强冲击地压矿井煤层顶板覆岩结构研究——以孟村煤矿为例

矿井工作面上覆坚硬厚层顶板对冲击地压的产生具有重要影响,顶板坚硬厚层砂岩通常因沉积相的变化在横向和纵向上呈现出厚度、顶底板起伏和岩石力学性质等方面的变化。陕西彬长矿区孟村煤矿地质条件复杂,主采煤层顶板发育多层厚砂岩,矿井长期受冲击地压灾害威胁。为准确掌握工作面顶板坚硬厚层砂体层位及展布状态等信息,对其进行压裂弱化,保障矿井安全高效开采,基于孟村煤矿工程地质条件,通过井下工作面巷道顶板钻孔取心编录和钻孔电视测井方法,进行工作面顶板覆岩结构探查,对顶板主要砂体采样,进行岩石学、沉积相和岩石物理力学性质等特征分析,得到如下主要成果:①孟村煤矿401103工作面顶板100m内可对比划分出5层连续的砂体,工作面沉积微相变化导致各砂体厚度和顶底板标高不稳定;②401103工作面顶板延安组二段、直罗组、安定组底部均为河流相沉积,河流微相中的天然堤相细粒砂岩和粉砂岩的岩石力学强度相对最大,随着岩石粒径的逐渐增大,边滩相和河床滞留相中、粗粒砂岩的强度相对降低。不同沉积环境同一粒级砂岩的岩石力学强度因石英含量增高、硅质胶结物含量增高、颗粒支撑结构等因素而增大;③井田现今构造应力和顶板坚硬厚层砂岩等是矿井冲击地压灾害的主要诱因,对上覆高位坚硬厚层砂体进行区域水力致裂弱化,可显著降低矿井冲击地压风险。

软弱薄基岩裂隙发育特征及抑突(溃)机理

为探究西部地区软弱薄基岩覆盖下的厚煤层在开采时覆岩破坏的裂隙发育规律,以及该区在开采后突水溃沙的规律、机理等,在分析软弱薄基岩厚煤层开采覆岩裂隙发育规律的基础上,结合实际生产经验,对伊犁煤田突水溃沙抑制机理进行了研究。结果表明:工作面推采方向超前80~85m出现弧形地面张性斑裂,主斑裂纹与次斑裂纹的间距分别为10m和2m左右;导水裂隙带在软弱薄基岩下厚煤层开采时发育高度变化差异较小;伊犁煤田开采时涌水量小于30m^3/h,突水溃沙情况受到了抑制,主要由于顶板岩性软弱,无法形成较大的岩块、空隙、空洞,随采随冒且采动裂隙被迅速压实、上覆地层含水层十分松散,裂隙进入之后不能再继续发展、在低水压时涌出物填充裂隙等原因。该研究成果对西部软弱薄基岩厚煤层开采顶板水害防治,以及地表生态环境保护具有意义。

深厚覆盖层坝基防渗及风积砂筑坝可行性探讨

以黄河干流上某水利枢纽基本资料为依托,在分析坝基基本地质条件、坝基土体工程性质的基础上,从坝基土体组成及工程特性、水库运行期的淤积效应两方面,对深厚覆盖层坝基防渗进行了探讨。此外,坝区风积沙广泛分布,依据现行水利水电行业规程,结合场区风积沙的特性,对风积沙作为筑坝材料的可行性进行了初步分析。

厚砂覆盖层喀斯特地质条件下群桩综合施工技术

结合工程实际,对厚砂覆盖层喀斯特地质条件下的桩群施工技术进行了研究。在超前钻基础上,介绍了覆盖层塌陷半定量预测、钢护筒后跟进护壁、抛填片石及袋装黏土混合料和气举反循环清孔等综合施工技术,以期为同类工程的施工提供借鉴。

侏罗纪巨厚基岩下采煤突水溃砂典型案例分析

国内学者对浅埋煤层开采引起的上部松散含水砂层溃入采场的研究十分深入,泥砂来源于第四系松散层已成为共识。近年来西北侏罗纪巨厚基岩下采煤引起的水-砂混合突涌事故日益增多,成为一种新的危害性较大的地质灾害,目前国内学者对此鲜有研究。为揭示基岩突水溃砂的孕灾机理,制定科学防范措施,以陕西黄陇煤田某矿采煤工作面突水溃砂事故为例,首先对前人做出的事故原因分析和认定提出技术商榷和探讨;依据补充勘探成果,结合突水溃砂过程,提出该起事故具有离层水害特征:离层空间汇集水源功能将砂岩裂隙水转化为“自由”水体,引起短时高强度突水,进而提出离层水害需要同时具备5个条件,即岩石力学条件、富水性(水源)条件、汇水时间条件、离层空间条件、导水通道条件等。其次,根据大量的岩石物理力学试验数据,判断4-2煤层上覆岩层具备离层产生的物质基础;根据离层水害时间、空间条件,借用“经验公式”推断引起该起事故的离层空间应该位于4-2煤顶板上30.54~77.10 m的地层内,并将这个高度范围内的地层作为富水性评价的目标层段;选取砂岩层厚度、脆塑性比值、构造分维等3种地学信息,采用新型复合叠加方法,绘制了富水性综合指数等值线图,事故点位于相对富水区内,证明离层空间所处的围岩具备离层水害的富水性(水源)条件;室内对现场采集的砂岩做了浸水崩解性试验,试验表明4-2煤层上覆砂岩遇水极易崩解,在水动力下具有显著的流砂属性,结合历次勘探没有发现古河床(或称松散地质体)这一事实,分析该起事故的泥砂来源于含水基岩。最后,依据离层水害发生必须具备的5个基本条件,提出改变地层富水性条件或破坏离层空间封闭性条件(或汇水时间条件)等源头治理技术措施。通过对本起典型案例的研究,揭示了西北侏罗纪煤田基岩下突水溃砂的孕灾机理,强调事故偶发性,对西部条件类似矿区煤炭资源安全开采具有一定的借鉴意义。

西藏尼洋河多布水电站主要工程地质问题的勘察与评价

西藏尼洋河多布水电站建筑物区覆盖层深厚,工程地质条件十分复杂,存在不均匀沉降变形、渗漏渗透稳定、承载力偏低、砂层液化等工程地质问题;右岸坝肩边坡卸荷松动深厚,存在边坡稳定及绕坝渗漏问题。文章针对主要工程地质问题进行勘察和评价,为工程设计和施工处理提供可靠依据。