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。     

四川盆地东北部弧形构造的横向转换

结合地质、地震、测井等多学科数据,通过地表、地震地质综合建模方法,研究四川盆地东北部三岔坪弧形构造,建立三维构造模型,精细刻画其横向变化特征。纵向上,三岔坪弧形构造受到3套滑脱层的塑性滑脱作用,导致3套坚硬层发生构造分层变形;横向上,向北西挤压的川东高陡构造带受到大巴山构造带的阻挡,发生应力分解,在三岔坪形成弧形。据此建立了山前挤压弧形构造横向变化模型,在主挤压应力向盆地内传递的过程中,受到侧向应力阻挡,导致褶皱在平面形成弧形,褶皱的指向及下伏上冲断层的主次关系在横向发生转换,形成反方向衔接。底部塑性滑脱层调节了这种应力的转换,在弧形转弯部位形成对称背斜。     

井田的构造应力及影响

以大隆井田为例,应用地质动力区划方法划分了井田Ⅰ~Ⅴ级断裂.以Ⅰ~Ⅴ级断裂构成的井田地质断块为基础,采用有限单元法弹性力学平面应变模型,获得了井田构造应力的最大主应力和最小主应力等值线图.根据大隆矿构造应力分布状况,分析了井田井构造应力对巷规划设计的影响.     

构造应力与采动损害关系的数值试验研究

采用岩石破裂与失稳分析系统（RFPA），对不同构造应力条件下煤矿区地表环境损害特征进行数值试验，结果表明：处于伸展构造背景下的煤矿区，煤层覆岩受到拉张构造应力作用，在煤层开采过程中，覆岩运动、变形和对地表地质环境的损害相对比较强烈；而处于挤压构造应力作用下的煤矿区，覆岩运动、变形及其对地表地质环境的损害相对较弱，或表现滞后。     

川藏铁路“昌都-然乌”段班公湖-怒江结合带的工程效应研究

班公湖—怒江结合带复杂的地质建造-构造、断层活动性以及地壳岩体应力-形变状态等问题,对川藏铁路"昌都—然乌"段铁道工程建设有着极大的影响和制约。为探究其工程效应,在现场地质研究基础上结合数值计算,对其构造动力学特征及地壳岩体应力-形变作用进行深入分析。班公湖—怒江结合带总体处于相对稳定状态,北东边界断裂活动性较强;结合带地应力水平较高,地壳岩体的应力形变作用表现为压缩变形;上地壳岩体沿壳内低速层做近水平运移,驱动结合带及南西侧地块向NE推移俯冲;结合带岩体对构造应力消减作用不明显,两侧应力水平差异较小。结合带的关键工程地质问题是兼有右旋剪切作用的强压缩变形,其南西侧冈底斯-念青唐古拉陆块主要是高地应力岩体力学效应问题,北东侧南羌塘—左贡陆块主要是软岩隧道大变形问题。     

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。     

地球科学中时间段的定年问题——一种不同于地球化学的地球物理定年方法

地质事件时间结构的度量有两种方法,一是测算事件发生时间点的距今时间,另一是测算事件过程的时间段的持续时间.作为时间点的测量方法,地球化学的同位素地质年代学经过近百年的发展,在国际上已很成熟(其误差精度一般为百万年量级),但这一方法不能测算地质事件持续时间.测定地质事件始末的时间间隔,则需要地球物理的构造地质年代学研究,这是目前国际前沿研究的一个新领域.经过努力,现今探索了一种测定地质事件时限年龄的方法(一般误差精度为万年量级),其工作程序主要分为四个阶段:构造地质工作——观测构造改造序次强度;构造物理工作——测算差应力和应变速率,这是地球物理定年的基本环节;构造化学工作——求算构造变形地质体的体积因子;构造数学工作——求算构造形成时限.我们已将该方法应用于中国东部和西南韧性剪切带的研究,获得了一定的成果.但此方法还不成熟,若要使之成为尚在创建中的构造地质年代学的有效理论,还需要进一步完善,本文探讨了构造地质年代学的发展前景,指出了当前地质定年工作存在的局限性.     

现代构造应力场与矿井冲击地压

抚顺老虎台矿是我国发生冲击地压较早、次数较多的矿区之一。文中以地质动力区划方法查明的各级活动断裂为区域构造格架，将老虎台井田简化成由１０条断裂带组成的平面弹性模型，编制了应力计算软件。得出了浑河断裂是一条活动断裂，蠕滑活动是其主要活动方式。它的断裂带及与之平行的Ｆ＿１断层形成的构造应力区对矿区应力状态起主导作用，采动影响是导致该断裂带内构造应力释放、产生冲击地压的诱因的结论。     

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。     

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.     

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。     

霍州矿区区域地质构造应力-应变场解析

分析了生产矿井揭露的地质构造资料。研究了霍州矿区构造演化的三期区域应力--应变场。研究表明。不同时期构造应力场形成了目前霍州矿区的构造面貌。构造应力场演化的研究为进一步查清矿区中小型地质构造规律、对在复杂地质条件下的矿井生产和建设提供较准确的地质资料具有十分重要的指导意义。     

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.     

多层地质体的变形与协调——野外露头及显微构造变形的证据

通过对野外露头尺度及镜下构造观察研究,分析探讨了成层地质体褶皱、断裂及厚度变化之间的相互关系。认为各种构造形迹之间存在有因岩性制约而导致的相互转化,构造形迹组合是这种转化的表现,由于这种相互间的转化的存在使得在应力作用下参与变形的地质体达到准平衡状态,通过对构造形迹间的转化的研究可以探讨煤系地层的构造变形组合,进而可对构造煤、煤层构造的发育进行预测。     

论构造应力不是油气初次运移的主要动力

油气初次运移是一个尚未完全解决的学术难题。石油地质学界认为,构造应力是油气初次运移的主要动力之一,笔者对该观点进行了质疑。根据有效应力理论和弹性力学理论,分析了构造应力对孔隙压力的影响,建立了孔隙压力增量的计算模型以及孔隙压力释放驱动油气运移尺度的计算模型。结果表明,相同构造应力条件下,烃源岩的孔隙压力增量主要受杨氏模量影响,杨氏模量越大,孔隙压力增量越小;构造应力导致的孔隙压力增量一般不会超过60 MPa;孔隙压力释放只需要排出少量地层流体即可,驱动油气运移的距离很短,相对于烃源岩厚度几乎可以忽略不计;构造应力对油气初次运移的影响十分微弱,不可能是初次运移的主要动力。     

构造应力与煤和瓦斯突出

用原岩应力测量确定了平顶山矿区应力场性质.用瓦期地质学方法研究了地质构适、岩体应力状态对煤和瓦斯突出的影响.指出构造应力和地质构造形式对煤和瓦斯突出具有控制作用.     

黄腊石滑坡变形中的匿动力

黄腊石滑坡下伏基岩中,有浅层盲性缓倾角张性正断层,对其形成机理,首先用重力说与构造成因说解释未获证实效果.研究了匿能———温差应力的影响,获与显微构造研究成果以及实际情况一致的解,使地质灾变中有匿动力影响获证实.     

贺兰山中段大水沟逆冲推覆构造特征及演化

用运地质观测和构造填图,对宁夏贺兰山中段大水沟地区逆冲推覆构造特征及演化进行综合分析。大水沟逆冲推覆构造系统由汝箕沟-大水沟断层和高沟沟口断层组成,为相同性质低角度叠瓦状逆冲推覆断层,应力方向为NWW。综合分析和总结前人研究成果,认为大水沟逆冲推覆构造形成于形成于燕山期-喜山期,其形成时间与整个贺兰山地区逆冲推覆构造系统形成时间一致。     

安徽芦岭煤矿Ⅱ88采区瓦斯地质规律

根据构造、层序、瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯涌出量等多因素分析了安徽省宿州市芦岭煤矿Ⅱ88采区瓦斯地质规律,并建立了运动学模型和压力梯度计算模型。芦岭煤矿区域构造上由于徐宿弧形构造和双重构造2方面因素,造成其相对于临宿矿区其他矿井的构造应力更集中,瓦斯压力较大、含量较高,突出灾害危险性严重。层序上,芦岭矿井第8煤层发育在最大海泛面时期,为层序内最厚的稳定煤层,顶底板圈闭性良好,瓦斯富集。Ⅱ88采区以采区中部的F14正断层为界划分为东、西2个瓦斯地质单元,分别具有不同的瓦斯压力梯度。东部瓦斯地质单元是F14断层下盘,海拔高度较高但瓦斯压力高,而西部单元(断层上盘)海拔高度较低但瓦斯压力低,与正常瓦斯地质规律相反,初步分析与正断层F14上盘煤层顶板在拉张运动过程中被破坏有关。     

"构造控灾"理论与"绿色矿区"建设

构造介质、构造形态、构造界面、构造应力相互影响,相互制约,协同作用,为人类地下采矿活动营造了一个特殊的环境——构造环境。在不同的构造环境下,同样强度的地下采矿活动所引起的煤矿区地面沉陷、断陷、开裂的致灾程度有明显差异。与地下开采有关的煤矿区地表环境灾害,虽然源于采动,但其形成与发展,本质上受控于该区域构造环境的内在结构和动态因素。构造环境是决定煤矿区地质环境承载能力的重要因素之一。在开采之前,根据煤矿区构造环境,结合煤矿区土地利用类型对地表移动变形及地下水位变化的敏感度,科学评价煤矿区地质环境的承载能力,为合理规划开采区域或开采强度提供科学依据,是建设"绿色矿区"的基础性工作。