矿区岩体应力状态对瓦斯突出区域分布的影响

基于地质动力区划方法,建立区域地质构造模型,以岩性分布和地应力测量为边界力学条件,确定了矿区区域岩体应力分布规律:矿区区域岩体应力状态主要受断裂构造的控制,断裂构造的叠加扰动使原岩应力场重新分布.鹤壁六矿岩体应力状态对煤与瓦斯突出区域分布的影响分析,结果表明:构造应力场对煤与瓦斯突出起控制作用,构造应力区的分布决定了煤与瓦斯突出的区域性分布.这为矿井煤与瓦斯突出区域预测、局部检测和解危提供了理论参考.     

断裂活动与矿山岩体地质动力灾害研究

根据岩石圈动力学的基本原理，结合北票，抚顺矿区断裂活动与矿山地质动力灾害研究成果，阐述了冲击地压，瓦斯突出等矿山岩体地质动力现象，是采矿活动影响下断裂的孕育，生长过程中的一种伴生现象这一基本观点，并分析了矿山岩体动力现象发生系统的能量来源，形成条件和显现特征，展示了矿山岩体动力灾害区域预测与防治工作的理论依据和方法。     

红菱井田现今构造应力预测研究

地质动力区划方法逐级使用地形测量图井结合其它方法查清活动断裂，用以揭示地壳的区域岩体断块结构以及评估其力学状态。通过地质动力区划方法查明了红菱井田现今应力环境下的II～V级断裂，由各级活动断裂所分割的断块结构展现出了井田现今构造运动的结果。在确定主应力的基础上，以查明的各级断块结构为模型，应用有限元法进行了区域构造应力场数值模拟，进而分析了该井田以构造应力为主的地应力特点。     

老虎台井田构造应力分析

应用数据库对老虎台井田其发生的 263 次冲击地压之统计分析表明,岩体动力现象与活动断裂有密切关系。因此,对该井田进行了地质动力区划的研究。通过逐级使用地形测量图并结合其它方法查明了井田Ⅰ～Ⅴ级活动断裂,由各级断裂所分割的断块结构展现出了井田现今构造运动的结果。在确定主应力的基础上,以查明的各级断块结构为模型,应用有限元法进行了区域构造应力场的数值模拟。进而总结了应力分布与岩体动力现象的内在关系。     

区域构造应力场的数值模拟与应用

以淮南潘—矿为工程背景，依据地质动力区划方法。进行Ⅰ～Ⅴ级活动断裂的划分，确定区域构造形式，研究了C13-1煤层构造格架、主要断裂特点，在此基础上，建立了构造应力场的地质模型，结合地应力测量和岩体应力分析，确定区域岩体应力分布规律。其结果表明，煤矿区域原岩应力分布状态主要受断裂构造的支配，断裂构造的叠加扰动使原岩应力场重新分布，从而在时间和空间上制约若潘—矿煤与轧斯突出的区域性分布，为安全生产提供保障。     

河南某矿煤与瓦斯突出主因分析与措施优化

为确定煤与瓦斯突出的主控因素和解危优化措施,以河南某煤矿为研究对象,综合运用瓦斯地质分析法、地质动力区划方法、FLAC3D数值模拟等方法,研究确定了瓦斯赋存规律,划分了煤与瓦斯突出发生危险区域,建立区划断裂与煤与瓦斯突出发生的内在联系,分析煤与瓦斯突出发生的危险性概率值和掘进工作对煤与瓦斯突出的具体影响,确定矿井煤与瓦斯发生的主控因素及其显现特征,并对原解危措施进行了优化.研究结果表明:超过临界条件的埋藏深度、区划断裂交汇以及较高的构造应力等是该矿井煤与瓦斯突出发生的地质类因素;巷道的掘进使煤岩体应力升高24%～25%,增大了煤与瓦斯突出等动力灾害发生的危险.     

构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用

为了研究华北聚煤区南缘逆冲推覆构造带东北缘的区域构造应力场对平顶山矿区八矿己15煤层煤与瓦斯突出的控制作用,基于地质动力区划方法,对己15煤层顶板的岩体应力状态进行数值模拟,以应力等值线图的形式展示岩体应力的变化情况,将己15煤层顶板构造应力进行构造应力区的三级划分.分析得出构造应力场对煤与瓦斯突出起控制作用,构造应力区的分布决定了煤与瓦斯突出的区域性分布,为研究构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用提供了例证,为矿井开采过程中煤与瓦斯突出的预测和防治提供了依据.     

矿区岩体应力状态研究及其应用

为了研究矿区岩体应力状态,利用地质动力区划方法研究了区域地质构造,建立了区域地质模型,计算了构造应力场并划分出高构造应力区和高构造应力梯度区,分析了岩体应力状态与巷道稳定性、开采沉陷、矿山压力显现等的关系。研究结果表明:基于地质动力区划方法进行的区域岩体应力状态评估结果对于巷道支护设计、开采沉陷预计、矿压显现预测等采矿工程的设计和实施工作具有重要的指导意义。     

断裂构造翼部滑动型冲击地压的构造物理模型

为研究强冲击地压发生后断裂构造两侧的位移方向,建立了冲击地压的构造物理模型,从构造应力场的角度分析了断裂构造位移的从属现象,不属于开采技术性问题.通过对乌拉尔矿区和北票矿区的研究,确定开采扰动下,构造型冲击地压发生过程中,沿着断裂方向的位移矢量和开采技术间的相关性,主断层沿延伸方向的位移与构造应力场的存在相一致.通过对沿断层面的位移和构造应力场方向间的关系,以及孕育冲击地压的区域R范围和震源区尺度间的比率关系的分析,表明断裂翼部滑动型冲击地压是区域现代构造运动的结果,采矿工程活动是诱因.     

地质动力区划在岩体应力预测中的应用

介绍了地质动力区划方法及其在开滦矿区的应用。地质动力区划方法以板块构造理论为基础,以区域构造形式为主要研究对象,进行活动断裂的划分,确定区域构造形式。结合地应力测量和岩体应力分析,确定区域岩体应力分布规律,并对矿井开采所引起的矿山压力显现做出预测,为安全生产提供地质保障。该方法工程投入少,简便易行,推广应用前景广阔。     

评估岩体应力状态防治冲击地压

基于地质动力区划方法，确定区域内的活动断裂，划分岩体断块结构，结合原地应力测量和数值计算方法来评估区域岩体的原岩应力，从而确定研究区域的冲击危险区；然后通过次生应力测量及数值模拟等手段，确定采场及巷道周围次生应力的分布情况。根据对研究区域冲击发生的条件的研究，确定可能发生冲击的采掘布置方式及地点，从而为有针对性地采取防治措施提供依据。     

急倾斜矿体开采岩体移动规律与变形机理

为了研究急倾斜矿体开采的岩移规律与变形机理,采用数值模拟的方法,对急倾斜矿体在高构造应力和自重应力2种条件下的岩移特征进行对比分析.研究结果表明:当开采区在竖直方向上的高度远小于矿体在水平方向上的长度时,在这2种应力条件下都具有类似水平矿体开采的地表岩移特征;反之,在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采地表出现双沉降中心的现象,而在自重应力条件下只存在单沉降中心;在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采在地表移动变形量、移动变形影响区规模及地表宏观变形破坏特征上与自重应力条件下相比都有较大差异,原岩应力场中作为特征量的最大主压应力的取向对岩移行为的影响是产生这差异的根本原因.     

吕家坨井田矿压显现区域预测

以地质动力区划方法为基础，划分出各级活动断裂，以吕家坨矿区五级断裂图为构造格架，建立有限元的地质力学模型，以吕家坨矿地应力测量的基础数据为边界条件，通过岩体应力状态分析系统进行应力计算，计算的结果以等值线的方式给出，包括最大主应力等值线、最小主应力等值线、最大剪应力等值线。通过对等值线的分析，预测出矿区的应力升高区、梯度区、降低区，从而对吕家坨矿压显现严重的区域做出预测，为吕家坨井田工作面的生产和采区巷道的合理布置提供基础数据，保证矿井安全生产。     

地质动力区划方法的城市防灾减灾研究

在介绍地质动力区划基本原理的基础上,说明了新构造运动影响下城市地面楼寓和生命线系统的防灾减灾问题,以及新构造运动对地下采矿区煤与瓦斯突出的影响问题．指出,地质动力区划方法对城市建设的地质灾害预测分析具有时间短、工程评价费用低、效果显著等特点．     

深部逆断层圆弧形断面诱发煤岩动力灾害的力学分析

为了探索逆断层附近易于发生煤岩动力灾害的力学机制,构建了由构造应力为主导的圆弧形断层面简化力学模型,得到了构造应力以及由其引起附加垂直应力的分布规律,进而建立了断层上盘逆冲滑动临界角度的数学模型。研究表明:水平构造应力与附加垂直应力随着断层倾角的增大而增大,当断层倾角接近90°时,附加垂直应力突然增大且其值数倍高于水平构造应力;基于逆断层滑动的力学分析,理论计算了煤层沿断层逆冲滑动的临界角度,这将对煤岩动力灾害的危险性预测有一定的参考意义。     

Variations in earthquake-size distribution across different stress regimes

The earthquake size distribution follows, in most instances, a power law, with the slope of this power law, the 'b value', commonly used to describe the relative occurrence of large and small events (a high b value indicates a larger proportion of small earthquakes, and vice versa). Statistically significant variations of b values have been measured in laboratory experiments, mines and various tectonic regimes such as subducting slabs, near magma chambers, along fault zones and in aftershock zones. However, it has remained uncertain whether these differences are due to differing stress regimes, as it was questionable that samples in small volumes (such as in laboratory specimens, mines and the shallow Earth's crust) are representative of earthquakes in general. Given the lack of physical understanding of these differences, the observation that b values approach the constant 1 if large volumes are sampled was interpreted to indicate that b = 1 is a universal constant for earthquakes in general. Here we show that the b value varies systematically for different styles of faulting. We find that normal faulting events have the highest b values, thrust events the lowest and strike-slip events intermediate values. Given that thrust faults tend to be under higher stress than normal faults we infer that the b value acts as a stress meter that depends inversely on differential stress.     

塔北隆起中西部新近纪末构造应力场数值模拟

根据油田地震资料解释和构造分析,建立了新近纪末塔北隆起中西部平面与剖面地质模型,通过线弹性有限元方法的计算,得出该地区应力场模拟结果。构造应力场模拟结果表明,区域性南北向挤压应力控制了整个塔北隆起中西部新近纪末的构造应力场;研究区内牙哈断裂、轮台断裂、红旗断裂、英买7断裂在新近纪末为压扭性断裂,并具有左行走滑分量,喀拉玉尔滚断裂为右行走滑断裂,羊塔克断裂为纯压性逆冲构造;在区域挤压应力作用下,受主干断裂影响形成的局部构造应力场控制了局部次级构造类型的产生;从剖面应力场模拟结果来看,最大主应力方向在中央断隆区由水平变为倾斜,垂向应力分量变大,是导致压拱构造形成的主要因素。     

含山陶厂石膏矿构造应力场数值模拟分析

为了分析井田内主要构造断裂的导水性,为断层岩柱留设提供依据,运用有限元法的三维数值模拟程序,对陶厂石膏矿现代构造应力场进行了模拟。模拟结果表明,在断层F17附近存在较大的压应力,在F1及F2断层附近的石膏矿体中存在拉应力,在石膏矿体中的应力水平相对较低且均一。断层附近的Z方向的应力相对石膏矿体的应力低。应力矢量分布中拉应力矢量主要分布在石膏矿体靠近断层附近,随着石膏矿体与断层距离的增加,逐渐转化为压应力,而在断层的交汇处压应力值较高。