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煤田地质与勘探 2023年第12期51卷 29-37页

作者：张浩李伟李丽梅晏云翔蒋新王金艳赵启光顾勤平许汉刚江苏省地震局江苏南京210014 中国地震局地质研究所北京100029 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

山左口−泗洪断裂经历了郯庐断裂带整个演化阶段,该断裂的最新活动时代具有分段性。确定该断裂的活动性分段位置及原因对研究郯庐断裂带内各分支断裂的活动性变化具有重要的参考价值。因此,利用野外地质调查、浅层地震勘探以及钻孔联合... 详细信息

山左口−泗洪断裂经历了郯庐断裂带整个演化阶段,该断裂的最新活动时代具有分段性。确定该断裂的活动性分段位置及原因对研究郯庐断裂带内各分支断裂的活动性变化具有重要的参考价值。因此,利用野外地质调查、浅层地震勘探以及钻孔联合地质剖面等深浅部相结合的立体式研究方法,对山左口−泗洪断裂的活动性进行了研究。结果表明:山左口−泗洪断裂在北马陵山东侧为晚更新世活动断裂,在新沂市为中更新世断裂。新沂市嶂仓村小学新发现一条晚更新世−全新世早期活动断裂,该断裂可将山左口−泗洪断裂分为南北两段,北段为晚更新世活动断裂,南段为早中更新世断裂,北段晚更新世以来活动量向南调整至嶂仓村小学断裂带。北马陵山为郯庐断裂带内部沿断裂走向展布的基岩山体,其第四纪以来的持续抬升与山左口−泗洪断裂的活动性变化有一定的耦合关系。该研究对认识郯庐断裂带其他分支断裂的活动性变化和丘陵山脉的形成机制具有重要的参考价值。

关键词：郯庐断裂带山左口−泗洪断裂活动性浅层地震勘探钻孔联合地质剖面北马陵山

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高地应力下巷道底板拱结构分析及其应用

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西安科技大学学报 2022年第4期42卷 701-708页

作者：陈盼谷拴成西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 中煤科工集团西安研究院有限公司水文地质研究所陕西西安710052

为解决高地应力条件下煤矿巷道底板易发生底鼓且难以支护的技术问题,以巷道底板隐形拱为研究对象,构建了巷道底板隐形拱结构力学模型,理论分析了高地应力条件下巷道底鼓机理,提出了底板支护方案和支护参数确定方法,并通过工程实例验证... 详细信息

为解决高地应力条件下煤矿巷道底板易发生底鼓且难以支护的技术问题,以巷道底板隐形拱为研究对象,构建了巷道底板隐形拱结构力学模型,理论分析了高地应力条件下巷道底鼓机理,提出了底板支护方案和支护参数确定方法,并通过工程实例验证了该方法的支护效果。结果表明:巷道底板变形破坏实质为底板隐形拱结构逐步向深部发育的过程,底板隐形拱的形态与底板岩层所受水平侧压力和两帮支承压力相关,具体表现为竖直方向椭圆、圆及水平方向椭圆3种不同形态。在巷道底板中布置注浆锚索(杆)可以形成一定厚度的挤密加固拱结构,能有效阻止巷道底板拱结构向深部发育,从而改善巷道底板稳定性;以陕西彬长矿区某矿回风大巷底板修复为例,运用上述理论对该巷道底板支护方案及其参数进行优化设计,现场监测结果表明,巷道底板变形控制效果良好,保证了工作面的安全高效回采。研究成果可为高地应力条件下巷道底板支护参数确定提供理论依据。

关键词：围岩控制高地应力巷道底板隐形拱支护优化

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阶梯状断层防水煤岩柱体塑性区宽度

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湖南科技大学学报（自然科学版） 2021年第3期36卷 28-33页

作者：张文忠中煤科工集团西安研究院有限公司水文地质研究所陕西西安710054 西安科技大学陕西西安710054

煤系地层中断层带常以阶梯、地堑状等形式出现,为研究阶梯状断层组防水煤岩柱体塑性区宽度,以邯邢矿区邢东煤矿阶梯状断层组为研究对象,基于工作面导水裂隙带发育规律,创新性地提出阶梯状断层梯形防水煤岩柱体稳定性结构力学模型,根据... 详细信息

煤系地层中断层带常以阶梯、地堑状等形式出现,为研究阶梯状断层组防水煤岩柱体塑性区宽度,以邯邢矿区邢东煤矿阶梯状断层组为研究对象,基于工作面导水裂隙带发育规律,创新性地提出阶梯状断层梯形防水煤岩柱体稳定性结构力学模型,根据梯形煤岩柱体内局部岩体受力情况及其几何特征,推导出阶梯状断层防水煤岩柱塑性区破坏宽度计算公式,并针对邢东煤矿内F23断层与SF27断层组成的阶梯状断层组,通过理论分析和数值模拟,计算了阶梯状断层防水煤岩柱塑性区宽度,进一步验证了理论分析的正确性.

关键词：断层防水煤岩柱塑性区阶梯状断层组导水裂隙带

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基于浅层地震勘探与钻孔联合地质剖面探测的苏北盆地倪湖庄-七里墩断裂研究

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震灾防御技术 2022年第1期17卷 11-27页

作者：刘旭东张世民晏云翔李林元计昊旻赵俊香应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 中煤科工集团西安研究院有限公司西安710077 中国地震局地质研究所北京100029

浅层地震勘探与钻孔联合地质剖面探测是隐伏断层定位与活动性鉴定的基本手段,需在实际工作中不断总结完善。通过采用浅层地震勘探技术,查明了淮安市区附近隐伏断裂的基本格局,并结合钻孔联合地质剖面探测与第四纪年代学测定,确定了新发... 详细信息

浅层地震勘探与钻孔联合地质剖面探测是隐伏断层定位与活动性鉴定的基本手段,需在实际工作中不断总结完善。通过采用浅层地震勘探技术,查明了淮安市区附近隐伏断裂的基本格局,并结合钻孔联合地质剖面探测与第四纪年代学测定,确定了新发现的倪湖庄-七里墩断裂的最新活动时代及活动特征。倪湖庄-七里墩断裂为近南北走向、倾向西的高角度正断层,断层倾角72°~82°,探测断裂长度为43 km。浅层地震勘探揭示其断面具有近直立或呈S形的上下反倾特点,指示具有走滑性质。该断裂错断了北东走向淮阴-响水断裂与北西走向无锡-宿迁断裂,最新活动时代为中更新世中晚期。本次探测工作对技术方法进行了探索,并提出以下建议:针对新发现的隐伏断裂,宜采用从已知点向外逐次探测的方式,即完成上一条测线的设计、施工与解译工作后,根据探测结果布设下一条测线;基于地震时间剖面进行钻探设计时,既要考虑断层两盘反射波组延伸与变形特征,又要考虑物探解译上断点与实际上断点的埋深差异;在河流下游开展钻孔联合地质剖面探测与地层对比时,需充分考虑局部地貌条件差异与第四纪海平面对陆域地表过程的影响。

关键词：苏北盆地倪湖庄-七里墩断裂浅层地震勘探钻孔联合地质剖面第四纪测年地层对比沉积环境

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基于高掺量粉煤灰防渗墙的露天矿水资源保护技术

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煤炭学报 2020年第3期45卷 1160-1169页

作者：王海黄选明朱明诚曹海东张雁中煤科工集团西安研究院有限公司矿山灾害防治与环境治理技术研发中心陕西西安710054 中煤科工集团西安研究院有限公司水文地质研究所陕西西安710054

蒙东某露天矿矿坑涌水量高达100000 m^3/d,补给源主要为海拉尔河,河水经深厚砂卵石层沿煤层隐伏露头渗入煤层,进而涌入矿坑,采用疏干井疏排矿坑涌水,造成水资源的巨大浪费和环境严重破坏,并增加露天矿生产成本。为截断补给通道、减小矿... 详细信息

蒙东某露天矿矿坑涌水量高达100000 m^3/d,补给源主要为海拉尔河,河水经深厚砂卵石层沿煤层隐伏露头渗入煤层,进而涌入矿坑,采用疏干井疏排矿坑涌水,造成水资源的巨大浪费和环境严重破坏,并增加露天矿生产成本。为截断补给通道、减小矿坑涌水量、保护水资源和矿区生态环境,通过试验、理论分析研究了高掺量粉煤灰防渗墙材料的强度、抗渗性能、黏度、粉煤灰激发剂效果,并针对露天矿煤层厚、补给范围广的特点,进行了现场帷幕截水试验。研究结果显示,水固比0.7∶1.0时,防渗墙材料的抗压强度和抗渗性能与水泥掺量呈正相关关系,粉煤灰掺量为80%的充填材料前期强度增长缓慢,后期强度增大较快,60,90 d抗压强度分别为28 d的1.90倍、3.25倍;CaCl2和NaCl可加快粉煤灰活性发挥、促进水化反应、减小颗粒间孔隙,显著提高充填材料的早期强度和抗渗性能,具有良好的激发效果;防渗墙材料的黏度随着剪切速率的增大具有明显的剪切变稀现象,剪切速率为30 s^-1时出现拐点,呈现剪切增稠现象;膨润土可增加充填材料的黏度,消除其剪切增稠现象,并提高材料的抗渗性能。通过露天矿北侧补给区域进行高掺量粉煤灰防渗墙截水试验,矿坑涌水量减少24000 m^3/d,截水效果显著,水资源得到保护;防渗墙内外水位差逐渐增大,墙外水位逐渐恢复,水位埋深达到-6^-7 m,水位恢复到植被所需的生态水位,生态水位得到保障。在露天矿采用高掺量粉煤灰防渗墙可截断渗水通道、减少矿坑涌水量、保护生态环境,实现露天矿绿色、保水开采。

关键词：高掺量粉煤灰防渗墙露天矿水资源保护保水采煤

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排弃物料力学性质大型三轴剪切试验研究

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水文地质工程地质 2020年第4期47卷 191-198页

作者：刘小平刘天林曹晓毅张宝元王玉涛西安理工大学土木建筑工程学院陕西西安710048 中煤科工集团西安研究院有限公司工程地质研究所陕西西安710077

露天矿剥离堆积的排弃物料力学性质是矿山排土场设计与稳定性控制之关键科学问题。文章以西南某露天矿剥离排弃物料为研究对象,采用室内相似级配模拟试验制作了不同物质组成、级配、相对密度条件下的试样,采用剪后筛分试验研究了各试样... 详细信息

露天矿剥离堆积的排弃物料力学性质是矿山排土场设计与稳定性控制之关键科学问题。文章以西南某露天矿剥离排弃物料为研究对象,采用室内相似级配模拟试验制作了不同物质组成、级配、相对密度条件下的试样,采用剪后筛分试验研究了各试样在不同应力状态下的颗粒破碎机理及破碎率变化关系,采用大型三轴剪切试验测试了各试样的应力-应变关系及抗剪强度参数。试验结果表明:排弃物颗粒剪切破碎力学机制复杂,颗粒破碎率与物料组分、级配、相对密度及围压条件密切相关,与抗剪强度参数相关性强。应力-应变曲线无明显峰值强度,具有应变硬化特征,分析认为其与围压、相对密度水平较低有关。试验数据拟合曲线均表明:ε1/(σ1-σ3)与ε1为线性关系,-ε3与ε1为抛物线关系,相关系数均大于0.9。据此拟合曲线,求解出排弃物料的切线泊松比μt,修正了邓肯-张模型。对相同试验条件下对比试样(QG-B-3)应力-应变关系,采用邓肯-张模型(修正)进行了预测,预测结果与试验测试数据基本一致,验证了邓肯-张模型(修正)能够描述排弃物料力学特征。研究排弃物料剪切破碎机理与应力-应变特征,对露天矿排土场边坡变形控制具有重要的理论意义。

关键词：排弃物料大型三轴剪切试验颗粒破碎抗剪强度邓肯-张模型

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珠江三角洲西缘西江断裂鹤山-磨刀门段的活动性

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地震地质 2020年第6期42卷 1370-1384页

作者：卢帮华王萍王慧颖赖忠平邓志辉毕丽思王万合广东省地震局广州510070 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 汕头大学汕头515063 中煤科工集团西安研究院有限公司西安710077

西江断裂是位于珠江三角洲西缘的一条重要的NW向断裂,以鹤山为界可划分为南、北2段。其南段为鹤山—磨刀门段,大部分呈隐伏状,由于缺乏系统性的深、浅部探测工作,对于该段断裂的活动性存在着不同的认识,影响了断裂沿线的地震灾害风险评... 详细信息

西江断裂是位于珠江三角洲西缘的一条重要的NW向断裂,以鹤山为界可划分为南、北2段。其南段为鹤山—磨刀门段,大部分呈隐伏状,由于缺乏系统性的深、浅部探测工作,对于该段断裂的活动性存在着不同的认识,影响了断裂沿线的地震灾害风险评估及防治工作。文中通过地震地质调查、浅层地震勘探、钻孔联合剖面探测、第四纪沉积物年代测试等,对该段断裂的展布与活动性进行了研究。在浅层地震勘探的断点附近,基于有代表性的2个跨断层钻孔联合剖面的探测结果开展了相关分析,均发现了存在基岩断裂。构造岩以断层角砾岩、碎裂岩为主,断层物质已固化。后期沿断层带的部分地段被侵蚀形成凹槽,其上覆晚更新世河流堆积或全新世海侵沉积层内未见断错或地层扰动变形。根据地貌、断层产状以及横向断裂的发育,以竹排岛南的五指山断裂为界将西江断裂划分为南、北2段,没有发现北段晚更新世晚期以来、南段至少自全新世以来活动的证据。

关键词：西江断裂断裂活动性浅层地震勘探跨断层钻探地质年代学

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河套断陷带包头凸起的构造特征

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地震地质 2019年第5期41卷 1105-1122页

作者：刘志成高战武徐伟袁兆德王继王万合中国地震灾害防御中心北京100029 中国地震局地质研究所北京100029 中煤科工集团西安研究院西安710077

河套断陷带是一个复式断陷盆地,存在2个次级凸起和3个次级凹陷。包头凸起分隔了白彦花凹陷和呼和凹陷,基底为前寒武纪花岗片麻岩,上覆地层为第四系。文中利用浅层地震勘探、活动断裂填图以及跨断层钻孔剖面等手段详细研究了包头凸起的... 详细信息

河套断陷带是一个复式断陷盆地,存在2个次级凸起和3个次级凹陷。包头凸起分隔了白彦花凹陷和呼和凹陷,基底为前寒武纪花岗片麻岩,上覆地层为第四系。文中利用浅层地震勘探、活动断裂填图以及跨断层钻孔剖面等手段详细研究了包头凸起的构造特征。浅层地震勘探揭示白彦花凹陷和呼和凹陷都是北深南浅的箕状凹陷,包头凸起是SE陡NW缓、NE宽SW窄的不对称凸起,西沙湾-兴胜断裂和大青山山前断裂分别为凸起的NW和SE边界断裂。凸起的SE边界断裂是全新世活动断裂,属于大青山山前断裂西端的包头段,其在物探剖面上表现为S倾、上陡下缓的铲式断裂,错断了呼和凹陷内的全部沉积地层;断裂在地表沿晚更新世湖积台地南缘展布,构造地貌标志显著。西沙湾-兴胜断裂为隐伏断裂,地震勘探和钻孔联合剖面都揭示该断裂未错断晚更新世湖相地层,为早-中更新世断裂。几何形态、岩性构成和边界断裂等多方面证据均表明包头凸起是大青山隆起的西延,分隔了乌拉山山前断裂和大青山山前断裂,2条断裂构成独立的发震构造。河套断陷带具有复杂的结构形态,许多与其相关的科学问题需要进一步系统研究,解析断陷带的形成与演化过程需要更多地关注断陷带内部的次级构造。

关键词：河套断陷带包头凸起大青山山前断裂西沙湾-兴胜断裂

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西部浅埋煤层开采顶板含水层水量损失动力学过程特征

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煤炭学报 2019年第3期44卷 690-700页

作者：靳德武周振方赵春虎冯龙飞许峰中煤科工集团西安研究院有限公司矿山灾害防治与环境治理技术研发中心陕西西安710054 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077 煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司水文地质研究所陕西西安710054

受保护含水层水量损失的定量计算是"保水采煤"理论发展目前面临的瓶颈问题。利用覆岩破坏数值模拟方法,将陕北榆神矿区典型覆岩结构下煤层开采顶板水量损失过程划分成单一风化基岩失水和萨拉乌苏组、风化基岩复合失水模式;基... 详细信息

受保护含水层水量损失的定量计算是"保水采煤"理论发展目前面临的瓶颈问题。利用覆岩破坏数值模拟方法,将陕北榆神矿区典型覆岩结构下煤层开采顶板水量损失过程划分成单一风化基岩失水和萨拉乌苏组、风化基岩复合失水模式;基于系统动力学理论,构建了2种水量损失模式动力系统模型,建立了实际疏放与无疏放状态水量损失过程之间的数学关系,求解了水量损失动力系统模型参数,确定了水量损失峰值及发生位置、水量损失动态平衡值及发生位置;通过开采扰动区水流数值模拟,计算了2种模式单位走向长度水量损失强度。结果表明:覆岩组合特征控制着煤层采动含水层动、静储量叠加释放过程,决定了工作面采动顶板水量损失模式; 2种水量损失模式相比,复合模式下水量损失峰值和动态平衡值均较大;钻孔疏放水显著削减了推采过程水量损失峰值强度,改变了水量损失方式和时机,但采动过程水量损失动态平衡值及顶板水资源损失总量并未发生变化;两种模式下工作面采动,水资源损失总量以及水资源损失强度中松散层和风化基岩水占比计算结果,揭示了古近系黏土隔水层对于萨拉乌苏组潜水保护的重要意义。研究结果为"保水采煤"理论在工作面尺度含水层水量损失及保护的定量计算提供了新思路。

关键词：煤矿工作面水量损失模型覆岩组合特征钻孔预疏放特征水量损失强度保水采煤

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煤矿隐蔽地质异常体井下精细探查关键技术研究

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中国科技成果 2022年第18期23卷 63-64页

作者：无李文都海龙李宏杰安晋松廉玉广邱浩刘清华陈健强窦文武李江华赵玮烨黎灵焦阳张永超马志超张林崔金亮王国库刘波牟义游超李健徐慧张豪哲煤炭科学技术研究院有限公司晋能控股山西科学技术研究院(晋城)技术研究院公司煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 中国煤炭科工集团有限公司煤炭科学技术研究院有限公司安全分院水文地质与环境地质研究所中国矿业大学(北京) 辽宁工程技术大学国家科学技术奖励专家库不详

煤矿隐蔽地质异常体一般指井下隐伏的陷落柱、断层、含水采空区、富水区、(含)导水通道等。据不完全统计,我国80%以上的煤矿事故与地质条件不清有关,开展煤矿隐蔽地质异常体精细探查技术研究是煤炭行业面临的重大科学问题。随着矿山智... 详细信息

煤矿隐蔽地质异常体一般指井下隐伏的陷落柱、断层、含水采空区、富水区、(含)导水通道等。据不完全统计,我国80%以上的煤矿事故与地质条件不清有关,开展煤矿隐蔽地质异常体精细探查技术研究是煤炭行业面临的重大科学问题。随着矿山智能化建设的推进,地质保障的关键基础作用愈加突出。

关键词：地质异常体导水通道地质保障精细探查煤矿事故陷落柱地质条件智能化建设

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