厚黄土覆盖丘陵地区煤田地震勘探方法研究

厚黄土覆盖的丘陵地区,表浅层黄土结构疏松、潜水位深、对地震波吸收强烈,是煤田地震勘探的一大难题。我队在介—平勘探区,通过多种手段进行了攻关研究,采用"两低一深,两大两多,一高及可控"的一套适合这类地区的采集技术和以静校正、叠前面波、线性干扰压制及叠后f-x域去噪为核心的低信噪比资料处理技术,取得了一定成果,具有在类似地区推广使用的价值。

鄂尔多斯西缘前陆盆地巨厚黄土地区地震采集技术

鄂尔多斯西缘前陆盆地表层地质地貌极其复杂,有巨厚黄土区、黄土-沙漠区及山前砾石-黄土区,独特的黄土地貌使得地震采集面临着诸多技术难题。根据以往巨厚黄土地区地震采集经验,采用多种方法系统地开展黄土表层结构精细调查,深入研究黄土地球物理特征及激发因素与表层黄土结构之间的关系,优选激发井位和井深,确保了激发效果;采用小道距、三线小线距、高密度空间采样技术,获得了高信噪比、高分辨率地震资料。研究表明,巨厚黄土地区地震采集时应优选激发井位和岩性,合理选择激发井深;坚持多深井组合激发、单井药量不宜过大总药量要大两项基本原则;采用高密度采样技术,提高采集资料的覆盖次数和信噪比。

渭北矿区厚黄土层采动变形数值模拟研究

渭北矿区黄土层覆盖厚度占开采深度的30%～70%,采煤沉陷规律具有特殊性。以渭北矿区大佛寺煤矿首采工作面开采为实例,利用FLAC软件分析了基岩开采沉陷引起的黄土层附加应力与变形的基本特征。数值模拟表明,采动黄土层中的附加竖向应力随着深度增加而增大,在地表附近水平向附加应力相对增量远大于竖直方向,地表变形由水平向附加应力所主导,在采空区上方产生体积压缩,在煤柱上方产生体积膨胀,地表土体单元的体积变形与水平变形及竖向变形具有相同的分布特征。本文揭示了采动黄土层变形的特殊机理,为建立厚黄土层矿区开采沉陷变形预计模型奠定了基础。

层析法在黄土塬区近地表结构调查中的应用

我国西部黄土塬区的静校正问题十分突出,精细、准确的近地表结构调查对于解决激发井深的设计和静校正问题尤为重要,但该区的常规小折射解释精度极低,微测井难以追踪到高速层。在充分试验的基础上,提出了一种新的近地表结构调查方法——层析近地表结构调查法,该方法有效解决了上述难点,与常规小折射方法比较,该方法获取的近地表结构信息更丰富,刻画的近地表结构更为精细,能够较好地用于井深设计和静校正处理中初始模型的建立。

黄土沟壑区特厚煤层开采地裂缝发育规律研究

黄土沟壑区特厚煤层开采易产生地裂缝,加剧生态环境破坏,危及矿区安全。本文以山西省某矿区104工作面为研究背景,结合现场调查、数值模拟和理论分析等方法,研究了采动地裂缝静态分布特征、动态演化规律及其形成机理。研究表明:地裂缝分为拉伸型、台阶型2种类型与分叉、平行2种组合方式。宽度0~5 cm的裂缝数量占52%,宽度5~10 cm的裂缝数量占28%,宽度10~15 cm的裂缝数量占14%,宽度大于15 cm的裂缝数量占6%,黄土沟壑区采动地裂缝发育程度更强;根据地裂缝分布位置,可以分为动态面内裂缝(工作面内且与开切眼基本平行)及永久边界裂缝(开切眼、停采线及平巷附近)2种类型。动态面内裂缝具有“山峰”活动规律,裂缝宽度呈现“先开后合再稳定”的变化特征,永久边界裂缝宽度呈现“只开不和”的变化特征,裂缝初始宽度与最大宽度满足线性正相关关系;地裂缝的形成是由下至上的动态发育过程,即“采煤—覆岩移动—地表变形—产生地裂缝”。通过构建“井下开采—覆岩移动—地裂缝产生”三维一体模型和地裂缝动态发育模型,定性分析了地裂缝的活动机理。研究成果对黄土沟壑区生态环境修复及采动损害防护具有重要参考价值。

厚黄土覆盖区采煤对松散含水层渗透系数及水位的影响

针对厚黄土覆盖区煤矿开采破坏地下水的问题,以山西省屯留县常村煤矿为例,采用GMS软件对研究区地下水流进行模拟及识别检验,通过改变松散含水层渗透系数及水头的大小,定量研究冒落裂隙带未沟通松散含水层下伏弱透水层底板、弱透水层性质不变条件下,厚黄土覆盖区煤矿开采对不同水力条件松散含水层的影响。结果表明,S6采区开采结束后,在采区附近出现降落漏斗,漏斗影响面积及中心处水位降深随时间的增加而加大,增大速率由大到小;不同渗透系数条件下,预测前期渗透系数越大,降深越大,影响面积越大,预测后期渗透系数越大,降深越小,影响面积越大;不同水头条件下,在整个预测期内水头越大,降深及影响面积均越大。

厚黄土层建下条带开采参数选取数值模拟研究

针对西部厚黄土层矿区建(构)筑物下压煤合理条带开采参数选取技术难题,通过理论分析、FLAC^(3D)数值模拟及现场应用实测等方法,对影响该条件下条带参数的选择进行探讨论证,并对各因素与条带开采参数选取的最佳结合点进行了分析说明。

黄土沟壑区煤层开采损害特征研究

为进一步分析和揭示黄土沟壑区煤层开采损害特征形成的机理,在分析影响黄土沟壑区的采矿、地质条件及开采损害特征的基础上,分析了影响黄土沟壑区开采损害特征的3个关键因素:黄土沟壑区坡体稳定性、基采比和基载比,并以其为关键参数,分析了不同基采比和基载比条件下的覆岩破坏形态,揭示了黄土沟壑区煤层开采损害特征形成的机理。通过工程实例,验证了以基采比、基载比和坡体自身稳定性为关键参数进行分析的黄土沟壑区煤层开采地表损害特征的可靠性,可为进一步研究黄土沟壑区条件下煤层开采地表损害特征的形成机理提供依据。

九龙川矿井煤田三维地震勘探施工的研究

通过对整个施工及最终成果分析,研究认为,影响甘肃宁中九龙川矿井三维地震勘探成果的因素与该区黄土结构特点、煤层厚度、结构和本区构造、施工参数的选择及地震仪器的性能和施工季节有关。

厚黄土层矿区建(构)筑物下条带开采合理尺度设计方法

针对西部厚黄土层压煤矿区建(构)筑物条带开采合理采留尺度设计难题,以霍州煤电集团丰裕煤业12采区为工程背景,综合运用理论分析、工程类比及现场实测等方法,从地表允许变形值、煤柱稳定性、回采率三方面,研究并提出厚黄土层矿区建(构)筑物下条带开采合理尺度多因素设计方法。研究结果表明:关键层理论确定条带开采最大采宽不大于66.19m;采宽—基岩厚度比确定条带开采宽度不大于88.13m;煤柱稳定性理论确定条带留宽不小于50m,综合确定丰裕煤业12采区采用"采60m留60m"的开采方案并进行了应用。岩移观测表明,12采区地表建(构)筑物在Ⅰ级变形范围之内。该设计方法由原来的采4留7变为采6留6,采出率由37.5%提高到50%。相关设计方法对类似条件下的厚黄土层矿区压煤开采具有一定的借鉴意义和推广价值。

基于非均布载荷下梁结构破断理论的地表破坏规律

为研究晋南典型山区厚黄土层薄基岩地质条件下煤矿开采对地表的破坏规律,本研究以山西省河寨煤矿为例,在实地调查的基础上,采用UDEC软件进行数值模拟,得出岩层断裂及地表移动的关系。模拟得到上覆岩层断裂的位置,地表破坏最严重。根据模拟结果,建立了基于非均布载荷的梁结构覆岩破断模型,推导出覆岩初次断裂和周期断裂的步距公式。将计算结果与实测地表裂缝位置进行对比,取得较好的一致性。研究表明:在山区厚黄土层薄基岩地质条件下进行煤矿开采时,采用非均布载荷梁结构断裂模型预测地表裂缝间距是可行的。

巨厚黄土区煤田二维地震采集方法研究

针对巨厚黄土区地震波信噪比低且煤层埋藏浅、传统煤田二维地震单线采集思路和方法难以获得煤层反射波或剖面成像质量差、无法进行煤层解释并指导地质井位布设等问题,以山西万荣—临猗煤炭预查区二维地震多线采集为例,运用低频检波器接收的多道瞬态瑞雷波法完成了浅表层结构调查,优选了激发层位;综合采用二维多线观测、组合激发、非对称长排列组合接收等多套技术优化措施,进行了采集实践,最终获得了较高品质的地震资料。经多个钻孔验证,效果良好。

黄土地区大厚度填方地基填筑期间沉降变形监测方法

采用合理有效的沉降变形监测方法,不仅能在土方填筑期间获取更为真实的沉降监测数据,还能更好地进行工后地基沉降变形的预测及控制工作。本文以陕北黄土丘陵沟壑区某填方工程为例,阐述了一种在填方地基填筑期间的沉降变形监测方法。该方法采用分层开挖探井的方式安装沉降监测元件,在安装完成后对探井进行回填夯实,基本不影响填土施工过程及施工质量。文中陈述了两种沉降监测设备,通过比较两组沉降监测数据,总结分析了大厚度填方地基填筑期间沉降变形监测方法的适用性,可为类似工程填筑期间沉降变形监测提供参考。

多源融合监测技术在特厚煤层高强度开采地表沉陷实测中的应用

针对特厚煤层综放开采覆岩破坏剧烈、地表沉陷规律不明、地表塌陷难以控制等关键问题,以不连沟煤矿F6207和F6211工作面为研究对象,利用TSX和Sentinel-1数据进行多源观测融合的垂直沉降处理,通过偏移跟踪计算出工作面地表下沉范围值,从而得到了整个工作面的变形场。根据地表变形范围与地下开采范围计算基于InSAR多源监测的短期动态开采影响角,建立了基于多元信息融合技术的多维地表沉陷监测体系,突破了以往常规地表移动观测单一布“点”或“线”的局限性。结果表明,InSAR多源融合监测技术能有效提高地表残余变形监测的精度,解决了黄土沟壑区特厚煤层高强度开采地表沉陷与覆岩破坏规律实测难题。

湿陷性黄土厚回填区内长钻孔灌注桩施工研究

兰州新区位于湿陷性黄土区域,拟建建筑物场地属典型的黄土堆积和侵蚀作用形成的黄土丘陵、梁峁地貌,原地貌已破坏,现为人工回填整平场地,回填土层最大厚度约为28.00 m,黄土状粉土层底埋深最大约为38.70 m。黄土状粉土具有很严重的湿陷性,湿陷等级为Ⅳ级。通过某疾控中心综合楼工程案例,阐述了湿陷性黄土地区超厚回填土内超长钻孔灌注桩施工过程中的施工控制技术要点,为湿陷性黄土地区超长桩基施工提供借鉴经验。

黄土地区大厚度回填土地基基础设计分析

以实际工程为例,从勘察和设计两个方面,对黄土地区大厚度回填土地基基础设计进行分析,提出了大厚度回填土地基基础设计方法,研究成果可为相关的工程提供参考。研究结果表明:1)随着时间增长,大厚度回填土地基沉降量逐渐减小,最后趋于稳定,因此,回填土地基施工前应放置一段时间,沉降稳定后方可施工;2)大厚度回填土地基施工前可采用强夯等方法对地基土进行处理,减小回填土地基不均匀变形;3)大厚度回填土地基基础设计时,宜采用刚度较大的筏板或桩基础,同时上部结构亦应采用刚度较大的结构体系。

厚黄土区千米深井三维地震勘探方法

九龙川矿区属于深厚黄土区,地质构造较复杂,煤层厚度较厚,自燃倾向性大,常规煤田地震采集方法获得的地震资料难以达到采区地震勘探的"三高"要求。针对九龙川矿区实际特点,采用合理的三维地震勘探方法和地震资料处理方法准确的对矿区内复杂的地质构造、煤层分布等进行分析,研究结果对保证煤矿合理开拓方式的确定、工作面科学布置和安全高效开采具有重要价值。

庆阳深厚黄土上高层建筑的沉降预测

结合甘肃庆阳某超高层综合体项目,以其桩筏基础沉降监测数据为依据,采用三点法、修正双曲线法、泊松曲线法及蠕变沉降实用算法分别对深厚黄土上超高层建筑进行沉降预测,并与现场实测数据进行对比分析。研究表明:修正双曲线法和蠕变沉降实用算法适用于大厚度黄土区超高层建筑的沉降预测,且后者在已知有限数据情况下能更好地预测其沉降变形;验证了蠕变沉降实用算法有效预测的合理性,在蠕变实用算法对超高层建筑展开沉降预测的基础之上,得出了根据已有实测数据时段计算误差在0.4 mm以内的修正双曲线法有效预测范围算式。