作面的准备和回采过程中,小褶曲是可能存在隐伏断层的征兆。利用空间解析几何方法,对小型褶曲构造进行观测研究,认为对煤层产状的变化进行观测,可以较早地发现隐伏断层影响范围内的产状异常,较准确地预测采掘前方可能存在的隐伏断层,使井下钻探或物探探测断层的工作得以有目的有重点的进行,并缩短了探测距离。经在绿水洞煤矿实际应用,这一预测方法得到了初步验证。

褶曲展平技术在地质建模中的研究和应用

对于一个成矿后经受高度褶曲的矿床(层),其在任意一个方向上的距离都不能代表实际的矿化方向和矿化距离,在建立变异函数模型或者品位估值过程中很容易出现偏差,甚至导致错误的结果。利用褶曲展平技术,为样品数据定义新的坐标系(UCS),在该坐标系下,将矿床重构成原始未褶曲形态。这有利于褶曲的矿床或矿层建立矿化变异函数模型和品位估值,从而更有效地模拟矿化的连续性。

主动脉缩窄伴褶曲畸形一例

主动脉缩窄是一种较常见的先天性主动脉畸形,但主动脉缩窄伴褶曲畸形,国内尚少见报道,我院收治1例,报告如下:病历摘要女性,48岁,30年前发现血压高24.0/12.7kPa(180/95mmHg),服用降压药物效果不显著,血压持续升高。近1年来出现活动后心悸、气短、头晕、双下肢无力。体检:发育正常.血压,上肢(左)21.3kPa(160/90mmHg),(右)24.0/12.7kPa(180/95mmHg);下肢(左)12.7/10.7kPa(95/80mmHg),(右)13.3/11.3kPa(100/85mmHg)。肺(-),心尖搏动不明显,心脏浊音界正常范围,心率86次/分,律齐,主动脉第二听诊区可闻及较粗糙的全收缩期杂音,全背部均可闻及血管性杂音,肝、脾未触及,双股动脉及足背动脉搏动弱,双下肢无水肿。

煤层小褶曲应力分布数值模拟

为研究煤层小构造对矿井安全生产的影响,在分析力学模型基础上,利用FLAC3D软件对煤层小型褶曲进行了应力分布数值模拟,并基于残余构造应力场反演分析,研究了煤巷掘进工作面靠近小型褶曲时工作面前方煤层应力变化情况。结果表明:发生小褶曲形变过程中,煤层内部不同部位的应力性质趋于稳定,应力集中程度发生明显变化;当变形停止后,褶曲不同部位的应力集中程度存在很大差异;对褶曲煤层进行巷道开挖,随着工作面向褶曲轴推进,工作面前方会出现应力异常变化。以上现象结合瓦斯运移规律,可以从地质力学的角度解释煤层小褶曲导致瓦斯异常涌出和瓦斯动力灾害的原因。矿井生产实例也证明了小型褶曲的重要影响。