邹庄矿井F25逆断层保护煤柱合理留设研究

为研究大型逆断层保护煤柱留设问题,以邹庄矿井F_(25)逆断层为工程背景,对该断层切割煤层底板奥陶系灰岩可能导致87采区煤层回采过程中断层"活化"突水情况进行分析,利用FLAC3D软件对留设不同宽度煤柱下应力场、塑性破坏区、断层带附近岩体垂向应力变化及断层"活化"规律进行了研究。结果表明,随着留设煤柱宽度变小,采动应力穿越断层带,在上盘形成应力集中区,垂向应力的演化明显滞后于水平应力;当煤柱宽度减小到20 m时,煤层顶底板表现出不同应力演化特征,且塑性破坏区与断层带导通,从而导致煤层顶断层带先于煤层底断层带"活化",经分析得知邹庄矿井F_(25)逆断层保留煤柱为20 m较为合理,与该矿井实际生产吻合。本研究结果为分析类似工程背景下保护煤柱留设具有一定参考价值。     

回采工作面断层附近岩石突出的数值模拟研究

本文应用数值模拟方法研究了在矿压条件下回采工作面断层附近的应力和塑性区变化以及岩石冲击机理。采用了非线性平面应变模型；设计了不同断层带宽度、倾向和倾角以及不同应力状态的五种方案，利用ＡＤＩＮＡ有限元程序（模式７）进行计算，结果在明，断层破碎带造成的应力异常集中和塑性区突变是发生岩石冲击的根本原因。断层带宽度、倾向和倾角对岩石冲击危险性均具有较大的影响。     

断层上盘防水煤柱合理宽度研究

当前采用的断层防水煤柱设计方法,是将断层上盘防水煤柱沿宽度方向看作是均匀连续和各向同性的弹性体,没有考虑到矿山压力、构造应力和水压力对煤柱的破坏和影响作用,导致煤柱留设宽度缺乏科学性,增加了工作面突水威胁。为了合理设计断层煤柱宽度,本文分析了煤柱在不同作用力下的物性状态,在此基础上将煤柱从隔水功能上划分为矿压影响区、有效隔水区和断层影响区,并分别推导和确定这3个区域的宽度计算公式,修正了断层防水煤柱设计方法,为上盘断层防水煤柱设计提供了科学的参考依据。     

开滦林西矿深部断层防水煤柱留设研究及应用

为解决开滦林西矿深部断层防水煤柱留设问题,通过分析深部突水机理及开采理论,采用断层勘查工程、水压致裂测试抗拉强度、断层防水煤柱留设计算及数值模拟,确定了7煤、8煤、9煤、11煤、12煤上盘、下盘的断层防水煤柱宽度。模拟结果表明断层上盘煤层开采时底板破坏区和应力区对断层煤柱影响比顶板对其影响大,上组煤开采对下层煤的煤柱留设有影响。     

小煤窑采空区留设防水煤柱合理宽度的探讨

通过对王坪井田煤层及地层分布特征、水文地质特征、断层特征及煤层渗透性等研究，结合对断层裂隙宽度、应力集中带、地层倾角等的计算，准确预测了断层及采空积水区防水煤柱的合理宽度，并指出矿界煤柱和隔水煤柱应按取大优先的原则，且这一原则对于石炭纪煤层的煤矿都适用。     

跨逆断层隧道应力影响因素的数值模拟分析

采用MIDAS-GTS数值模拟软件来研究断层错动对跨断层隧道的影响。考虑断层倾角、断层破碎带宽度、围岩级别和衬砌级别4个影响因素。采用正交试验法设计数值模拟试验,模拟隧道的位移和应力变化,对所得数据采用极差分析方法进行分析,得到以下结论：影响跨断层隧道拉应力的主要因素为断层破碎带宽度;影响跨断层隧道压应力的主要因素为围岩级别。     

露天矿烧变岩高边坡卸荷机理与稳定性研究

烧变岩裂隙发育、富水性强,严重威胁露天矿山采剥安全生产及其边坡稳定。为确定露天矿烧变岩高边坡隔水煤岩柱宽度,以新疆昌吉某露天矿北帮烧变岩高边坡为研究对象,通过构建坡体开挖卸荷的驼峰分布力学模型,将坡体卸荷松弛区域划分为拉裂区和压剪区两部分,分析了边坡后缘拉裂区裂隙的最大扩展深度;以卸荷松弛带宽度表征塑性剪切滑动面位置,推导了弹塑性条件下边坡浅表部破碎带与卸荷松弛带宽度的理论计算公式,进而确定了塑性滑动面位置及形态。结果表明：边坡后缘裂隙临界扩展深度随边坡倾角的增大而增大;卸荷松弛带宽度随岩石强度参数的增大而减小,随岩层埋深的增大而增大;北帮边坡后缘裂隙临界扩展深度为9.42 m,火烧区水位线处卸荷松弛带宽度为6.94 m;坡体潜在滑面安全系数均大于设计评价标准值;确定了北帮烧变岩高边坡的隔水煤岩柱留设安全宽度为36 m,为该矿的安全高效生产提供了技术保障。     

断层防水煤(岩)柱安全宽度的计算与评价

针对如何确定导水断层附近的防水煤(岩)柱宽度是困扰煤炭开采的问题,以开滦集团荆各庄矿3092工作面为例.综合运用经验公式、数值模拟和原位探测来确定其断层防水煤(岩)柱的安全宽度,最终得出了符合实际的且小于原留设宽度的断层防水煤(岩)柱安全宽度,为该矿节约了可采储量,延长了矿井服务年限,具有显著的社会和经济效益:同时该法为本矿及相似矿井以后处理类似问题提供了参考,具有较高理论和现实意义.     

断层活化过程及煤柱失稳机理的数值模拟研究

为研究工作面沿断层走向推进时,断层煤柱宽度的大小对断层活化失稳与断层煤柱内部能量变化的影响,采用UDEC数值模拟软件建立平面应变模型。模拟研究了当逆断层下盘工作面的断层煤柱宽度减小时,断层煤柱内储存的能量与储能极限值的变化特征、断层活化过程与破坏趋势。研究结果表明:断层煤柱宽度减小时,煤柱支承压力峰值增大,弹性应变能增加,断层出现活化现象,并释放能量至煤柱,与弹性应变能叠加,同时断层煤柱的储能极限降低;当煤柱宽度为30 m时,煤柱中的弹性应变能首次超过储能极限值,当煤柱宽度为20 m时,煤柱中的弹性应变能量峰值为储能极限值的1.84倍。当断层煤柱宽度小于30 m时,煤柱易发生整体失稳和冲击危险,需要采取必要的灾害防治措施。     

汶川地震地表破裂带宽度与断层上盘效应

以汶川地震产生的地表破裂宽度为研究对象, 以地表微变形、裂隙和鼓包、叠瓦状断层及反冲断层等为标志界定破裂的宽度, 查明中央破裂带和前山破裂带宽度的分布。结果表明, 中央断裂带与汉旺?白鹿断裂带的地表破裂宽度不同, 中央断裂带不同段落的地表破裂宽度也不相同。断层还表现出明显的断层上盘效应, 北川?映秀断裂上盘最小避让距离为70 m, 下盘最小避让距离为23.5 m, 断层两侧避让总宽度不应小于108 m; 汉旺?白鹿断裂上盘最小避让距离为35 m, 下盘最小避让距离20 m, 总避让宽度不应小于58 m。地表破裂宽度及断层上盘效应与破裂带陡坎高度、地震烈度分布、强震记录具有较好的一致性。     

断层条件下防水煤岩柱的合理留设

准确分析采区附近主要地质构造和水源水力联系情况,得出采区主要充水水源为通过F14断层导通的奥灰岩溶水。文章通过分析计算确定防水煤柱合理留设宽度,成功地实现安全回采。合理留设断层的安全煤柱,才能在保证生产安全的基础上,开采出更多宝贵的煤炭资源。     

鄂尔多斯盆地盐池地区中生界油藏分布规律及成藏主控因素

基于井震结合,精细刻画低级序断层特征,分区带分析油藏类型及分布,研究中生界油藏的成藏主控因素。研究结果表明,研究区自西向东依次发育西缘冲断带、过渡带及天环拗陷带3个区带。西缘冲断带大断层发育,构造起伏大,主要发育断块油藏,油层分布层位分散,油藏规模较小,孤立分布。过渡带低幅度构造、低级序断层发育,低级序断层主要为早白垩世末之前形成的逆断层(Ⅰ期),少数为古新世(Ⅱ期)形成; Ⅰ期断层早于中生界油藏的主成藏期,断层的封闭与否关乎油藏的形成及流体分布,油藏类型主要为构造-岩性油藏,局部形成连片。天环拗陷带油藏以岩性油藏为主,大面积连片分布。过渡带、天环拗陷带油藏主要分布在延长组中下组及侏罗系。研究认为,该区构造控藏作用明显,具备Ⅰ期低级序断层沟通油源是基础,发育低幅度构造及相对高渗储集区是核心,油藏是否遭受Ⅱ期断层作用调整改造是关键。早白垩世末期,原油在异常压力驱动下,沿Ⅰ期开启断层及叠置砂体输导运移,受围岩遮挡或Ⅰ期封闭断层封堵,在西缘冲断带的构造圈闭、过渡带及天环拗陷的低幅度构造、相对高渗储集区聚集成藏,形成断块油藏、构造-岩性油藏及岩性油藏;受Ⅱ期断层影响,部分油藏遭受调整破坏。     

玉磨铁路软岩浅埋隧道冒顶机理分析及防治措施

以国家一带一路重点项目云南玉磨铁路曼勒1号隧道浅埋段为依托,结合现场施工中遇邻近断层破碎带隧道塌方冒顶事故,研究了西南地区软岩浅埋隧道冒顶防治措施.采用MIDAS GTS NX有限元软件建立邻近断层破碎带的浅埋隧道模型,依据隧道冒顶机理分析及有限元模型模拟分析结果,提出浅埋隧道支护方案.研究结果表明：在强化支护措施后浅埋隧道拱顶沉降及拱腰收敛均在允许变形量范围内;围岩塑性区主要集中在拱顶两侧及拱腰处,右侧塑性区范围较大,产生塑性破坏的风险较大.围岩最大主应力及初支最大主应力显示,隧道右侧拱腰处初支出现应力集中的风险较大,围岩出现应力集中后会导致受压破坏区和受剪破坏区逐渐增加,当两种破坏区域逐渐重合后围岩会产生塑性破坏,最终导致塌方冒顶.根据模拟计算及现场实际工况,本文提出在隧道塌方冒顶段采用“大管棚+小导管”超前支护组合、洞内全环I18型钢钢架附加临时横撑的支护防治方案,为了提高围岩稳定性对断层破碎带进行注浆加固,经现场施作后防治效果良好,为今后类似工程提供指导.     

大型凹陷斜坡区倒灌式成藏模式—以三肇凹陷扶杨油层为例

利用300条地震剖面、672口测井曲线、6口井岩心对松辽盆地三肇凹陷扶杨油层断层特征及运动期次、储层沉积特征进行了综合研究,结合探井试油和试验区动态资料分析认为,T2断层受控于基底断层具有平面密集成带、剖面"似花状"组合特征,且油气成藏期活动的油源断层多为断层密集带边界断层.沉积微相研究表明三肇凹陷南部扶杨油层为西南保康沉积体系而非多物源交汇区,属于典型的河控浅水缓坡三角洲沉积体系,即主要储层为分流河道砂体,且主要含油目的层扶Ⅰ油层组为向上逐渐退积的演化序列.明水组末期青一段源岩达到生油高峰,油气在超压作用下沿开启的油源断层下排,首先充注断层上升盘一侧河道砂体,即断层密集带两侧上升盘为油气运聚富集区,而断层密集带内多为地堑式组合,不利于油气聚集,在成藏模式指导下刻画出47个有利圈闭,预测新增石油地质储量0.5亿t.     

综放工作面仰采过逆断层技术浅析

断层尤其是落差较大的断层,严重影响采煤工作面的安全生产和经济效益。华亭煤业集团在21514综放工作面回采过程中,沿走向有201m范围仰采过逆断层开采,工作面局部(沿倾向约30m范围)受断层带影响,顶板稳定性差,煤壁破碎,底板松软。详细分析了断层带附近区域煤岩的破坏状况,提出了综采工作面仰采过逆断层时带来的技术难题。     

断层带对巷道的影响及注浆补强技术分析

分析断层带对巷道工程的破坏机理及施工影响，在巷道通过断层带软岩时，最大不平衡力不收敛，围岩产生最大变形，达到塑性区破坏状态，从而导致局部淋水、冒落，甚至坍塌；通过合理注浆能够有效地补强加固断层破碎带，既为巷道支护和快速掘进创造条件，又保证施工的可连续性和安全性。     

基于GTP的断层三维交互建模方法

在总结分析现有断层建模方法的基础上,提出一种基于广义三棱柱(GTP)的断层三维交互建模方法(岩柱体分区RPBP建模法).该方法以钻孔数据为建模主体数据源,主要步骤包括:根据钻孔孔口数据点与断层露头约束,按约束Delaunay法则生成地表不规则三角网(CD-TIN);判断地质体内断层的类型及断层构模的优先级顺序,建立岩柱体界限三角形;以界限三角形为依据建立断层实体模型.软件实验表明,该方法能便捷可靠地实现包括正、逆断层及其相互切割的各类复杂断层系的三维交互建模.     

姬塬西北部长8油层组断层特征及对油藏的影响

立足于前人研究成果,利用测井、钻井、地震等基础资料,系统分析鄂尔多斯盆地姬塬西北部地区长8油层组的断层成因机制和发育特征,探讨油藏类型和断层对成藏的控制作用。研究表明,姬塬西北部地区断层发育主要受到燕山、喜马拉雅两期构造运动的影响,形成了东部马家滩—古峰庄隆起带北西—南东向的逆断层发育区、中部红井子拗陷带北北西—南南东向的逆断层及直立断层发育区和西侧的红柳沟斜坡带近南北向的地堑式组合正断层发育区;按成因机制及发育特征将断层划分为直立断层、前期逆断层、后期正断层和横断层4种基本类型;将区内油藏划分出断层-小背斜型油藏、断背斜型油藏以及岩性油气藏3种类型。断层对油藏的控制作用主要体现在横向与垂向上控制原油运移、侧向的封闭性及后期的调整性,并提出低压吸拉和毛细管力导入两种成藏模式。     

特大断面隧道断层段地震响应与断层构造关系

针对特大断面隧道断层破碎带地震响应强烈而导致衬砌结构更易遭受破坏的问题,本文采用FLAC 3D仿真计算软件,通过数值模拟,研究特大断面隧道地震与断层宽度、断层倾角的关系,分析衬砌地震响应规律,确定抗震薄弱位置及抗震设防范围。分析结果表明：断层处的衬砌横断面上的拱腰和拱脚处属于抗震薄弱位置,需要在这些位置处重点进行设防;断层上盘位置对地震响应更明显,应加强这些位置上隧道衬砌的抗减震措施;地震时,小倾角,大宽度的断层构造对特大断面隧道的影响大。在本文研究的断层构造范围内,特大断面隧道的抗震设防区域选取应为：断层及断层交界面前后各取25~30m的区域。这些结果可为地震区的特大断面隧道设计建设提供参考。     

地堑状断层组影响下采动主应力偏转规律研究

为研究地堑状断层组影响下采动诱发应力场偏转规律,以淮南矿区刘庄煤矿地堑状F19断层组为研究对象,模拟分析了地堑状断层组附近采动主应力方向偏转情况,研究了主应力方向与断层面剪应力及剪应力增量的分布规律。研究表明工作面回采时采场围岩内的主应力方向发生偏转,偏转方向趋向垂直断层面;断层面内主应力与断层上盘、下盘主应力偏转相比,断层面内主应力方向偏转角度相对较大,最大偏转角度达到27°25′35″;当主应力方向与断层面交角在45°左右时,断层所受的剪应力增量最小,剪应力相对较大;地堑状F19断层组附近主应力偏转方向趋向垂直断层面,断层面所受剪应力和剪应力增量逐渐减少。