底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术

为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解。得出:(1)压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在与应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区。(2)最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴长L、短轴长H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关。其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压效果影响最小。(3)采用提出的计算方法设计了淮北矿业集团袁店一矿的103运输集中巷的卸压方案,工程应用结果表明,底板动压巷道变形速率明显减缓,验证了底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移模型的合理性。

煤柱-顶板结构能量演化特征及稳定性研究

煤矿事故的发生大多是由煤柱及其上覆顶板岩层失稳破坏引起的。为了研究不同煤-岩高度比对煤柱-顶板结构变形破坏及能量演化机制的影响,对煤-岩高度比分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1及3∶1的煤-岩组合体进行了单轴加载及循环加卸载试验,研究了煤-岩结构体变形与能量演化之间的变化关系,利用加卸载响应比对煤-岩组合体的稳定性进行分析,对煤-岩组合体稳定性进行定量评价。结果表明:煤-岩组合体在单轴加载及循环加卸载作用下的峰值强度均随着煤-岩高度比的增加而逐渐降低,煤-岩组合体在循环加卸载作用下的峰值强度均低于单轴加载试验中的峰值强度,煤-岩高度比越大,循环载荷作用下组合体峰值强度降低率越小;组合体输入能、弹性能和耗散能随应力增加呈非线性增加,煤-岩高度比与组合体循环载荷过程中产生的平均弹性应变、平均弹性能、平均残余应变、平均耗散能、总残余应变和加卸载响应呈正比关系,与总弹性应变、总弹性能和总耗散能呈反比关系。

地质异常区域多工作面开采结构演化及冲击地压防治

针对某矿地质异常体区域多工作面开采覆岩空间结构多变、致灾因素复杂现象,以该矿实际地质赋存条件和开采技术条件为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方法,研究了地质异常体区域覆岩空间运移结构变化规律和支承压力分布特征,以单层弯曲薄板为例建立了不同开采阶段板的力学模型,揭示了不同开采阶段板结构弯曲能量释放特征,基于结构调控理论提出了减小厚硬岩层垮断跨度的初末采冲击地压防治措施,主要得到以下结论:(1)随着多工作面依次开采,在地质异常体区域依次经历了“一”字形→“S”形→短“Ω”形→不规则“Ω”形→长“Ω”形→“O”形覆岩空间结构演变,丰富了覆岩空间结构的类型;(2)受地质异常体影响,多工作面开采过程中承受了更多次的初次来压和“见方”来压,该区域顶板垮断动载扰动与支承压力分布更加复杂多变,容易造成工作面宽煤柱整体失稳性冲击危险;(3)基于单层弯曲薄板力学模型,得到了不同板结构弯曲能随边长呈指数或线性增大,且相对于固支边,自由边对弯曲能影响更大的结论;(4)对防冲预卸压及解危措施进行了效果检验,在工作面开采过程中没有出现微震大能量事件且煤体应力维持稳定,结构调控措施基本保障了地质异常体区域多工作面开采初末采冲击地压防治效果。

南秦岭北部裂陷带铅锌矿床控矿机理

以典型铅锌矿床为例,从岩浆侵入和铅锌矿形成的时空耦合性,控矿构造及其演化特征,矿石Rb-Sr,S,Pb同位素测试等方面分析研究南秦岭北部裂陷带铅锌矿床控矿机理。铅锌矿床受纵向褶断带与横向隆起带交汇部位形成的“成矿结”下部预测中-晚三叠世隐伏岩体斜向上涌形成的“被动”隆断带控制,岩体沿深大断裂上涌刺穿并连通上部纵向线状背斜倒转翼古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩之间“硅钙面”附近形成的层间滑脱、负压、扩容构造带,铅锌成矿热液虹吸入负压构造空间内聚集成矿;成矿后期岩浆及构造的进一步活动,导致控矿褶断裂进一步发展和演化变形,铅锌之赋矿构造也得到再次疏通和拓展,铅锌矿体随之发生重熔、迁移、再聚集成矿。分析论证隐伏岩体涌入与铅锌矿床控矿构造的形成、发展、演化和矿体重熔、迁移、再聚集成矿的控矿机理,提出南秦岭北部裂陷带铅锌矿床成因类型和成矿模式。

链子崖危岩体整治工程地质适应性

链子崖危岩体整治是一项复杂的地质工程。本文从地质灾害成灾条件、制灾机理及防治逐步论证。在搞清危岩体边界条件的基础上，分别对猴子岭斜坡体、Ｔ０－Ｔ６缝段危岩体、Ｔ８－Ｔ１２缝段危岩体、雷劈石古崩滑体进行数值模拟分析、稳定性评价，分析危岩体的变形破坏机制，并讨论各区段危岩体之间的相互作用及协调，进行危岩山体崩滑地质灾害防治工程地质适应性综合分析。

土质防渗体高土石坝关键技术研究

本文综合介绍了＂七五＂国家科技攻关专题研究成果《土质防渗体高土石坝研究》，其中主要包括揭示和测定筑坝材料和坝基软弱夹层工程性质的新概念、方法和设备，包括土石坝设计主要内容的两大综合软件系统ＥＲＤＩＤＳ和ＡＳＥＤ及有关分析方法，若干新型合理的坝体结构形式或设计原则，以及现代施工质量控制与管理方法等。本项研究成果已荣获１９９３年度国家科技进步一等奖。

铜镍硫化物矿床研究进展

从赋矿岩体、控矿因素、成矿作用和矿体类型等方面综述了铜镍硫化物矿床的最新研究进展和成果。认为赋矿岩体由镁铁质—超镁铁质的不同岩石组成,其锶同位素组成显示深源的特点;岩浆的深部熔离作用使岩体的出露大小与矿床规模没有正相关性;成矿界面主要有岩性组合界面、构造界面、构造物理—化学界面和构造流体界面等,它们严格控制成矿物质的最终定位;除岩浆熔离和结晶分异成矿作用外,成矿作用强调厂硫化作用、热液成矿作用和接触交代成矿作用,相应的形成了热液型矿体和矽卡岩型矿体。

煤岩组合体破坏前能量积聚规律试验研究

煤系地层是由多种岩层相间互层构成的,每种岩层的力学性质不同,其能量积聚能力也不同,这就导致了煤岩系统中的能量分布具有不均等性,为探索煤岩系统中的能量积聚规律,确定引发冲击地压的能量积聚关键层位,对自主构建的不同岩性和煤岩比例的组合体开展单轴压缩试验。结果表明:①随着煤岩比例的增大,组合体破坏区域由整体破坏到半整体破坏到局部破坏逐渐过渡,破坏类型由“碎状”完全破坏、“Y型”半完全破坏到“点式”不完全破坏逐渐过渡。②随着煤岩高度比增加,组合体强度、弹性模量逐渐减小、峰前能量逐渐增多;岩石组分对于组合体的强度和弹性模量具有一定的提升作用,岩石组分的硬度越大,组合体的强度和弹性模量也越大,但组合体峰前能量越少。煤岩组合体的冲击能量指数均在5.164~6.049,具有强冲击倾向。③构建了煤岩组合体力学模型,基于煤岩结构特征及其力学特性分析借助组合体和组分的应力-应变曲线,推导了同径煤岩组合体与非同径煤岩组合体破坏前的能量分布计算公式。④细砂岩-煤组合体中煤组分积聚能量占比在60.00%~94.54%,细砂岩组分积聚能量占比在5.46%~40.00%;粗砂岩-煤组合体中煤组分积聚能量占比在54.55%~89.64%,粗砂岩组分积聚能量占比在10.36%~45.45%;三元组合体煤组分能量积聚占比为66.13%,78.48%,粗砂岩组分积聚能量占比为19.35%,13.29%,细砂岩组分积聚能量占比为14.52%,8.23%。所有组合体中煤组分积聚能量占比均大于50%,煤组分是能量积聚的主要载体。组合体各组分的能量积聚顺序为:煤>粗砂岩>细砂岩,弹性模量小的软弱岩层(煤层),能量积聚能力更强。随着煤岩比例增大,煤组分能量占比也增大。⑤理论分析了煤岩组合体能量积聚规律,揭示了深部开采活动中冲击地压的易发机制,并且针对坚硬顶板-煤体-坚硬底板这种能量承载结构,从能量积聚层位的角度,提出了直接释能和间接释能2种能量缓控理念及措施,并进行工程实践。微震监测和巷道变形观测结果表明:直接释能和间接释能措施破坏了能量承载结构,有效释放了其中的能量,防止了冲击地压的发生。

腾冲勐蚌铌钽锡矿矿床成矿地质条件

矿床含两条脉状物,分别赋存于燕山晚期第一阶段(V1)和第二阶段(V2)花岗岩云英岩化带中,V1为半风化、全风化铌钽矿,V2则为原生锡矿。共生黑钨矿、白钨矿。成因与构造、中酸性侵入岩密切相关。

四川汉源县河西乡老鹰岩铅锌矿地质特征与找矿前景

本文通过对矿区的地质背景,地层、构造、矿体特征及矿石特征等方面进行研究,查明了该矿床的主要控矿因素,包括以下三点:地层、构造及岩浆活动。事实证明,在该研究区内进行的化探找矿方法,效果明显,且均为矿化异常,具有较好的找矿前景。

保山打厂凹多金属矿成矿规律及靶区优选

矿区严格受背斜倾没端构造破碎带控制。多金属矿床垂向分带明显从上至下金、铅、锌、铜铁规律分布,且经物化验证。

云南麻栗坡洒西丫口白钨矿成矿规律

晚志留世和白垩纪岩浆活动为成矿提供热源,碳酸盐岩为成矿提供化学反应场所、溶矿空间。圈出的3条白钨矿体以简单似层状沿Pt3s/Pt3n间构造面理(韧性剪切断裂带)产出,受Pt3s底部的层状矽卡岩(钙硅酸盐岩)控制。进一步工作,可望在接触带两侧找到理想白钨矿床。

保山核桃坪铅锌多金属矿矿化特征新认识

保山核桃坪铅锌矿可划分14个矿带、33支矿床。矿体均受断层或裂隙控制,主矿化方向有四组,成矿规律有差异。北北西向矿化最强,为核桃坪矿区主矿体,近矿围岩蚀变中矽卡岩化最重要,分为简单和复杂两类,尤以复杂矽卡岩化为重要。

云南香格里拉市比都铅锌矿地质特征及找矿标志

云南香格里拉比都铅锌矿体主要赋存于石英闪长玢岩体内,局部赋存于石英闪长玢岩与大理岩接触带内。矿床成因为热液脉型铅锌金属矿床,硅化、大理岩化、黄铁矿化等矿化蚀变是重要的找矿标志。矿床中深部具有较大找矿前景。

羊拉铜矿区岩石力学模拟与采场结构参数确定

采用三维弹塑性有限元程序3D-σ对羊拉铜矿的岩石力学进行模拟,并据此提出采场结构参数,对羊拉铜矿开采具有较好指导作用。

桂西某中性岩体裂隙蚀变微细粒型金矿床地质特征及找矿标志浅析

桂西某中性岩体裂隙蚀变微细粒型金矿床，是在桂西地区新近发现的一种新类型金矿，金矿体主要产于石英闪长岩体的减压扩容部位的张剪性裂隙中。金的成矿物质来源与石英闪长岩有关。构造应力场多期次作用是促使金再次活化迁移富集成矿的主要动力机制。

特厚松软复合顶板巷道拱–梁耦合支护结构的构建及应用研究

因特厚(10 m以上)松软复合顶板原位强度低、层理裂隙发育,其巷道维护不当极易造成大面积冒顶伤亡事故。结合典型的工程实例,采用原位实测、物理模拟与数值计算手段,分析特厚松软复合顶板的结构形态与破坏特征,揭示特厚复合顶板巷道浅部岩层锚杆组合梁与深部岩体锚索承载拱的形成及其拱–梁耦合作用机制。研究表明:高应力环境下,复合顶板受层状构造、结构面特征及层间结合度等因素的影响,其离层破裂具有迅速扩展的本性,其破坏形态主要包括弯曲断裂、错动滑移及碎胀扩容;在特厚松软复合顶板中构建的拱–梁耦合支护结构是维护巷道围岩稳定的结构主体,其对顶板稳定控制作用明显,与锚杆支护巷道相比,顶板可承受最大应力提高77.8%,巷道断面收缩率减小52%,增加锚索密度可使巷道支护结构稳定性显著增加;浅部锚杆组合梁可促进深部锚索承载拱的形成,深部锚索承载拱对浅部组合梁具有减压、降载和明显的减跨效应。建立巷道拱–梁结构体系力学模型,实现对巷道支护结构的稳定性设计与评价,为同类特厚复合顶板巷道支护参数设计提供借鉴。

“顶板-煤层”结构体多场应力控制防冲技术原理及优化设计

以典型的深部强冲击危险矿井为背景，通过对“顸板-煤层”结构体受力状态的分析，建立从区域应力协调到局部应力控制的以“顶板-煤层”结构体稳定性为基础，以应力控制为中心的多场应力控制防冲技术体系，通过数值模拟和理论分析对现场的区段煤柱留设宽度、巷道断面尺寸及布置方法、煤层卸压爆破及大钻孔卸压等区域应力协调和局部应力控制技术手段的相关参数进行优化设计。研究发现，对于强冲击危险工作面，区段煤柱留设宽度在3～4rn时对冲击地压防治有力；大断面沿顶巷道布置方式更有利于冲击地压的防治，但当断面尺寸增大到一定程度时其应力控制防冲效果趋于稳定。煤层卸压爆破应根据卸压位置的不同在爆孔深度、封孔长度等参数上进行动态调整，大钻孔卸压采用孔深30m，孔径130mm，孔间距1．2m参数时，应力控制防冲效果最为明显。