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          地質構造論文

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          地質構造論文

          地質構造論文:小議地質構造對瓦斯產生的影響及防治措施

          小議地質構造對瓦斯產生的影響及防治措施

          1引言

          瓦斯是一種無色、無味,易燃易爆的氣體。一般來說,如果瓦斯在空氣中的含量過大,就會降低空氣中的氧氣的含量,人員呼吸后會缺氧,從而發生窒息的人身傷亡事故。瓦斯在空氣中含量如果達到5—16%,氧含量超過12%,遇到高溫熱源或明火時,瓦斯就會發生瓦斯爆炸。所以,瓦斯被稱為煤礦安全的“及時殺手”。

          2地質構造對瓦斯產生的影響

          地質構造對瓦斯的影響很大,它可以使瓦斯的分布不均衡,也可以形成瓦斯儲存或排放的有利條件。不同力學性質、不同部位和不同封閉情況的地質構造,會形成不同的瓦斯儲存條件。

          2.1斷裂構造與瓦斯的聯系

          斷裂構造可能會破壞煤層的完整性,從而使煤層瓦斯的運移發生變化。有的斷層對瓦斯的排放有利,有的斷層卻對瓦斯排放逸散起屏障和抑制的作用。假如,煤層被斷層斷開后與另一盤斷層接觸,如果該巖層透氣性好,那么則有利于瓦斯的排放。與此同時同時,斷層帶的特征、填充情況、緊閉程度及裂隙發育情況等因素,都對斷層的封閉性或開放性有著一定的影響。除此之外,斷層的空間方位也影響著瓦斯的逸散或保存。一般來說,走向斷層會阻隔瓦斯沿煤層傾斜方向的逸散,而傾向和斜交斷層,則會把煤層切割成互不聯系的塊體。

          2.2褶皺構造對瓦斯的影響

          褶皺的類型、復雜程度和封閉情況都對瓦斯賦存有著一定的影響。假如煤層頂板巖石的透氣性差,當其結構受到構造破壞時,產生背斜,那么就是良好的儲氣構造,有利于瓦斯的儲存,背斜軸部的瓦斯也會相對的聚集;在向斜盆地,頂板封閉條件良好的礦區,沿垂直地層方向的瓦斯,大部分只能沿兩翼流向地表;但是在含煤地層暴露面積大的盆地邊緣,則對于瓦斯的排放有利。如果褶皺緊閉,那么這一地區通常瓦斯含量較高,也對瓦斯的聚集和保存有利。

          2.3煤層埋藏深度對瓦斯的影響

          煤層瓦斯的含量、瓦斯壓力和瓦斯涌出量,在瓦斯風化帶以下,都與煤層得埋藏深度有關。一般來說,煤層中的瓦斯壓力與瓦斯的埋藏深度成正比。并且隨著煤與巖石中游離瓦斯含量所占的比例的增大,瓦斯壓力也會相應的增加,同時煤中的吸附瓦斯也會逐漸趨于飽和。煤層中瓦斯的含量也會在一定深度范圍內,隨著埋藏深度的增大而增加;而當埋藏深度超過這一范圍繼續增大時,其增加幅度將會變慢。

          2.4地下水活動對瓦斯的影響

          瓦斯與地下水共同存在于圍巖及煤層之中,所以瓦斯的賦存和運移都與煤巖層的裂隙通道及孔隙有關。地下水的運移能驅動瓦斯在裂隙和孔隙中運移,又能把溶解于水中的瓦斯通過流動而帶走。瓦斯在水中的溶解率盡管只有1%-4%,但在地下水流動活躍的地方,水依然能把大量的瓦斯從煤層中帶走,從而減少煤層中瓦斯的含量。與此同時,水附著在孔隙裂隙表面,還能降低煤對瓦斯的吸附能力。所以,地下水的活動對瓦斯的逸散有利。瓦斯與水共同占有的空間是有限的同時也是互補的,這種關系表現為,地下瓦斯量大的地區,水則相對較少,反之亦然。

          2.5巖漿活動對瓦斯的影響

          巖漿活動對瓦斯的賦存既有生成又有保存作用,一定條件下,還會增加瓦斯逸散的可能。所以總的來說,煤層被巖漿侵入有利于瓦斯的生成和保存,特別是沿煤層侵入

          的巖床,對瓦斯賦存和煤與瓦斯影響特別顯著;一方面,煤層與巖漿接觸產生變質,從而進生成瓦斯;另一方面,巖床處在煤層的頂板部位,封閉了瓦斯排放的路徑;此外,煤層受力而導致揉搓粉碎,也會造成煤結構的破壞。

          3瓦斯的防治措施

          3.1嚴禁火源的進入

          要防止瓦斯造成災難,首要問題就是防火,那么也就不能有任何可點火的物品進入井內,同時也要禁止明火明電照明,穿化纖材料的衣服;在距離井口房、抽風機房20米以內,要嚴禁煙火;井下的取暖,要禁止生火和用燈炮、電爐等。

          其次要通過杜絕電氣火源來加強電氣設備的管理。定期的檢測、維護和保養設備,不使用國家明令淘汰的機電設備,確保設備完好,可以正常工作;如果需要進行井下撤遷、檢修機電設備,那么一定要停電,不允許帶電作業。

          另外,礦井開礦要使用符合安全等級的爆破物品,采用正確放炮方法;嚴格放炮制度,確保放炮器和放炮母線不會意外失爆;放炮使用的水泡泥,封泥長度要達到規定的要求;禁止使用明火放炮(例如動力線或礦燈等明電等),嚴格執行“一炮三檢”、嚴禁采用反向爆破。對于進入礦井下的通訊線路等架空線,必須在入井處裝設熔斷器和避雷裝置。并且由地面直接入井的軌道,其架空引入的管路,都至少要有兩處集中接地。

          3.2防止瓦斯積聚

          防止瓦斯的積聚,要選擇良好的并通風系統,加強通風管理,使通風穩定并且連續,只有這樣才能將瓦斯及時的沖淡并排出,才能使礦井工作面和生產井巷中的瓦斯濃度降低,符合要求。

          防止瓦斯的積聚,還要及時的處理局部積存的瓦斯。頂板冒落的空洞、回采工作面上的隅角及采空區邊界處、低風速的頂板附近、停風的盲巷及采煤機附近,是生產過程中國易于積存瓦斯的地點。在這些容易產生瓦斯的部位,要正確及時處理積存的瓦斯,這樣才能預防發生瓦斯爆炸事故、使采礦工作安全順利的進行。防止瓦斯積聚的一般方法是:將頂板空洞或盲巷內積存的瓦斯封閉隔絕,以便在必要時應,按需抽放;此外就是向瓦斯積存的部位提高風速或加大供風量,從而將瓦斯沖淡排出。

          3.3局部通風管理的加強

          礦井要安設風扇,局部地方采用通風機(如井下巷道,山洞開采等)。其安裝一定要在進風巷道當中,其距離回風口應該大于十米,并且應指定專人負責及其管理工作,杜絕隨意停開風機,并應保持通風機經常運轉。巷道全負壓供風量,必須要大于局扇吸風量的1/3,并且保持穩定,避免產生循環風;風筒正常工作時,距工作面的距離至少要超過5m,并保障工作面有足夠風量。如果采用的是,那么風機必須裝設閉鎖裝置。不得對臨時停工的地點停風,否則必須切斷電源,設置柵欄,并設置警標。礦井要采取分區通風的通風方法,杜絕串聯通風,同時要愛護和使用好防爆水袋。

          4結語

          礦井的瓦斯是礦井安全生產的巨大威脅,小小的隱患也會引起嚴重的后果,所以在礦井的瓦斯防治工作當中,一定要認真細致的進行每項工作,爭取把問題消滅在萌芽狀態,從而保障工人的生命和礦井的財產安全。

          地質構造論文:地質構造對礦井生產的影響研究

          地質構造對礦井生產的影響研究

          梨樹煤礦是一座有著多年開采歷史、綜合采煤機械化程度較高的高產高效礦井,隨著礦井建設向深部和邊界地區的發展,地質構造對生產的影響逐年加大,如何保持礦井穩定、可持續性發展,是地質工作者首要研究的問題之一。

          1.礦井地質條件簡述

          梨樹煤礦礦區內地質及水文地質構造復雜,斷層、褶皺發育。依據《礦井地質規程》中礦井地質條件分類標準,地質構造程度屬于復雜。

          2.影響礦井生產的地質因素

          2.1地質構造復雜化

          近年來為保持礦井一定生產規模及較好的經濟效益,生產采區逐漸向礦井深部和邊界地區延伸,由于新采區大多靠近井田邊界,工作面距沖積層或邊界大斷層較近,地質構造逐漸復雜化。從采區開掘揭露情況看,采區地質條件明顯趨于復雜,相繼揭露較大斷層多條,并在采區揭露了該礦的第二個陷落柱。

          2.2地質勘探控制程度的影響

          井田深部和邊界地區是以往礦井生產中盡量避開的地區,很少進行過比較詳細的補充勘探,對這些地區的地質構造研究較少,普遍存在勘探程度偏低的現象。

          2.3綜采工藝特性的影響

          綜采設備具有“大、多、重”特點,一旦遇到地質構造,拆裝轉移非常困難,搬家、倒面費時較長。綜采設備較差的適應性增大了地質因素對生產的影響。

          2.4采煤隊伍建設的影響

          梨樹煤礦目前的采煤隊伍擔負的產量任務比以前大大增加,工作面一旦遇到較大地質構造,就會對產量造成重大影響,甚至危及全礦產量計劃和經營指標。這種集中生產模式使得地質構造對產量的影響比重大大增加。

          2.5地質構造超前探測的方法、手段的影響

          礦井地質工作是煤炭生產過程中的一項重要的基礎性技術工作。多年來地質工作的方式方法沒有很大的變化,仍然是以分析研究為主,缺乏技術手段方法的應用,查明構造的精度、速度不能滿足高產高效生產的要求。

          近幾年礦井生產中引進了地面三維地震、工作面坑透、直流電法等技術,但這些手段多是定性解釋,精度很難達到高要求。如坑透必須在工作面形成之后方可進行,存在滯后性;電法超前探測存在超前距離小、度低的弊病;三維地震技術對落差小于5m的斷層和直徑小于30m的陷落柱較難分辨等。

          3.礦井生產的地質保障對策

          3.1樹立超前探測的原則

          地質工作是煤炭技術的基礎工作,要始終堅持地質構造超前查明的工作思路,根據礦井生產計劃,超前安排地質工作。只有超前探明礦井的各種地質構造,才能做到采區、工作面設計的有的放矢。所以礦井建設中必須加大超前投入力度,在政策和資金使用上應給予一定的傾斜。

          3.2加大綜合地質勘探,積極采用新技術

          有效的地質勘探手段是保障地質資料獲得和資料精度的重要途徑。及時,新開采區,地質鉆探工作必須到位,鉆孔密度、等級等必須達到有關要求,構造及煤層控制程度必須滿足高產高效的要求。第二,積極運用三維地震勘探技術,要基本查明直徑大于30m以上陷落柱、落差5m以上的斷層及煤層露頭區,率不低于70%。第三,作好巷道掘進過程中的超前物探工作,如電法超前、tsp超前探測等。第四,加大工作面無線電坑透工作力度,保障工作面電透率達到。第五,井下鉆探技術

          的應用要及時。第六,積極采用井下物探新技術,如近幾年發展較快的井下瞬變電磁、音頻電透視等。

          3.3優化采區、工作面設計,減少地質構造影響

          采區和工作面設計前認真分析地質條件的特點和地質資料的程度,可有效避讓地質構造對工作面開采的影響。其一,工作面及采區巷道盡量沿斷層走向展布,以減少斷層的影響。其二,合理布置工作面尺寸,加大地質與設計部門的聯系,并根據采掘揭露的構造變化及時修改設計。其三,加大周圍已采工作面的采后地質總結,充分分析斷層、褶皺等構造的演變規律及延伸趨勢,從而對新開采區及工作面的構造情況進行超前預測,指導采區及工作面的設計。其四,對構造相對復雜及斷層密集地區可采用小面或放頂煤面設計,有效減小構造的影響。

          3.4合理選擇采掘設備

          根據不同的地質條件,選用不同的采掘設備,加大采掘設備適應復雜構造的能力,從而達到高產高效的目的。比如梨樹煤礦5#煤是穩定的中厚煤層,目前開采的煤層厚度在1.3~1.8m之間,5705、5515工作面掘進中需要破煤層底板,經過考察引進了半煤巖掘進機,大大提高了巷道的掘進速度,同時購買了輕型薄煤綜采設備,有效提升了復雜構造下薄煤開采的機動性。

          3.5加強技術與生產單位的聯系合作

          地質技術人員要加強與生產單位的聯系合作,不斷地跟蹤構造變化情況,及時向調度室和生產單位提供剖面圖及預測資料指導生產。生產單位要認真研究過構造的施工措施,確保各項技術措施落實到位,力求作到“及時、、嚴密、到位”,保障采掘工作連續高速推進。

          4.礦井地質工作程序優化

          (1)新開采區設計前必須進行地面鉆探、三維地震、地面電法等勘探工作,以便獲得詳細的地質基礎資料。

          (2)地質資料的綜合分析。利用地面鉆探、物探結果,結合附近采區、工作面采后總結,對采區地質條件進行綜合評價,劃分出穩定或復雜區域。編制采區地質圖及采區地質說明書,為采區設計提供的地質依據。

          (3)巷道開拓、掘進施工中利用電法、瞬變電磁等物探技術進行超前探測,超前預測前方的地質構造情況,把巷道揭露的各種構造及時上圖分析,及時提交設計部門進行采區、工作面的設計與優化。

          (4)工作面圈定后,嚴格按規定進行電透和音頻電透視,查明工作面內的隱伏構造及底板的隱伏含水構造,超前制定過斷層及防治水措施。

          (5)工作面回采中對地質構造進行追蹤,觀察其延展和變化情況。

          (6)進行采后地質總結。每個工作面或采區結束后都要進行采后地質總結,對影響回采的各種地質因素的處理方法和效果進行對比分析,找出成敗的原因,總結好的經驗,使以后的工作方法得到不斷改進和提高。

          5.結語

          地質工作是煤炭技術的基礎工作,是采區、工作面設計的資料來源,是礦井高產高效建設中最基礎的工作。地質資料獲得的性和性直接影響著礦井產量和經濟效益,礦井建設中只要采取合理的措施就可以有效避讓或減小地質構造對生產的影響,使礦井建設沿著高產高效的模式穩定發展。

          地質構造論文:綜采工作面通過大面積地質構造帶技術方法研究

          綜采工作面通過大面積地質構造帶技術方法研究

          一、概述

          7231工作面旋轉開采接架工作面結束后,在工作面上部沿走向揭露了一條發育不規則煤層變薄區,沿走向長為90 m,較大寬度60 m。區內煤層明顯變薄,最小煤層厚度0.2 m,平均厚度0.6 m;頂板起伏不平,裂隙增多,結構受到較嚴重破壞。受工作面上部的影響,在中下部出現了一段斷層底鼓交織區域,沿走向長為80 m。交織區內隱伏著許多條落差較小(2 m以下)的斷層,多條斷層交織在一起,造成頂板裂隙增多,整體性差。區內煤層明顯變厚,72、73煤平均煤厚2.8 m、2.4 m ,72、73煤夾矸0~1.6 m。此段7231工作面回采上限達到了-325m水平。受多種情況影響,煤層偽頂厚度達到1.8~2.7m,平均2.0m以上。巖性為泥巖、炭質泥巖,巖層干燥不膠結,整體性差。由于頂板穩定性差,回采期間遇風冒落,在支架前方超前抽冒,造成支架升不上勁。本文由論

          二、回采方案選擇

          綜采工作面遇范圍較大的地質構造區域,傳統的做法是:重掘切眼,甩掉異常區域,跳采搬家通過。其缺點:首先搬家影響正常生產,搬家次數增加費用增大,頻繁拆運對設備影響嚴重;其次造成一定的煤炭資源丟失,工作面有效開采期縮短,影響到礦井服務年限;再次72、73煤之間的夾矸比較小,工作面跳采后下分層回采還是要遇到同樣的問題。7231工作面自接架到落差10m的f50斷層均是不正常條件,大部分72、73煤處于合層地段。為了解地質情況,為73、82煤回采提供資料,決定試探性的進行連續回采。

          三、回采方法

          1、傳統的綜采工作面過地質構造帶的方法一般是人工打叉梁煤機割煤通過,其缺點為:安全性差,費用太高;且推進度慢,壓力集中。

          2、工作面采用zy6000/18.5/38的支架,滑移前梁伸出后立柱到端頭的距離為3.3m,立柱到電纜槽的最小距離為0.45m,電纜槽與運輸機的寬度為1.65m。在護幫板打開后支架下方還有1.2m的安全空間。可以滿足作業人員的安全。為解決回采期間的頂板管理問題,較大限度的減少對頂板的破壞,確保安全回采,充分利用現有裝備,自9月19日采用支架作為超前支護,放棄煤機機械化割煤,人工利用手鎬風鎬進行回采。其缺點為:工人體力勞動強度大。

          3、工作面回采情況表

          從表中可以直觀看出采取人工風鎬手鎬落煤,回采產量顯著提高。

          四、回采技術管理

          1、人員進入煤壁作業,首先滑移前梁伸入煤壁,超前對頂板進行控制;支架間用搪材笆片過嚴,嚴防漏矸傷人;護幫板應打開緊貼煤壁,防止上方超前片幫,進而漏頂對人員造成傷害;超前護住煤幫進而管理住頂板。

          2、工作面揭露斷層后,在斷層面進行人工超前支護管理頂板。對于暴露面積較小的地點,采用滑移前梁護幫板超前管理;對于端面距超過600?,采取人工打叉梁管理頂板;對于超前偏幫,且頂板破碎的,采取人工超前打叉梁進二硐的方法管理頂板,一次性把頂板管理到位。

          3、在煤層松軟,煤壁容易發生片幫的地點,在煤壁每架搭設一根dz-28單體支柱,利用3m長半圓木配合大笆進行管理煤壁。

          4、頂板膠結較差易冒落地帶,液壓支架工拉移支架必須到位,堅持帶壓擦頂移架,拉架時降架一般在0.1~0.15 m內,拉到位必須及時升架,并將操作片閥手把打到零位。嚴禁反復調整支架,對頂板造成破壞。

          5、支架始終拉超前架,不得留有滯后支架。有效利用滑移前梁超前管理頂板,護幫板緊貼煤壁,超前管理嚴防片幫漏頂。

          6、煤層起伏不平,支架的大小側護、滑移前梁、護幫千斤頂必須檢修到位,確保支架完好。工作面支架起伏期間防止歪架、擠架。

          五、效益分析

          1、上分層72煤的成功回采,不但掌握了詳細的地質構造情況,為下分層的73煤和82煤回采提供了的資料;而且對下分層73煤形成了完整的再生頂板,73煤回采時不再承受破碎頂板帶來的危害。

          2、偽頂增厚破碎區采用人工回采,作業人員始終處于支架有效支撐范圍之內,有效地解決了安全問題。 自9月19日,采取人工風高手鎬回采以來,杜絕了微傷及其以上事故,安全效果十分顯著。

          3、利用人工回采支架管理頂板,可以防止煤壁片幫,有效地控制頂板,比煤機割煤,大量偽頂矸石進入原煤系統,減少了矸石對工作面帶來的影響,改善了煤質狀況,提高了煤炭回收率,收到了較好效益。

          4、采用人工回采,工作面每原班推進1.8m,較人工打叉梁煤機割煤每原班多推進0.6m,月度提高8000t原煤產量,大大提高了推進度,保障了產量。

          5、采取人工回采比打叉梁煤機割煤,每循環(1.8 m)節約工字鋼100余根,據統計每米節約材料費用1000余元。7231工作面的成功回采,為今后在類似條件下回采提供和積累了技術依據和寶貴的經驗。

          地質構造論文:淺談陸家地礦地質構造特征及其成因

          淺談陸家地礦地質構造特征及其成因

          一、前言

          龍永煤田在加里東運動后,華夏古陸裂解的同時,武夷古陸南段有著明顯的下沉作用,從而形成了一系列的地槽坳陷。閩西南的坳陷帶正是在這個時期發育形成的。海水的進入,在坳陷區內接受了早二疊紀棲霞組的淺海碳酸鹽類灰巖的沉積,直至早二疊紀中晚期,華夏古陸緩慢隆起,出現了海退時期,從而在區內沉積近300m厚度的文筆山組地層,形成了濱海平原型的聚煤環境。因此,區內的聚煤作用是受北東向華夏系構造體系所控制,后來經過印支,燕山等構造運動的改造使龍永煤田形成現有的“山字型”構造形態。陸家地煤礦就處在“山字型”構造的脊柱東側。

          在聚煤沉積過程中,煤層的下部底板沉積時是地殼運動上升時期。碎屑物質供給充分,復水程度逐漸變淺,發生沼澤化。開始古植物生長直至發生泥炭堆積,而煤層頂板都代表了地殼的下降海平面的上升,地殼上升至下降時期是聚煤作用的最有利時機;周期越長,物質供給和泥炭堆積就越多,煤層的原生沉積厚度及穩定性,往往取決于泥炭堆積的速度和地殼下降相保持均衡時間的長短。同時也受古構造和同生構造活動的影響。如陸家地礦與南部鄰區翠屏山礦區僅隔f5斷層而煤質就發生很大變化;尤其是容重增加0.03~0.04g/l。這應是古構造活動形成與沉積區輪廓相一致的相間條帶狀古隆起造成的。

          二、煤層的形變主要是受滑覆斷層的破壞和影響

          1、緩斷層

          礦區在不同高程,不同層位發育二條緩傾角斷層,即深部的f0斷層:中上部的f1斷層、淺部的f2斷層。

          f0緩斷層,地表無出露,傾角小于10度;地層面標高+100m~500m之間;向北東傾斜呈波狀起伏發育童子巖組與文筆山組成石炭系之間。該斷層對煤系影響很大,使童子巖組一段地層在9線以南嚴重缺失。

          f1緩斷層,地表被f23斷層切割。呈向南東傾斜,呈波狀起伏,發育在+500m~550m之間,近地表傾角大于30度,平均傾角小于20度。f1上盤11線以北出露童子巖組及時段地層和少量文筆山組地層,10線以南出露童子巖組第二段和第三段地層。

          f2緩傾角斷層,地表出露在7線以南,總體呈鏟形傾角小于15度,近地表約30度左右,發育在童子巖組第三段地層與翠屏山組地層之間,對童子巖組及時段地層基本無影響。

          2、煤層變形

          由于f。滑覆斷層的破壞和影響,礦井淺部巖層總產狀較陡,一般大于40度主要發育近南北向的正斷層,即f11、f17以及后期改造的次一級北東、北北東向小斷層,褶曲以膝狀和“s”型褶曲為主。

          f17斷層上盤巖層產狀變緩,一般在20度左右,褶曲以波狀起伏和“s”和反“s”型平臥褶曲為主,而這些平臥褶曲軸面都是向北西傾斜,是f。在重力滑動時所造成構造形態。煤層邊f。斷層的滑動出現各種奇特形狀,如煤層出現“煤溝”“煤峰”“穿刺”等現象以及煤層被擠壓成“云”字型和“w”型。

          三、緩斷層的成因機制

          由于太平洋成因庫拉板塊對南中國板塊的俯沖擠壓,形成閩西南北東向的印支期褶曲如順昌—上杭背斜,南平—龍巖向斜,在這種縱彎褶曲作用,使界面非常發育的煤系地層及其上下地層發生了相對的層間滑動,在重力的作用下出現滑動,陸家地礦f。、f2斷層就是在此期間

          產生。以文筆山組為滑層的f。嚴重造成煤系地層缺失。

          由于太平洋板塊繼續撞擊俯沖,背斜不斷隆起,當背斜發生傾伏時,則引起局部的伸張,發生近南北向的高角度斷層如:f6、f11、f17正斷層。而這些斷層發生時期應晚于f。和f2緩斷層,應屬燕山早期斷層或印支晚期。

          進入燕山早中期時,由于菲律賓板塊向北推移,在強烈的擠壓力作用下,一些走向近東西向的高角度逆沖斷層就在此期間產生如陸家地煤礦的f23、f27斷層,由于燕山中晚期火成巖的侵入北面斷層出現,都是在此期間產生的。

          四、滑覆的礦井找煤分析

          陸家地礦原建井是依據上坑井田地質報告所供儲量,自一九七零年建井后至1992年閉坑共采出154.16萬噸儲量。當時礦井已是資源枯竭,一九九三年121隊提交了牛坑山井田地質報告 ,但所提交儲量都在距礦井生產系統東南部2000m左右。且儲量分布礦無法利用。一九九三年如陸家地礦在龍巖礦務局有關部門的指導下對陸家地礦南邊界以南——牛坑頭井田西部開展地質工作,認定該塊段仍是童子巖組及時段地層,并建立礦山井田,一九九四年申報礦井井型3萬噸,一九九七年開始布設巷探工程763m,并開始458m平硐的開拓,九七年據閩煤地19977043號文件精神,在陸家地礦進行補勘工作,施工5個鉆子,累計工程量2471.16m之后,一九九九年沿11線布設巷探1562m,巷探控制了f11、f17、f19、f23、f25、f27斷層,并控向斜30、39、43煤層,并控向斜彎的30、39、43煤層。礦井構造面貌基本控制。依據龍永煤田各滑覆的特征。在滑覆區礦井的前部大都有逆沖斷層,而這些逆斷層均是后期發生的,其走向一般是北東向50°~60°之間,如陸家地f23,翠屏山煤礦f8斷層,斷層上盤往往可保留一塊較完整的含煤塊段。陸家地通過巷探已控制了f23上盤童子巖組及時段地層向斜兩翼各煤層,f23下盤向斜兩翼的煤層應出路在陳山井田17~21線之間,出露標高預計在+450m標高以下。

          結束語

          因此,對地質構造復雜的礦井,尤其是滑覆發育的礦井,礦井地質的綜合分析十分重要,有意識地沿勘探線布置探巷,完善剖面資料,有助于全礦井的地質綜合分析和擴井控潛及補圍找煤工作。陸家地礦自一九九七年以來補勘及巷探結合使礦井迅速發展起來就是一個普有成效的事例。

          地質構造論文:工程施工對地質構造的迎合分析

          工程施工對地質構造的迎合分析

          1 工程施工中地質構造的迎合分析簡介

          在工程施工的過程當中對地質構造進行迎合主要是指所設計與施工的工程在實際地質構造條件下的適應程度,也就是說,工程施工的適應性越好,迎合就越,相應進行的工程施工設計可行性就越高、布置就越合理,在這樣一種良好的狀況之下,工程本身的經濟效益也會很大程度提高。相反,如果在實際的施工過程中沒有做好這樣一種地質條件探測工作,最為嚴重的時候甚至會導致整個工程的失效,很大程度造成經濟效益上的損失乃至浪費。由上文中一系列的分析我們就可以了解和認識到,在施工的過程中切實有效的進行地質構造迎合工作是非常有必要的,我們必須予以高度的重視和慎重的對待。

          2 研究和領會資料

          對資料的深入研究和領會實際上就是要求在認真研究、理解和掌握已有地質資料的前提下,進一步的對地質資料中所表示出的具體性和示意性進行判定和掌握。在這里首先對所謂的具體性和示意性的概念進行闡述和解釋,具體性主要是指所研究地區中局部位置地質資料的完整性,它在空間中具有直觀確切的空間位置,且因真實有效而具有非常高的應用價值。我們在進行一些常規的施工時,往往都會遇到一些狀況極為不良的施工條件和狀況,包括滑坡和軟土等,這樣一些不良的地質構造狀況都會對正常的工程施工造成不同程度的干擾和影響,因此在本文中我們就主要是針對于這樣一些具體的地質狀況以及其相應的解決措施進行闡述和分析。

          3 高原地質對工程施工造成的影響及其相應的解決措施

          在我們國家高原地質是較為普遍的存在的,因此我們在進行相應的工程建設時必然是需要考慮到這樣一些方面的影響因素的,在這其中需要考慮的就包括自然氣候和具體的地理位置等,因高原地質本身的特殊性這樣一些因素都會對工程建設造成不小的影響。具體來說,首先是較高的海拔就會導致實際施工環境中溫度較低,相應的還存在環境缺氧的狀況,這樣一系列問題導致的最終結果就是整個高原地區在一年之內實際能夠進行施工的大概只有240天左右,這對施工的進度就提出了較高的要求。其次就是惡劣環境的影響使得相關工作人員和機械設備的工作效率都會明顯降低,同樣是對工程進度造成影響。一點就是要考慮到高原環境自身的脆弱性,基本上造成的破壞和傷害都是很難恢復的。基于上述三個方面的因素和問題,我們在對高原地區的工程進行建設時,就一定要考慮到這些問題,并切實的進行的調查研究,在研究的基礎上來制定相應的施工方案。除此之外,我們還需要注意的一點就是在高原環境下一旦工程發生滲水現象,就會以較快的速度結冰,這就會導致凍脹的發生而時工程本體受到凍脹的結構破話。

          針對于高原環境下的具體問題我們提出的解決方案同樣是不同方面不同層次的,首要的一點就是要在進行建設和施工的過程當中切實的遵守相關方面的設計規范和技術要求,除此之外還要根據我們國家的環保總則來對當地的生態環境以及土地保護等做好平復和修復工作,避免工程的進行給當地動植物帶來的傷害。在工程施工過程中產生的廢氣、廢水和固體污染物都要經過一定程度的處理以后才能夠予以排放,這主要也是盡可能的降低工程建設給當地脆弱環境帶來的破壞和傷害。

          4 巖溶地段對工程施工造成的影響及其相應的解決措施

          巖溶地段實際上就是一些可溶性的巖層,其不足在于整個的巖層在受到外力作用時容易產生裂縫或者是空洞而最終導致坍塌事故的發生,嚴重的時候甚至會在地面上產生較大的洼地。無疑這樣一種地質條件也會對工程建設施工過程造成較為嚴重的影響,主要是表現在四個方面:一是建筑物或者是構筑物本身可能會因為這樣一些空洞性巖溶的存在而形成架空狀態,這對于建筑物或者是構筑物本身的安全是有著較大的安全威脅的;二是一些一氧化碳等可溶性物質在含水量升高的時候可能會對工程主體造成較為嚴重的侵蝕作用,這樣一種侵蝕作用的不良后果就是會一定程度的降低工程本體的使用壽命;三是在這樣一些巖溶周圍形成的洞穴容易發生坍塌狀況,這會導致整個工程本體受力分布的變化,最終的結果就是工程本體在受力分布發發生變化以后在穩定性方面出現問題;就是這樣一種地質狀況及其容易引起地下水的流失,與此同時這也是工程本體容易發生坍塌和破壞的主要原因之一。

          在實際的工程環境下想要降低由巖溶地層造成的工程施工影響狀況,根據上文中四個方面的具體原因和狀況,我們也可以相應的提出四種具體可行的解決措施來:一是引,實際上也就是在工程本體建設過程中遇到暗合或者是本文所述的巖溶地段時,不采用傳統的堵的方法,而是創新性的采用引的手段,也就是對這樣一些水進行疏通,可以采用涵洞的形式,也可以采用暗管來進行排水,甚至可以直接在工程本體上開鑿出一些泄水洞來進行地下水位的自然排除;二是堵,這樣一種方法主要是適用于一些還沒有發展到很大的水溶洞,或者說是其本身的跨徑就比較小的,針對于這樣一些狀況可以直接采取填充的方式來進行處理,也可以采取混凝土回填,甚至于對工程本體進行加固或者是對基礎加深等方式都是切實可行的,基本上能夠針對性的解決上述問題的手段都是可以采用到這一過程當中來的;三是越,這樣一種手段針對的是一些較大的溶洞,可以直接采用支墻的方式越過去;四是繞,在實際的施工環境下必然會遇到一些非常不好處理的狀況,這樣一種狀況下最為理想的處理方法反而是直接采取繞行的方式即可。

          結語:通過上文中較為詳盡的分析我們可以認識到,實際的工程施工和地質構造有著非常密切的關系,因此在工程施工進行之前對地質構造有一個完整而的認識是非常有必要的。在實際的工程條件下,就需要相關的工作人員在吃透地質材料的基礎上制定出相應的設計方案來,在是進行開拓設計和施工過程的重要和必要前提。而在施工過程進行當中我們又必須了解施工的條件和狀況是隨時變化的,我們需要采取必要的手段來正確面對和處理。只要將這樣一些方面的內容都切實的掌握,我們就不難實現工程施工對于地質構造良好的適應性,最終收獲的就是更為客觀的經濟效益。

          地質構造論文:地質構造區巷道掘進及回采圍巖控制技術

          地質構造區巷道掘進及回采圍巖控制技術

          1.地質構造區巷道掘進及回采圍巖破壞機理分析

          在沒有開挖工程擾動的情況下,地質構造區巖體處于原始平衡狀態,巷道掘進和采場的回采,打破了原始平衡狀態,導致地應力的釋放,從而引起巖體的變形和向自由面的位移,引起巷道和圍巖應力的重新分布。圍巖的過量位移和應力集中,將導致圍巖局部或整體的失穩和破壞,這就是地壓發生的過程和機理。地壓和巖體的受力狀態、巖體結構和質量、巖體物理力學性質、工程地質條件以及時間等因素有關。“地壓顯現”可以表現為各種不同的形式,如巖石變形、微觀或宏觀破裂、巖層移動、巷道底臌、片幫、冒頂、斷面收縮、支架破壞、采場震落等。

          1.1地質構造區的概念

          地質構造是指地殼中的巖層地殼運動的作用發生變形與變位而遺留下來的形態。地質構造作用是指主要由地球內部能量引起的地殼或巖石圈物質的機械運動的作用。它使巖石發生變形的主要類型是褶皺和斷裂,使巖石發生變位的方式有水平運動和升降運動。對于一個具體礦床,當選擇了合理的采礦方法后,就要從地面掘進一系列巷道通達礦體,適當地采出有用礦物。當巷道掘進和礦體回采揭露地質破碎帶時,常出現圍巖垮落、巷道冒頂等安全事故。因此,對地質構造區圍巖、巷道確定合理的支護方案,顯得尤為重要。

          1.2與巖層有關的地質構造區

          巷道開挖位置一旦確定,其圍巖結構狀態就不再改變,地質構造區的巖層即為巷道維護的關健部位;另外,回采處于地質破碎帶上的礦體時,常出現圍巖跨落,采場頂板塌方等安全事故,必需對圍巖和頂板采用適當的維護和加固措施。

          2.地質構造區巷道掘進及回采圍巖支護技術關健技術手段研究

          2.1探測技術

          根據已知的地質資料,利用瑞利波探測儀,對可能出現地質構造區的巖層進行超前探測,分析探測區域內明顯地質異常,明確地質異常屬性、賦存位置,掌握構造帶位置。當巷道掘進、礦塊回采至構造區域破碎帶一定距離時,施工破碎圍巖巷道快速通過,對即將回采礦塊時采取相應的控制技術。

          2.2錨、注支護技術

          從巷道圍巖的支護和采場頂板及圍巖的維護的全過程出發,考慮開挖后礦體或圍巖對支護的動態力學響應。我們采用的巷道圍巖及采空區控制技術,是將圍巖及采空區看作傳遞和產生載荷的介質,同時也與各種在其內部或外部支撐的支護結構物構成統一的、相互作用的共同承載體[1]。通過注漿錨桿將破碎圍巖注漿加固與打設全長錨固錨桿兩種加固手段以及操作工藝流程有機結合,使“注、錨”一體化。

          2.2.1錨注支護加固機理

          (1)注漿錨桿注漿后,漿液封堵了圍巖或礦體的裂隙,隔絕了空氣,可以防止巖石風化,且能防止巖石被水浸濕后巖石本身的強度降低。

          (2)注漿錨桿注漿后將松散破碎的巖石膠結,形成整體,提高了巖體的內聚力、內摩擦角及彈性模量,從而提高了巖體強度,其力學性能得到改善和提高,可以實現利用圍巖或采場未采礦體本身作為支護結構的一部分。

          (3)注漿錨桿注漿后使得噴層壁后充填密實,這樣保障荷載能均勻地作用在噴層和支架上。避免出現應力集中點而首先破壞。

          (4)利用注漿錨桿注漿充填巖體裂隙,配合錨噴支護,可以形成一個多層有效組合拱,即噴網組合拱、錨桿壓縮區組合拱及漿液擴散加固拱,使巷道圍巖或采場未采礦體膠結成拱形連續體加固圈,擴大了支護結構的有效承載范圍,使圍巖沿徑向擠壓的圍巖壓力轉換成切向壓力,防止圍巖松動范圍進一步擴展。

          (5)注漿后,使得作用到頂板上的壓力能有效傳遞到幫,通過對兩幫的加固,又能把荷載傳到底板。由于組合拱厚度的加大,這樣又能減小作用在底板上的荷載集中度,從而減小底板巖石中的應力,兩幫穩定的情況下又能保持拱頂的穩定;頂板的穩定不僅僅取決于頂板荷載,在非破碎帶中關鍵取決于兩幫的穩定,因此注漿支護的又一個重點就是保障兩幫與底板的穩定,從而保障整個支護結構的穩定。

          (6)注漿錨桿本身為全長錨固的錨桿,通過注漿也使端錨的普通錨桿變成全長錨固錨桿,從而將多層組合拱聯成一個整體,共同承載,提高了支護結構的整體性。

          (7)注漿使锝支護結構面尺寸加大,圍巖作用在支護結構上的荷載所產生的彎距減少,從而降低了支護結構中產生的拉應力和壓應力,因此能承受更大的荷載,提高了支護結構的承載能力,擴大了支護結構的適應性。

          (8)注漿后的圍巖整體性好,與原巖形成一個整體,從而能在構造應力作用下保持穩定而不易產生破壞[2,3]。

          2.2.2錨、注支護相關技術研究

          通過錨噴支護,在掘進巷道和回采圍巖表面形成噴層,改善了圍巖與支架的受力狀態,及時向圍巖提供了支護抗力pi(徑向力),使圍巖表層巖體由未支護時的二向受力狀態變為三向受力狀態,提高了圍巖強度,噴層的力學作用如下圖所示:

          噴層的力學作用及莫爾圓

          噴層發揮自身對變形的調節作用逐漸與圍巖協調變形,從而改變了圍巖的受力狀態,降低了圍巖的壓力,充分發揮圍巖自承能力。

          2.2.3錨、注支護施工工藝

          氣動雙液注漿泵是錨注支護的關健設備。由于它具有使用輕便,環境適應力強,操作簡單等優點,是目前井下注漿的理想設備。水泥、水玻璃雙液漿加固定比例的特種圍巖加固注漿泵以凝固速度快,成本低的特點,在礦井裂隙堵水治理中獲得了廣泛應用。通過對不同比例、材質的水泥、水玻璃漿液配比試驗,最終確定硅酸鹽水泥與水玻璃的合理配比,該漿液能在可挖時間內凝固,達到控制注漿范圍,迅速膠結破碎圍巖的效果。

          3.地質構造區巷道掘進及回采圍巖支護技術應用情況

          地質構造復雜區域的開采、巷道圍巖控制是影響礦井安全高效生產的主要制約因素。“錨、注”支護技術,在許多礦山長期應用。為礦區深部巷道快速掘進及采場回采頂板和圍巖控制解決了實際問題,以最少的成本、工期投入,取得了非常理想的效果,

          4.錨、注支護技術中應注意的問題

          (1)當地質破碎帶在巷道掘進和采場回采被揭露出來時,為防止圍巖和頂板大面積跨落、冒頂等安全事故的發生,應在盡量短的時間內,先撬除頂板與兩幫的浮石,對頂板與圍巖打錨桿、注漿,從根本上改變圍巖力學特性,減少圍巖變形,提高自承能力。

          (2)要對注漿材料(水泥、水玻璃)的質量把關,選用符合要求、品質的水泥和水玻璃,以保障注漿后,能迅膠結破碎區圍巖。

          (3)要合理把握錨桿的施工網度,建議排距為0.8米,間距為1米。前排錨桿與后排錨桿交叉布置,建議使用的錨桿長度在2米以上。

          綜上所述,錨、注支護技術在實際運用中,有許多問題需要完善。盡管如此,在深部采掘工程中,對地質構造區巷道掘進及回采圍巖進行“探、錨、注”支護不失為一種有效的技術方案。從提高圍巖強度角度出發,該技術方案科學合理,能取得良好的支護效果和較大的經濟效益。對類似條件下巷道掘進及回采圍巖控制有一定的參考作用。

          地質構造論文:準格爾井田地質構造對巖煤層產狀的影響

          準格爾井田地質構造對巖煤層產狀的影響

          井田位于鄂爾多斯高原東北部,鄂爾多斯高原是內蒙古高原的主體部分之一。井田的地貌為黃土丘陵切割類型,黃河從井田東側由北向南流過,從高崖頭西折經榆樹灣、馬柵向西流去。受黃河支流房塔溝向源侵蝕的影響,區內的“v”字型沖溝十分發育,呈樹枝分布,形成溝壑縱橫、峁梁散布、支流破碎的地形特點。

          井田內地形總體趨勢是西北高、東南低,較高點位于鮑家峁。低點位于房塔溝與井田東界交點處,相對高差100—200之間。

          井田內主要溝谷為罐子溝,其它溝谷大部分為其支溝,平時溝谷干涸無水,或僅有溪流,雨季可形成短暫洪流,匯入房塔溝后流出區外,然后注入黃河。

          準格爾井田內被新生界松散沉積物廣泛覆蓋,新生界以下老地層出露不多,只有在較大沖溝及沖溝兩側才有基巖出露。區內經鉆探工程揭露和地質填圖控制的地層有:奧陶系中~下統(o1+2),石炭系上統本溪組(c2b)、太原組(c2t),二疊系下統山西組(p1s)、下石盒子組(p1x),第三系上新統(n2),第四系更新統(q3m)、第四系全新統(q4)。

          一、地層

          (一)奧陶系

          奧陶系中下統(o1+2)

          主要出露于井田東北部沖溝內,老趙山梁背斜軸部附近。巖性為淺灰色、灰白色厚層狀石灰巖、泥質灰巖夾薄層狀石灰巖,為淺海相沉積。

          (二)石炭系

          1、上統本溪組(c2b)

          出露于井田東北部的沖溝內,老趙山梁背斜軸部附近。巖性中上部以深灰色泥巖,砂質泥巖及泥灰巖互層為主,含貝殼化石;下部為淺灰色,紫紅色鋁質泥巖,含豐富的黃鐵礦結核。為一套淺海相的障壁海岸瀉湖~潮坪沉積。與下伏地層奧陶系呈假整合接觸。

          2、上統太原組(c2t)

          為本區主要含煤地層,出露于井田東北部和東側的沖溝內,其巖性組合為一套灰黑色的泥巖、砂質泥巖,灰白色、淺黃色各種粒級的砂巖,薄層狀灰色粘土巖及6、9號煤層組成。中下部發育1層含動物化石的灰巖。6號煤層厚度較大,為井田內主要可采煤層,除局部遭受到剝蝕外,全區可采。根據巖煤層組合特征,可劃分為兩個巖段。一巖段位于太原組下部,從太原組底界至6號煤層底板。巖段中~下部主要為灰白色中、粗粒石英砂巖、深灰~灰黑色砂質泥巖中夾1~2層石灰巖,含9號煤層。二巖段位于太原組上部,從6號煤底板至太原組頂界。巖段以6號煤層為主,巖層主要為6號煤層頂板泥巖,砂質泥巖和煤層內的夾矸。在井田的中、北部,6號煤分叉為兩個煤分層,下分層仍稱為6號煤,上分層稱為6-1煤層。

          本組一巖段細碎屑巖中含植物化石,以鱗木為主,其次為楔葉目、真蕨綱和種子綱,還有科達綱的代表;二巖段頂部及6號煤夾矸中,含極豐富的植物化石,以真蕨綱和種子綱為主體,次為節蕨綱、石松綱、瓢葉綱和科達綱。

          本組地層屬于近海型海陸交互相沉積,與下伏地層本溪組呈整合接觸。

          (三)二疊系

          1、下統山西組(p1s)

          為本區主要含煤地層之一。零量出露在井田大小沖溝內。巖性主要由灰白色中、粗粒砂巖,淺灰色、灰黑色泥巖,砂質泥巖及4、5號煤層組成。4、5號煤層在井田內大部發育且可采。根據煤巖層組合特征,可劃分為三個巖段。一巖段位于山西組下部,從山西組底界至5號煤層頂板砂巖底界面。巖性下部為灰白色、灰黃色粗粒砂巖和含礫粗砂巖,具有大型板狀交錯層理,局部相變為砂質泥巖,泥巖;上部為深灰色,黑灰色泥巖、砂質泥巖;5號煤位于巖段頂部。二巖段巖性組合特征與一巖段相似。下部為灰白色,灰黑色各種粒級的砂巖,上部為泥巖、砂質泥巖和粉砂巖,4號煤層位于巖段頂部。三巖段位于山西組上部,從4號煤層頂板砂巖至山西組頂界面,巖性下部為灰白、灰色中~粗粒砂巖,上部為灰色泥巖或砂質泥巖。

          山西組的三個巖段實際上由三個沉積旋回構成,每個巖段都有典型的河流相二元結構,下部以粗碎屑巖為主的河道沉積,上部以細碎屑巖為主的泛濫平原沉積。本組與下伏地層太原組呈整合接觸。

          本組含植物化石和孢粉豐富,種屬類型多樣,孢粉以無環三縫孢,單縫孢為主;花粉以費氏粉、折縫二囊粉、阿里粉為主,有少量聚囊粉,單縫周囊粉及蘇鐵花粉。

          2、下統下石盒子組(p1x)

          主要出露于雙棗溝向斜的軸部和井田東南部的沖溝內。巖性組合特征上部為紫紅色砂質泥巖中夾灰綠色砂巖,含鐵質結核;中部為灰黃色、紫紅色細—中粒砂巖;下部為灰黃,灰白色中—粗粒砂巖,具大型交錯層理,局部夾透鏡狀粗粒砂巖。屬內陸河湖相沉積。本組與下伏地層山西組呈整合接觸。

          本組含豐富的植物化石,以蕨類為主,有延焦羊齒,技脈蕨,山西櫛羊齒等。

          (四)新生界

          1、第三系上新統(n2)

          井田內廣泛發育,零星出露。巖性上部為紅色、磚紅色泥

          巖,富含鈣質結核,底部為含礫砂巖或礫巖,成巖差、半固結。鉆探由于取芯困難,與第四系地層不易區分,故報告中編制各種圖件時(除地形地質圖)均與第四系合并處理,統稱q+n2。與下伏地層不整合接觸。

          本組地層含三趾馬、犀牛、羚羊、乳齒象等動物化石。

          2、第四系更新統馬蘭組(q3m)

          井田內廣泛發育,大面積出露。沉積物主要為風積淺黃色粉砂質黃土,巖性粒度均勻,垂直解理發育,富含鈣質結核。在沖溝兩側易形成陡坎之地貌特征。地層厚度一般大于20m,最厚可達50m以上,在新生界地層中馬蘭組分布范圍最廣,厚度較大。

          3、第四系全新統(q4)

          本統地層根據成因可分為風積沙( q4eol)、沖洪積(q4al+pl)、殘坡積(q4)。

          風積沙主要分布在井田地形較高的峁梁和背風的溝坡。巖性為黃色的細、粉砂,顆粒均勻,據地表觀察厚度一般不超過2m。

          沖洪積主要分布在溝谷內,巖性由各種粒級的砂、礫石及泥質填隙物構成,地層厚度一般2-5m。

          殘坡積主要分布在溝谷斜坡附近,巖性主要為砂礫石層,一般厚度不超過2m。

          二、構造與褶皺

          井田位于準格爾煤田的南部,其總體構造形態與準格爾煤田區域構造形態基本一致。巖煤層的產狀,主要受近東西向老趙山梁背斜和與之相伴生的雙棗溝向斜的影響,地層走向近東西向,向斜兩翼傾角6-8°。在井田西側,有一南北向的松樹??背斜。受其影響雙棗溝向斜井田西仰東傾。

          現將對井田巖煤層產狀有影響的地質構造分述如下:

          1、老趙山梁背斜

          其軸部主要位于井田北界以外,總體呈東西方向延伸,在井田附近呈向南凸出的弧形,延伸長約18km。軸部出露奧陶系灰巖和本溪組地層,兩翼為含煤地層。北翼傾角平緩,一般5°左右;南翼傾角較陡,一般10°~15°。由于背斜的影響,在井田北部邊緣地帶形成剝蝕無煤區域。

          2、雙棗溝向斜

          軸部位于井田北部,為一不對稱向斜構造,與老趙山梁背斜相伴生,是井田內最主要的構造,主導區內巖煤層的產狀。

          雙棗溝向斜的軸部在第2~2′勘探線附近,軸向近東西方向延伸,其北翼傾角較陡,一般8°~10°,南翼傾角平緩,一般4°~6°,軸部地面出露下石盒子地層。

          3、松樹?? 背斜

          其軸部位于井田西側,延伸方向近南北向,延伸長度4公里左右,其軸部含煤地層被剝蝕,新生界地層直接覆蓋于本溪組地層之上,兩翼傾角較小,產狀平緩。由于該背斜的發育使井田西南部煤巖層走向有所改變,呈se~nw方向;雙棗溝向斜西仰東傾伏;井田西部的煤層抬升變淺。

          井田內沒有發現較大斷層存在。

          綜上所述,本區的主要構造型態為一寬緩的不對稱向斜構造,向斜北翼巖層產狀較陡,南翼寬緩。老趙山梁背斜和松樹??背斜分別位于井田北側和西側,對煤巖層的產狀產生一些影響,區內沒有較大斷層發育,未見巖漿巖侵入煤系地層現象,根據規范對構造類型的定性劃分,井田的構造復雜程度應為簡單類型。

          地質構造論文:談礦山地質構造與瓦斯突出地段的控制

          摘要:本文通過地質構造對煤層瓦斯保存的控制及對煤層中軟分層發育的控制的分析,闡述了地質構遣對煤與瓦斯突出的控制。

          關鍵詞:地質構造;瓦斯;控制

          眾所周知,煤炭是國家工業發展的重要能源和工業原料,是國家的寶貴財富。合理開發煤炭資源,提高煤炭回收率是我國煤炭工業的一項重要政策,同時也是緩和采掘接替緊張,延長礦井壽命,提高經濟效益的有效措施,也是煤炭工業調整工作的重要內容之一。

          礦井地質工作是煤礦很重要的基礎工作。它工作的好壞與礦井煤炭回收率有著直接的緊密聯系。它工作的內容主要是,從礦井建井至礦井報廢所進行,一系列地質工作。主要包括:處理生產中遇到的各種地質及水文地質難題;為礦井尋找增加會儲量,計算和核實礦井儲量。掌握儲量動態,提高儲量級別,設法擴大礦井儲量。及時提出合理開采利用煤炭資源的意見,為設計部門提供的地質資料,合理的進行采區、回采工作面設計,避免因設計錯誤造成資源丟失。

          一、礦區地質構造對煤層中瓦斯保存的控制

          (一)褶皺對煤層中瓦斯保存的控制

          巖層經過褶皺作用后,在褶皺不同部位圍巖封閉瓦斯能力具有較大的差別,在背斜軸部節理以張性為主,因此,封閉瓦斯的能力明顯減弱。在向斜軸部,節理以壓性或壓扭性為主,因此,圍巖封閉瓦斯的能力介干背斜軸部和向斜軸部之間。此外,背斜傾伏端埋深相對大,封閉瓦斯的能力也相應增強,而向斜仰起端埋深相對減少,封閉瓦斯的能力也相對減弱。

          (二)斷層對煤層中瓦斯保存的控制

          斷層保存瓦斯的能力則隨斷裂性質的不同而具顯著的差異。壓性斷層因其受到較大壓應力作用,結構致密的斷層泥、糜棱巖較發育,透氣性差,沿斷層和垂直斷層面方向上的瓦斯運移都相對困難,因此,壓性斷層對煤層中瓦斯的保存最為有力,張性斷層則相反,其中,結構松散的碎裂隙巖、斷層泥發育,透氣性好易于瓦斯釋放,其它斷層對瓦斯的保存能力則按壓扭性、扭性、張扭性的順序逐漸減弱。此外,斷層對煤層中瓦斯保存的控制還明顯地受構造作用的強烈程度影響,隨著地質構造作用的加強,斷層泥、糜棱巖進一步發育.壓性斷層變得更有利于瓦斯保存,扭性斷層保有瓦斯的能力也有一定程度的提高,張性斷層則變得更有利于瓦斯釋放。

          二、地質構造對煤層中軟分層發育的控制

          軟分層是煤層中比較軟弱的煤分層,是由構造錯動形成的結構遭受一定程度破壞的構造煤,呈帶狀或透鏡狀分布,它是發生煤與瓦斯突出的必要條件。

          (一)褶皺對煤層中軟分層發育的控制

          在褶皺作用初期,巖層受到縱向的作用而發生彎曲,巖層為凹側處于壓縮狀態,而外凸側則處于拉張狀態。這種不均勻受力狀態就會引起層問錯動。層間錯動會使得堅硬巖層之間的軟弱層形成密集的劈理帶,劈理的進一步變形發展就會使煤破碎形成一定厚度的軟分層,軟分層的厚度隨層間錯動的加強而變厚,其中褶皺兩翼軟分層厚度較大,以糜棱煤為主,向斜軸部次之,以糜棱煤、碎粒煤為主,背斜軸部軟分層厚度最小,且以碎裂煤為主。當煤層兩側巖層也為軟弱巖石時,煤層容易產生層間小褶皺,小褶皺的進一步發展也可以形成軟分層,且以碎裂煤為主,當層間錯動比較強烈時。小褶皺才能發育成為以糜棱煤為主的軟分層。

          (二)斷層對煤層中軟分層發育的控制

          斷層對煤層中軟分層發育的控制是通過兩方面表現出來的:一是斷層兩盤的相對錯動使斷層內煤層形成了不同性質,不同厚度的構造煤。二是斷層兩盤的相對錯動引起周圍煤層發生層間錯動。受壓性斷層控制而形成的軟分層厚度大,分布范圍廣,而且以糜棱煤為主,強度低,在斷層一側經常形成富集瓦斯的軟煤包。

          扭性斷層形成時,沿兩側產生層間錯動比壓性斷層要小得多,形成的軟分層厚度和分布范圍都要小一些。張性斷層是受到其斜交的拉張應力作用形成的,受張性斷層影響而形成的軟分層一般都不發育。受壓扭性斷層控制而形成的軟分層的發育程度則分別介干壓性與扭性斷層以及張扭性斷層之間

          三、地質構造對煤與瓦斯突出的控制

          地質構造對煤與瓦斯突出的控制是通過控制發生煤與瓦斯突出的條件(瓦斯、軟分層)而表現出來的。

          褶皺對煤與瓦斯突出的控制

          容易發生煤與瓦斯突出的褶皺構造大致有以下幾種:

          背斜傾伏端。這種構造的傾伏端部位多有過比較強烈的層間錯動,有的還發育一系列順傾伏方向的逆斷層,使得煤變得比較破碎,軟分層比較發育,而且,煤層埋深增大,瓦斯賦存條件也變好,因此,傾伏端部位容易發生煤與瓦斯突出。

          向斜軸部及兩翼。在褶皺作用過程中,巖層發生層間錯動易于使煤層產

          生塑性變形,褶皺軸部加厚,翼部變薄,向斜軸部突出危險性一般較大。

          斷層對煤與瓦斯突出的控制

          壓性斷層。壓性斷層是受強烈擠壓作用形成的,因此,斷層泥,糜棱巖一般都很發育,這些斷層巖透氣性差,是封閉瓦斯的重要邊界。斷層在形成過程中,會引起其附近煤層和巖層發生褶皺,使得煤層受到強烈錯動,生成厚度不等的軟分層。同時,還會使煤層變厚或變薄,形成局部的小煤包,這些小煤包呈富集瓦斯也稱為瓦斯包,而且,壓性斷層附近還是一個地應力集中區。因此,當圍巖為透氣性差的巖石時,壓性斷層兩側經常會發生煤與瓦斯突出。

          張性斷層。張性斷層是受到與其走向垂直的次一級拉張作用力形成的,多數是位于背斜軸部且與背斜軸線平行的正斷層,也有一部分是與軸線垂直的正斷層,斷層面上也可見到一些與其傾向一致的擦痕,斷層帶內糜棱巖不發育,主要為斷層角礫、碎裂巖等。這些巖石透性良好,是瓦斯運移的良好通道,當張性斷層與透氣性強的砂巖、溶洞或地表連通時.很容易使瓦斯沿斷層被粘土充填之后,才成為隔氣層。

          一般來說,張性斷層引起兩盤巖層產生層問錯動的規模是很小的,因此,形成軟分層的厚度也是很小的,而且,地應力集中的程度也很低,所以張性斷層兩側發生煤與瓦斯突出的現象也是比較少的。

          結束語

          除地質結構外,煤系地層中煤層圍巖性質、煤層厚度與傾角等對煤與瓦斯突出也起到一定的控制作用,但瓦斯壓力、煤體力學性質是影響煤與瓦斯突出的主要因素,礦區地質構造明顯地控制了這些因素的分布.從而控制了礦區易于發生煤與瓦斯突出的地帶。

          地質構造論文:黃泥河老江底水電站壩區地質構造特征

          摘 要:老江底水電站壩區位于黃泥河中下游,壩區地質構造復雜,具有復雜多樣的構造形跡。經勘察論證,其構造的性質特征已基本查明。文章主要根據地質測繪對壩區復雜的地質構造作概要的分析,并評價其對壩址區工程地質條件的影響。

          關鍵詞:工程地質學;壩區;地質構造;老江底水電站

          1引言

          黃泥河位于滇東、黔西,是貴州、云南兩省界河,系南盤江北岸主要支流之一,屬南盤江水系。徑流面積177.58km2,年徑流量2.77億m3。老江底水電站位于黃泥河中下游。

          老江底水電站為引水式發電站,開發目標為單一發電,設計裝機容量100mw。壩區位于興義市雄武鎮北側的補作村峽谷帶,距雄武鎮約8km,距魯布革水電站庫尾約1.0km。擬建較大壩高61.6m,正常蓄水位為1182m,正常蓄水位以下庫容1530萬m3;引水系統位于左岸,長1418.89m;廠區位于壩址下游1.5km的河灣地帶左岸坡,為地面廠房。

          2壩址區基本地質環境

          壩址位于峽谷進口河灣地段,河谷斷面呈 “u”字型峽谷,河流流向由s34?w轉向s81?w,谷底高程1130~1145m,河床寬20~32m,枯季水面高程1140m,水面寬22m,水深約1~2m,正常蓄水位1182m高程谷口寬約85m,寬高比約2。谷底兩岸堆積有崩塌巨塊石,左岸坡為陡崖,局部倒懸,山脊高程為1220~1441m左右;右岸山體雄厚,河面至1150m高程坡度陡,近直立,基巖裸露,以上坡度變為40~50°,植被發育,山脊高程為1585m左右。

          壩址河谷覆蓋層最厚為13.8m,成分為第四系崩塌堆積、沖洪積層。下伏基巖為三疊系中統個舊組第四段(t2g4),巖性主要為中厚至厚層塊狀白云巖、鈣質白云巖、泥質白云巖、白云質灰巖、灰巖。

          壩址區構造復雜,褶皺斷裂均有發育,具有復雜多樣的構造形跡。壩區構造的性質特征對該壩址的成立與否起著決定作用。本文主要根據地質測繪結合鉆探資料,對壩區復雜的地質構造作概要的分析,并評價其對壩址區工程地質條件的影響。

          3壩區地質構造特征

          3.1總體特征

          老江底水電站壩區大地構造位置處于揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋鈕構造變形區南東側邊緣與北東向構造變形區交界部位,構造運動強烈,具有復雜多樣的構造形跡。

          壩區所在處的主體構造格局為一系列北東-南西向延伸的背、向斜,但在一些部位被同樣是北東-南西向延伸的一些斷層所錯動,所產生的地層效應總體是地層缺失,使得部分褶皺形態不再完整。區內還發育有少量的北西向斷層,使得地層的錯動和分布情況更加復雜。特別是區內后期又疊加了北西向構造,使構造輪廓更趨復雜,但基本上沒有改變區內主體構造格局為北東-南西向構造的特征。

          在北東向褶皺中,背斜一般較緊閉,而向斜則比較寬緩。區內規模較大的褶皺為岔江向斜,壩區位于向斜南東翼。在壩區附近發育老江底向斜,該向斜位于雄武背斜與魯邑背斜之間,同樣沿北東-南西方向展布,但被老江底斷層嚴重破壞,特別是向斜的南東翼,基本上全部缺失,就連向斜的轉折端大部分也被錯失,僅在補作附近還保留有一段。壩址即位于殘留的這段向斜轉折端附近。

          受大的褶皺構造作用的影響,同時也因為位于老江底壓扭斷層的上盤,受斷層構造作用影響強烈,在老江底向斜內部,特別是靠近轉折端的部位,還發育有更次級的小褶皺,在壩區表現很明顯。后期又受到構造作用,形成北西向的構造形跡,使得北東向褶皺形態又進一步發生改變,北西向和北東向構造的疊加導致地質露頭復雜多樣的構造形跡和多變的巖層產狀。下面分別從斷層、褶皺兩個方面分析壩區的地質構造特征。

          3.2斷層

          在壩區附近,具有一定規模的斷層發育兩條,分別為老江底斷層(f1)和下普里-補作斷層(f13)。

          3.2.1老江底斷層(f1)

          老江底斷層是一條區域性的大斷層,北東方向起自鍋底河水庫一帶,往南西方向經白碗窯,過老江底進入研究區并繼續往南西方向延伸,全長數十公里。總體走向北東50°,傾向北西,傾角25~50°。

          在壩區一帶老江底斷層位于壩址左岸,露頭距壩址最近約220m,斷層面穿越河床下部。其性質表現為:上盤為三疊系中統個舊組(t2g)白云巖、灰巖,下盤為二疊系龍潭組(p2l)砂巖、粉砂巖、泥巖夾煤層。斷層致使區內缺失二疊系上統長興大隆組以及三疊系下統飛仙關和永寧鎮組地層,缺失地層總厚度1400~2500m,因此,斷層規模較大。斷層破碎帶寬5~20m,多數具棱角狀的白云巖、砂巖,角礫經鈣質、鐵質膠結成斷層角礫巖,膠結較緊密,正斷層特征十分明顯。

          根據地表地質測繪結合壩區坑槽探、鉆探資料分析,該斷層在走向上和傾向上均有舒緩波狀特點,反映出斷層面是一個曲面。

          1.向斜軸

          2.背斜軸

          3.逆斷層及編號

          4.正斷層及編號5.個舊組第四段第二層

          5.個舊組第四段及時層5.龍潭組第二段

          在吳家灣村西側公路開挖面(切斷層)和槽探揭露,斷層下盤的粉砂巖、泥巖在近斷層處表現出向斜褶皺牽引,在斷層破碎帶中,已被鈣質、鐵質膠結成巖的角礫巖又被分割成透鏡狀的角礫,并發育一組陡傾角具壓剪性質的次級裂隙,這些現象說明該斷層在后期還有一次上盤往上逆沖的作用。

          該斷層活動的時間,由于尚無測年資料,確定其形成時代有困難,從其影響的地層和區域資料來看,推測該斷層形成于燕山早期,燕山晚期再次活動。

          3.2.2下普里—補作斷層(f13)

          該斷層西起下普里村的南東方向,大體順山脊往南東方向延伸,切過1363.2高地南側后直至交于老江底斷層。由于露頭不好,二者交切關系不明,但從地層錯動情況分析,f13斷層應在老江底斷層之前形成。

          f13斷層在壩區的出露長度為2.56公里,表現為北西走向,傾向南西,傾角較陡,為65~75°。

          斷層下盤為中三疊統個舊組第二段薄至中厚層白云巖、泥質白云巖,上盤為個舊組第四段中厚至厚層白云巖類中薄層灰巖泥質的云巖。斷層上盤表現為下滑,為正斷層性質。

          斷層形成的時期,推測其與北東向構造大體同時形成,即燕山運動時期。

          3.3褶皺

          由于曾遭受北東向和北西向構造的作用,因此區內保留了北東向褶皺和北西向褶皺的形跡。另外,在一些陡坎處還可以在陡傾的中薄層白云巖、灰巖中見到一些層間小揉皺。

          3.3.1北東向褶皺

          前已述及,電站壩區在區域構造上處于軸向北東的魯邑背斜和雄武背斜之間的老江底向斜位置,由于老江底斷層和其它斷層的改造,老江底向斜已不完整。

          除了區域上的由地層的展布表現出的高級別褶皺外,還有由地層產狀的變化反映出來的次級褶皺。這些次級褶皺,在吳家灣以西的黃泥河的左岸(下、上盤)區段,表現為一背兩向,軸向北東40°左右。褶皺屬寬緩開闊型。

          3.3.2北西向褶皺

          在補作附近幾十平方公里的范圍內,宏觀上似乎看不出有北西向褶皺的存在,然而卻有兩個現象值得注意,其一為細分地層的出露和地層產狀的變化;其二為河谷近底部發育小褶皺。例如,在壩址左岸,巖層產狀的變化明顯表現出軸向北西的一背兩向。

          從壩址至廠房的左岸個舊組第四段(t2g4)表現為多個類似的寬緩背、向斜構造。正是這組北西走向的褶皺構造疊加在北東向構造之上,才使得個舊組第四段第2層的巖層在向斜部位或二方向向斜疊加部位保存下來。

          在壩址河谷近底部,見薄層—中薄層灰巖、白云巖表現出復雜的褶皺形態,測量真褶皺軸,一組走向北東,另一組走向北西,復雜形態正是疊加改造的結果,在遠離疊加地段的上游地段,褶皺形態相對較簡單。

          3.4構造變形序列

          根據地質體的展布和構造形跡之間的交切關系,可將老江底水電站壩區構造變形分為五期:

          d1、北東向褶皺變形,伴有南東東向斷層(f13);d2、北西向褶皺變形;d3、北東向正斷層(老江底斷層早期活動);d4、北東向逆斷層(老江底斷層晚期活動);d5、地殼抬升,形成河流、階段。d1-d4主要發生在燕山運動時期,d5為喜山運動時期。

          4壩區構造對工程地質條件影響評價

          ①老江底斷層:據上述斷層特征分析,該斷層破碎帶寬5~20m,破碎帶中多數具棱角狀的白云巖、砂巖,角礫經鈣質、鐵質膠結成斷層角礫巖,膠結較緊密。該斷層形成于燕山早期,燕山晚期再次活動,無近期活動跡象,為老構造,對壩區的穩定影響不大。

          ②f13斷層:該斷層位于壩址上游,規模較小,推測形成于燕山運動時期,無近期活動跡象,為老構造,對壩區的穩定影響不大。

          5結語

          老江底水電站壩區構造雖較復雜,但均為老構造,無近期活動跡象,斷層所形成的破碎不強烈,對本工程的建造影響不大。

          參考文獻:

          [1]陳志新,劉玉海,倪萬魁,等.黃河大柳樹壩區地質構造特點及建壩可行性研究[j].長安大學學報(地球科學版) ,1993,(2).

          地質構造論文:論工程地質構造地質學的意義

          作者:王晚中 李為民 龍文韜 單位:潞安礦業集團公司 中國礦業大學 湖南省煤田地質局

          構造地質學在工程地質中的應用在工程地質中,把地質體內的各種構造變形,如褶皺、斷層、節理、劈理,還有其他各種面狀和線狀構造,稱之為結構面,其基本特征、相互關系及現代活動性決定了該區域內的區域穩定性、巖(土)體穩定性及地下水滲流條件等,所以,地質構造控制著工程地質環境和工程地質條件。因此,構造地質學在地基穩定性、斜坡穩定性、地下洞室穩定性、區域穩定性等工程地質問題和滑坡、礦井突水、水庫滲漏、地裂縫等地質災害問題中都有著極其重要的應用。下面著重從區域地殼穩定性、大型工程場地選址、斜坡穩定性評價、地下洞室穩定性等方面,闡述構造地質學在工程地質中的具體應用。

          在區域地殼穩定性評價中的應用近年來,根據現代構造地質學研究中的大陸動力學理論和巖石斷裂力學理論,一些學者提出了區域穩定性動力學理論。區域穩定性動力學理論在區域穩定性評價過程中,能夠使大陸地殼動力學過程、構造和地震活動性與巖土體的工程地質條件得到有機統一,最終實現大到區域地殼、小到場地地基的穩定性合理評價。區域深層地殼的穩定性決定于地殼深部的變異層帶的性質特征,按結構和流變性特征,大陸巖石圈分為四套動力學子系統[1]。及時套動力學子系統是在上地幔頂部流變層。上地幔頂部的軟流圈和低速高導層之間夾著較硬的層位,在全球構造應力的作用下,軟層通過流動作用使硬層發生變形,在這個過程中能產生熱效應和力學效應,從而引發地殼各圈層間的拆離、剪切、增溫、加厚或減薄,從而導致巖漿作用和構造作用的發生。第二套動力學子系統是在殼幔過渡流變層。地殼和地幔沿該殼幔過渡流變帶容易發生較大尺度的水平位移,從而造成大規模的造山帶擠壓碰撞和逆沖疊覆及裂陷區的地殼減薄伸展。第三套動力學子系統在地殼軟弱層。大陸地殼按流變性、能干性、持力性等可以分為軟弱層和持力層兩大類,其中軟弱層自上而下還可以分為沉積蓋層與淺變質層間的拆離面、上地殼淺變質巖層與深變質基底間的拆離面、上地殼10km處的低速高導層、中地殼25~30km處的低速高導層等。這些軟弱層面構成了地殼內大尺度的水平滑脫層,常常作為造山帶的逆沖推覆、伸展垮塌、拆沉作用、變質核雜巖的拆離出露邊界,在拉張區中,也常常作為伸展成盆地遷移和滑動邊界。第四套動力學子系統在地殼持力層。地殼持力層在橫向上多被斷裂所切割,其與軟弱層交界處形成脆韌性過渡帶,該過渡帶地震易發;而孕震條件及機理決定于持力層與軟弱層之間形成的動力學作用耦合關系和活動協調性。

          在大型工程場地選址中的應用大型工程場地一般都位于造山帶、盆地構造、盆嶺構造這三類構造區帶上,它們是由于近地表上地殼的擠壓推覆、擴張伸展和剪切走滑的構造變形作用所形成的[2]。造山帶一般都作為重大能源工程場地選址區域,資源開發、災害防治和環境保護等工程的進行決定于造山帶的結構、演化和動力學特征。根據造山帶的形成機制,其可以分為逆沖推覆型、伸展型和走滑型三大類。其中,逆沖推覆構造中形成的前鋒帶、沖起塊體和飛來峰等構造,它們的變形最強烈,形成的斷裂最密集,節理最發育,巖體最破碎;伸展構造的滑覆體前緣和滑來峰的穩定性較差。在進行工程選址時,應盡量避開這些構造不穩定地區。盆地是人類主要聚居區,故其選址更為的重要,在一些大型水利工程或者地震災后重建的居民選址工作中,比如三峽移民工程、汶川大地震中災后重建工程、以及舟曲重大泥石流災后的重建工程等等,需要特別注意盆地中的不穩定區域、隱伏的活動性斷裂等。按成因可將盆地分為壓陷盆地、走滑盆地、伸展盆地。其中壓陷盆地較為穩定,除了鄰近造山帶一側活動性較強;受地殼剪切走滑的影響,走滑盆地活動性較強,一般較不穩定;伸展盆地由于盆地中心地殼減薄、淺層破裂較發育,而盆地邊緣則受邊界活斷層的影響大,所以伸展盆地的中心和邊緣穩定性最差。還有,盆地的上下不一致常常導致其轉換處發生地震;盆地內部的隱伏斷裂常常導致地表發生地裂縫,直接威脅工程建筑的安全穩定,比如大同地裂縫的形成,是由于新生代以來,同盆地受來自青藏高原和太平洋方向的側向擠壓,而導致右旋剪切拉張以及地幔上隆,區內地殼減薄,基底地殼斷裂發展到上地幔,再伴隨著斷陷作用而發生地震和地裂縫。盆嶺構造是大陸淺層構造中的重要類型,其由正斷層形成地塹、地壘、掀斜和犁式斷層等組成,其中隆起區為穩定區,沉降區為非穩定區。

          在斜坡穩定性評價中的應用我國是個多山區的國家,每年都會因為斜坡地質災害的發生而造成人員的傷亡和財產的損失,因此,做好災前的斜坡穩定性評價十分的必要。滑坡、崩塌、泥石流等是斜坡地質災害中最常見的三種,它們發生的主要因素都是來自自然方面的地形地貌、地質構造、地層巖性、巖土體結構特性、新構造活動及地下水條件等。其中,地質構造控制著中國山體的總體格局,新構造活動的強弱反映該地區地殼的穩定性,而地貌與構造共同控制著滑坡、崩塌、泥石流災害的發育程度。所以,滑坡、崩塌、泥石流的形成與斷裂構造之間有著密切的關系,斷裂的性質、破碎帶寬度、節理裂隙的發育程度及其組合特征等都是影響斜坡地質災害的重要因素。在工程地質學中,通常根據巖體的結構面發育類型及程度將其分成Ⅰ~Ⅴ5個等級,不同等級的結構面的性質與組合形式不同,以此來判斷巖土體的穩定性與變形破壞方式,從而進行斜坡的穩定性評價。工程地質學中的結構面就是構造地質中的構造結構面,指巖體中具有一定方向、力學強度相對較低、兩向延伸的地質界面(或地質帶),例如巖層層面、節理、軟弱夾層以及各種成因的斷裂、裂隙等,反映了在長期內外動力作用下的地質構造現象。滑坡的形成與發展受地質構造的影響表現為兩個方面:及時,滑坡往往沿斷裂破碎帶成群成帶的分布形成;第二,滑動面的空間展布及滑坡的范圍受到巖層面、斷層面、節理面、片理面及不整合面等各種軟弱結構面控制。因此,在斜坡穩定性評價中,必須先根據結構面確定滑動面的總體形態和空間展布,從而確定其規模,以此來采取相應的預防措施。地質構造對崩塌的控制作用也表現在兩個方面:及時是斷裂構造對崩塌的控制作用。具體表現在,當陡峭的斜坡走向與區域性斷裂平行或大致平行時,沿該斜坡發生的崩塌一般較多;而大型崩塌往往發生在幾組斷裂交匯的峽谷區;在斷層密集分布區,巖層較破碎,坡度較陡的時候,斜坡常發生崩塌或落石。第二,褶皺構造對崩塌的控制作用。褶皺核部巖層變形強烈,大量垂直層面的張節理在核部形成,而且在多次構造作用和風化作用的不斷影響下,破碎巖體往往產生一定的位移,從而形成潛在崩塌巖體,當褶皺軸向與坡面方向垂直時,斜坡一般多產生落石和小型的崩塌;當褶皺軸向與坡面平行時,在高陡邊坡上就容易產生規模較大的崩塌。由于構造作用形成的高差大、高坡度及大面積的流域溝谷等地形地貌,新構造運動下形成的巖體變形與構造結構面,為泥石流的發生創造了必要條件。因此,可以從構造角度分析泥石流的產生條件,提前做好預防措施,可以達到杜絕災害發生或者減少災害損失的目的。

          在地下洞室穩定性維護中的應用地下洞室開挖后,如果不加以支撐和維護,則洞室圍巖繪制地應力的作用下發生變形或破壞,在采礦界這種現象稱之為地壓顯現[3]。在礦井事故方面,由地壓造成的危害主要有頂板下沉和垮落、底板隆起、巖壁垮幫、支架變形破壞、采井冒落、巖層錯動、煤與瓦斯突出及巖爆等等。這些事故發生的主要原因取決于圍巖的巖性和結構,特別是當巖體的地質構造發育充分而且復雜的情況下,洞室開挖后,容易形成構造應力集中區。比如在斷層、軟弱破碎巖墻或者巖脈等軟弱結構面附近,往往容易形成應力集中區,若不加以防范,則很可能發生事故。通過對礦井地質構造的分析,根據構造綱要圖對錨桿支護方式提供指導,可以取得良好的支護效果,保障安全生產。比如,在煤礦開采過程中,當掘進到向斜、背斜的軸部轉折端或斷層、陷落柱時,地質人員根據收集到的頂煤厚資料和煤層的節、劈理、產狀及含水情況以及巷道冒頂情況,地繪制出構造綱要圖,然后綜合分析影響巷道支護的地質構造因素,用所得出的結論預測巷道掘進前方可能遇到地質構造,從而采用合適的支護方式。

          由上面的分析可知,構造地質學在工程地質中有著十分重要的作用,特別是在山區,一些工程地質問題中甚至起著決定性的作用;離開構造地質學搞工程地質,不僅使得工作將變盲目,可能浪費很多的材料與人力,而且容易引發新的地質災害,造成人員的傷亡和財產的巨大損失。例如,汶川地震災后重建的縣城,在災后第二年的暴雨之后又被泥水所掩埋,不僅造成了極大的經濟損失,而且給當地的災民造成更大的心理陰影,不利于社會的和諧穩定發展。所以,在今后的工程地質工作中,一定要首先從構造地質學的角度認真分析擬建工程所在場地的整個區域的穩定性,確定穩定之后或者采取相應的措施可以維持穩定之后,再結合當地具體的地質構造分布情況,對工程進行詳細設計、施工,最終達到安全、經濟、效益的統一。

          地質構造論文:地質構造在煤礦開采中的重要性

          摘 要:煤礦開采在促進社會經濟發展中起到至關重要的作用。尤其是煤炭作為我國目前現代化經濟建設的主要能源,在社會經濟發展中占據關鍵地位。隨著我國對于能源需求量的增加,煤炭資源在日益迅速的減少。在我國分布的各個大中小型煤礦是其開采和運輸的主要場所。因此,勘察和研究煤礦區地質構造是十分必要的。文章首先探討了地質構造與煤礦開采之間的關系,并從煤礦礦井地質構造和煤礦礦井地質構造的預測兩個方面剖析了地質構造在煤礦開采中的重要性。

          關鍵詞:煤礦開采;地質構造;重要性分析

          煤炭作為促進社會經濟發展的一種重要的不可再生資源,在促進經濟和社會發展中發揮著重要的作用。然而,隨著人類對煤礦開采年限的增加,煤礦資源在日益迅速的減少。同時,煤炭的開采也嚴重受到地質構造的影響。影響煤礦開采的地質構造主要包括斷層,巖漿巖侵入體等。

          1 地質構造與煤礦開采之間的關系

          1.1 礦井水災與地質構造之間的關系

          隨著開采的不斷進行,煤礦地質構造的變化是導致礦井水災事故發生的關鍵。因此,加強對礦井地質構造分析,并進行科學的預測,提前部署和落實相應的應急措施,是提高煤礦安全開采和回采的關鍵,對于延長礦井的生產年限也是關鍵的。同時,這對于日益枯竭的煤礦資源,剩余儲備量受水威脅嚴重的煤礦區來說顯得更為重要。煤礦采煤工作地質構造主要包括不良封閉鉆孔,巖漿巖侵入體等。目前,我國很多的煤礦地質災害性水災都是因為這些地質構造。因此,研究分析導致煤礦礦井發生的原因,尤其是弄清楚由于各種不同地質構造而導致的礦井出水,掌握礦井出水的原因和規律,做到防患于未然。

          (1)在礦井水災發生的位置,發生的位點主要在礦井掘進巷道的迎頭,發生的原因主要是在掘進過程中對于掘進前方地質構造的未知,容易造成不同來源的水突然進入到礦井。

          (2)采煤工作層面夾水的發生,主要是由于在采煤的回采過程中遇到工作層面內部的地質構造和頂底板采煤發生晃動而誘導的導水破裂帶疏導不暢通而引起的不同水源夾入煤礦礦井。

          1.2 地質構造和煤礦瓦斯事故的關系

          煤礦開采中,必須要時刻關注和重視可能出現的任何瓦斯爆炸事故,并有預警和相應的防護急救措施。現在已經證實了,煤礦中瓦斯事故的發生和地質構造被不同程度的破壞有著密切的關系。煤礦地質構造的觀察和研究顯示,煤礦地質構造的不同分級、分區和分帶是導致煤礦中瓦斯事故發生不均勻和不均衡的關鍵。

          1.3 煤礦采煤導致的沉陷

          采煤沉陷是目前我國煤礦開采區存在的較大的安全隱患之一。如果在實際生產中不能有效的對采煤而導致的沉陷進行有效的管理和控制,則很難保障煤礦開采過程中,對工作人員人身安全的保障,很難保障采礦工作有序和有效的進行,甚至是造成大規模的人員傷亡,對社會經濟和社會安定也造成不同程度的影響。

          煤礦地質構造是導致在煤礦開采中發生采煤沉陷事故發生的根本原因之一,煤礦開采中遇到的不同地質構造,其巖石的組成成分、硬度和強度等存在很大的差異。因此,導致在開采過程中發生沉陷的幾率也不同。針對不同地質構造不同可能引起的采煤沉陷,可以采取相應的措施。

          首先,煤炭開采區的管理工作者和技術管理人員對煤礦開采區的實地情況進行系統和科學的勘察,獲取相應的數據,并整理和分析;其次,根據勘察和分析結果,在開采過程盡可能避開相對容易發生采煤沉陷的區域;,在開采開始和開采過程中逐漸制定一套或是多套科學和詳細、合理的煤炭開采計劃和開采形式。

          2 煤礦礦井地質構造分析

          煤礦礦井的地質構造是控制煤炭形態、體態等的重要地質因素,地質構造作用通過改變和影響煤礦煤層瓦斯、巖漿等活動,進而來間接的影響著煤礦開采的安全和正常運轉。雖然,伴隨著采煤技術工藝和采煤設備的不斷進步和更新,礦井生產的安全性對于地質構造的了解程度和預測精準度提出了更為苛刻的要求。因此,研究煤礦地質構造在煤礦開采中是極為重要和關鍵的,在煤田地質勘查、煤礦礦井建設和煤礦開采等不同階段中也是起著關鍵的支撐作用。同時,地質構造也是構建我國社會主義現代化安全和高效礦井地質保障系統的核心內容。

          針對礦井地質構造分析,最為常見的兩種方式是地質評價和綜合探測。前者是從地質角度出發,使用多種學科、多種方式方法對煤礦礦井地質構造的發展規律和復雜程度進行客觀的評價。后者則是在地質評價的基礎上,利用礦井內可以用于長期開采的礦區,通過進一步的分析,例如物探和鉆探等手段相互配合,查明礦區內具體的地質構造,規模和性質等對煤層的破壞程度,繼而指導工作層面進行合理劃分。

          上面兩種方式是探明煤礦地質構造的重要途徑,主要的目的是為了能夠了解和掌握煤礦礦井開采范圍內的地質構造分布規律。在明確這些地質構造后,還需要明確如何才能較大限度地降低由于地質構造對煤炭開采造成的影響,進而確定生產可以安全和順利進行。實踐證明,在相同地質條件下,科學管理和嫻熟技術操作的礦井,會獲得良好的經濟效益,特別是在機械化的煤礦開采過程中,對于地質構造的科學分析和處理顯得更為關鍵。

          3 煤礦礦井地質構造的預測

          由于煤礦地質構造對煤礦的安全生產會產生嚴重的威脅,因此,礦區必須要做好對煤礦礦井地質構造的預測和分析。要想能夠的預報和預測未開采區的地質構造,不僅僅要有充足的及時手資料,還需要利用各種手段進行綜合分析,進而才能做出正確和科學的判斷,獲得較為的預測結果,降低生產成本和生產過程中存在的風險,提高經濟效益。通過對煤礦礦井中收集的大量的原始數據,進行綜合分析,和一些科學小試驗,通過地質小構造的微量變化等來預測采礦區地質構造,可以獲取更為的結果。

          煤礦礦井地質構造的預測方式,常用的有兩種:首先,地質方式,即利用羅盤和放大鏡,計算機軟件等工具,對礦井下地質進行觀測,進而揭示礦井的地質構造規律。再通過幾何作圖,地質規律等參數處理來科學的預測和評價地質構造。其次,物探方法,即利用計算機軟件處理獲得的數據,通過計算機成像和數字解譯來解釋煤礦地質構造的方法。

          4 結束語

          隨著煤礦開采技術的不斷更新,對于地質構造的分析要求更加和及時。這就需要人們從不同的角度出發,尋求和探索更為有效的分析和評價煤礦地質構造方法。由于地質構造在煤礦開采中發揮著關鍵的作用,就要求我們必須重視對于地質構造的研究。從建設現代化安全、高產的煤礦出發,注重對煤礦地質構造的分析,更有針對性地解決問題,提高生產安全性和經濟效益。

          地質構造論文:祁連山地質構造特征研究

          摘要:近年來,諸多地質構造研究人員對祁連山構造特征進行了廣泛的研究,這對地質界的進一步發展具有十分重要的影響。同時在研究的過程中,學者們從多個角度對祁連山地質構造進行了研究,如構造巖相帶角度、地洼理論角度、多旋回構造角度、地質力學角度等方面。這些有關祁連山的地質構造研究對我國基礎地質工作以及礦產勘查評價工作等的進步具有十分重要的影響。而本文將結合前任研究工作的基礎對祁連山地質構造的特征進行詳細的說明和探討,以供今后參考使用。

          關鍵詞:祁連山;地質構造;特征研究;地質基礎工作

          多年來,祁連山在多次構造運動的作用下,其構造體系也隨之發生一定的變化,多種構造體系的相互交雜組合而成了復雜的祁連山構造景觀。而本文將對古河西斜接于天山――陰山、秦嶺――昆侖東西走向復雜構造帶之間構造體系內容進行特征研究。這種復雜的構造結構體系在志留紀末期的祁連運動中形成并逐漸演化成熟,是N55°~65°W走向的一系列互相平行的褶帶及所夾巖塊組成的巨型拗褶帶。在這次祁連運動對早古代沉積和巖漿巖建造及其有關礦產的分布起到了決定性的作用。另外該構造體系中還包含了下元古界組成的東西向構造行跡的殘塊,據研究發現,這種構造形成開始于泥盆紀,在白堊紀的祁呂系西翼褶帶完成,它的西部位置以弧形切斷古河西系,而體系中部位置與古河西系相連接。而隴西系從東段北側開始插入,這也是祁連山向北東呈凸的帚狀構造的主要原因之一。河西系獄古河西系呈反接狀態,最終以平行等距的隆起和沉降帶而存在。康藏歹字型構造體系將該地區西南部古構造形態造成了一定的影響,并使其改造多,產生一定的歪曲。

          1. 構造分區及地質概況分析

          在昆侖秦嶺地槽褶皺系中,祁連山是其中一個典型的加里東地槽,其褶皺返屬于陸相泥盆系,在磨拉石建造前就已經形成。北祁連山及河西走廊中下泥盆與古生界及加里東晚期花崗巖存在不整合關系;拉背山見中下泥盆統御中奧陶統也是不整合關系;南祁連山烏蘭大坂見上不整合于志留統之上,這也就是說明祁連山在加里東晚期才褶皺成山體,從地槽轉變為地臺,并在長時間中處于演變構成中,因此晚古生代一中、新生代都屬于地臺型蓋層沉積形式。祁連山以北是塔里木――阿拉善地臺,并以大斷裂為分界線;南界與東昆侖、西秦嶺褶皺系之間也是在大斷裂作用下形成的,但是這兩者的沉積層是存在差異的,例如歐龍布魯克隆開始到寒武―奧陶紀時期內屬于近地臺型的砂頁巖、碳酸鹽建造,其厚度在700m~2000m之間并與震旦亞界處于假整合關系。而在柴達木北緣和青海南山其主要以華力西和印支褶皺為主,屬于北秦嶺褶皺帶。

          2. 古河西構造體系分析

          在志留紀末期發生的祁連運動對整個祁連山區造成一定的影響,其中泥盆系以高度角度不整合覆于前亦系其位移發生了順時針的移動,同時經過對體系研究發現這些都是以順時針扭動的運動方式進行移動的,并且這種以水平為基的扭動對側面產生了擠壓現象,而這同中國西北部個構造體系所表現出來運動方式也是存在一定共性的,與中國東部華夏系等的運動也是相吻合的,從這些都可以證明古河西系不可能是由北東――南西向的水平單一產生的擠壓而形成的,而是祁連山區西側偏北、東側偏向南而產生的水平耨動運動方式所形成的,且經過實踐研究發現,這符合祁連山地質構造情況,也符合我國其他地區巨型構造體系中大陸地殼運動規律。

          古河西系在本山區西部受祁呂系和康藏系復合;東部與河西系、隴西系等符合,且地質構造的形態被復雜和歪曲。例如天祝一帶受到隴西系改造的影響作用,其褶皺軸方向逐漸由北西向西轉變;昌馬西北以及蘭州東部地區因受祁呂系復合改造的影響,中新生代的地層受到不同程度的掩蓋,導致地質構造行跡變得模糊不清。在之后的時間內,古河西系受到其他體系重接的作用,使得一些構造行跡有復活的現象。令愛古河西系還能夠顯現出一定的東西向構造行跡,且這種東西向構在古河河西斷裂破壞的作用下,其走向也由北西西向南東東發生了變化,呈現出一定的扭動行跡,同時這種變化對古河西系也產生了一定的影響,導致古河西系構造線與古東西向構造整合,進而導致古河西系產生了局部彎曲的現象。通過對古河西的物質成分進行檢測發現,其中主要成分是沉積厚度在20000米的碎屑巖、碳酸鹽為主,同時其中還含有大量的中基性火山巖,這也是古河西系具有早古生代地層的標志之一。另外一些震旦亞代的碎屑巖和碳酸鹽及火山巖巖層也在其中。

          3. 古河西系之后構造體系及其復合現象分析

          3.1 祁呂賀蘭山字型前弧西翼褶帶

          祁呂賀蘭山字型西翼褶帶在古河西系之上復合,據研究發現,它可能始于泥盆紀,而其雛形形成于二迭、石炭紀時期,并在白堊紀發展成熟。祁呂賀蘭山字型西翼褶帶與東翼有一定相似的地方,其主要表現在兩者都是有一系列單一的弧形褶帶所構成的,且西翼從北到南可以分為敦煌――龍首山弧形褶帶、走廊南山弧形褶帶、托來山反S型褶帶、托來南山反S型褶帶以及拉脊山褶帶等。同時在各褶帶之間還存有玉門――酒泉――張掖、昌馬――黑河――門源、托來河――大通河、西寧等槽地。而祁呂賀蘭山字型西翼褶帶的總體走向由東往西依次為:北東東――東西――南東――南東東反S型,其反射弧主要是由三列向北突出的弧形褶帶所構成的,且越向北發展,其弧形的行跡約為清晰。祁呂系西翼北界主要是以它最北位置的弧形褶帶進行劃分的,其反射弧頂位于橋灣的北側,并與天山――陰山東西向復雜構造帶南段呈斜接和重接的關系。同時反射弧南部由于受到康藏系的影響,兩者之間的接線較為模糊,但是仍舊可以以海相二迭、三迭系的范圍來進行劃分,也就是以日月山經過托來山與阿爾金山進行連接。祁呂系西翼尤以反射弧對古河西西改造明顯,其北部地區的兩個弧形褶帶與古河西系由門源至肅南呈現一定的重接關系,之后有向北西方向不斷延伸,并逐漸偏東西移動,再往西由昌馬西方向南西方向移動,最終以40°~50°交角反切斷北向西的古河西系。而在敦煌――龍首山、走廊南山兩者弧形褶帶在之間,古河西系的中新生代大部分都被掩埋在了槽地之中。同時祁呂弧形西翼的東南段、門源――寶雞等低段也有一定的反射弧復合的現象存在,但是整體表現的并不明顯。祁呂系西翼褶帶與天水――寶雞帶、秦嶺――昆侖東西向復雜構造帶有重接關系,但是向東與東西向復雜構造帶逐漸產生分離,最終與北東東――被動向呂梁――恒山褶帶進行聯合形成向南突出的完整的山字型前弧。

          地質構造論文:不同地質構造煤層開采技術分析

          [摘 要]我國的地質地貌復雜,氣候類型多樣,因為我國的疆域遼闊跨越的經緯度都很大,地質構造復雜。然而我國的煤炭開采受到地質構造的影響較大。地質構造的復雜就要求在開采煤層的過程中要應對各種突發的地質狀況,并采取不同的應對措施。下面本文詳細描述幾種地質構造的形態,并結合實際的情況來闡述在煤層開采是怎樣避免陷落柱,巖漿侵入等不利的影響,并有針對性的分析其中的缺點和采取具體的措施。

          [關鍵詞]地質構造 煤層開采 技術分析

          地質構造的的類型有很多種,如斷裂構造、單斜構造、褶皺構造、破碎帶等。

          斷裂構造是指巖層在地殼發生運動時其連續性和完整性遭到破壞的而形成的地質形態。斷裂面兩側的巖層沒有發生明顯的被破壞的跡象被稱為裂隙。裂隙對煤層的開采的過程中有著直接的影響,對鉆研爆破,地下水的處理,以及燈板的管理都有著直接的影響。巖塊沿著破裂面有明顯的位移的斷裂構造稱為斷層。斷層面兩側的巖體稱為斷盤。當斷層面是傾斜的時候,則斷層面以上的部分為斷盤的上盤,以下的部分為斷盤的下盤。斷層面是垂直時是沒有上下盤之分,對于兩盤相對的上升或者是下降課分為上升盤和下降盤。在現實的地質構造中斷層可以分為正斷層、逆斷層和平推斷層。所謂正斷層是指上盤相對來說下降,下盤則反之;逆斷層指上盤相對的上升,下盤與之相反;平推斷層指斷層的兩個盤相對水平方向移動。根據斷層的組合形式不同可以構成多種地形,如地塹、階梯構造等多種形式。斷層在各礦區都有出現,其類型多種多樣,規模大小也是各種各樣。大斷層一般情況下落差高于50米;小斷層的落差一般小于20米。在煤礦的開采生產設計中斷層因其規模大小各異,種類繁多且分布廣泛對其影響是很大的。

          單斜構造是指巖層在一定范圍內其傾斜方向和傾角大體是一致的,則稱為單斜構造。它往往是褶皺巖層或其他構造形態的一部分。一個地區內的一系列巖層如向同一方向傾斜,其傾角也大致相同,則稱為單斜層或單斜構造。其傾角是煤層或者是巖層和水哦寧之間的較大的銳角夾角,一般來說傾角的大小直接決定著煤層的開采的難度大小,傾角越小開采就越容易,傾角越大開采就越難。根據傾角的大小可以將煤層劃分為急傾斜煤層、傾斜煤層以及換傾斜煤層。煤層或巖層與水平面相交線稱為走向線。在任何一個煤田中,在同一個煤層內的不同地點,煤層的地質構造的單斜構造傾角和走向一般是不會發生太大的變化,或者變化也是很微小的,當然也有例外畢竟地質構造復雜無比什么情況都有可能。

          褶皺構造是指巖層或煤層因在構造運動的作用下而變形,形成的一系列連續彎曲。巖層或煤層的連續完整性未遭到破壞,是巖石塑性變形的表現。對于煤層或者巖層向上突起的地方被稱為背斜,向下凹陷的地方是向斜。在自然地形中背斜和向斜一般是連接在一起的。

          但是煤層的開采條件不只是這些,煤層的厚度、結構等變化是影響采煤方法選擇、采區布置以及礦井生產能力的主要因素。煤層的產狀對煤礦的設計、建設和生產起著重要的影響因素,可以根據這些條件擬定煤層開采方案和選擇開采的方法。煤層產狀平緩、走向和傾向方向狀況變化較小這個可以考慮設計采用大型綜合機械化礦井開采,比如傾角較小的褶皺構造地帶;當煤層的傾角較大,煤層褶皺緊密或者斷裂構造的情況,這會給煤層的開采帶來很大的困難和阻礙,采煤的機械受到限制生產能力很難提高,一般這樣的構造地帶的煤層宜設計中、小型礦井,根據煤層和巖層的復雜程度可以將井田構造劃分為簡單、中等、復雜和極復雜四種類型。

          評價煤層的地質條件,預測煤層開采的時候可能會出現的狀況和產生的后果,以便于合理的選擇煤層的開采有利的地區,或者是提出合理科學的不良地質條件的解決方案,保障煤礦的合理設計,順利施工生產。對工程施工方式和效果能夠產生明顯的影響主要的是取決于嚴實和土層的性質。為了保障礦井安全并且經濟的通過表土層,必須清楚表層土的性質,選擇合理科學的施工方法。如果是穩定的表層土可以先挖掘隨后進行支護這種傳統的施工方法;但是如果表層土不穩定在采煤的過程中要先進性支護然后進行挖掘,或者是采取特殊的施工工藝。

          煤礦開采的過程中瓦斯是最為要注意的氣體,瓦斯是在煤炭開采的過程中產生的,主要是煤層和巖層中涌出的氣體。瓦斯在達到一定濃度時遇到火很容易發生爆炸,對人和煤礦安全生產都會帶來極大的危害。在資源勘探時是無法能夠的測定煤層在開采過程中瓦斯的相對涌出的量,只能在一定程度上評價煤層中瓦斯的含量,并且對將來瓦斯級別進行估計和評測從而確定瓦斯的等級。除此之外煤塵也是引起爆炸的一個主要原因,煤塵是煤炭開采過程中所產生的煤的微粒。煤的揮發分越高煤塵爆炸的可能就會越大。所以煤炭開采的過程中特別是爆炸性危險的礦井,一定要嚴格的控制風速,防止煤塵飛揚。在《煤礦安全規程》上明確規定:查地質報告,必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定資料,以利于礦井的設計與建設。

          煤層的開采其受到的影響因素有很多,工程地質條件、水文地質條件、地溫地質條件、煤層的厚度、煤層的構造。煤層的發育穩定程度、人為安全因素等等,所以煤層開采要嚴格進行勘測和評估,進行科學的預測和合理的適當的影響度發展分析,包括事故發生后及時時間的處理方法和準備工作,做到防患于未然。從而保障工作人員的安全和煤礦安全生產。

          作者簡介

          栗占有(1963-),男(漢族),河南省登封市大金店人,大專,工程師,國家注冊安全工程師,主要研究方向:采礦地質。

          地質構造論文:頁巖氣地質構造特性與分析

          [摘 要]頁巖氣是一種非常規天然氣資源,吉林油田松原采氣廠所在區域有相當的頁巖氣儲量,為有效開發頁巖氣等天然氣資源,需要對其基本分布情況進行分析,并結合地質資料和測井資料等對儲層物性、孔隙結構和滲流機理等地質構造特性進行探究。

          [關鍵詞]頁巖氣;天然氣;儲層物性;孔隙結構

          頁巖氣作為一種非常規的天然氣資源,主要是以游離、吸附狀態分布于地下,我國具有相當大的資源儲量,吉林油田所在的松遼盆地區域陸相沉積盆地的頁巖地層中蘊含著豐富的頁巖氣資源。頁巖氣藏一般孔隙度、滲透率低,在地質構造上具有鮮明的特點,造成其在解吸和吸附特征上與常規天然氣和致密砂巖氣多流、多尺度滲流特性具有明顯的區別。所以,需要對頁巖氣資源分布情況進行一定的把握,并結合天然氣開發實際,對頁巖氣地質構造特性進行分析,并結合不同顆粒尺寸頁巖氣的滲流情況,對頁巖氣開發條件進行地研究,從而為下步頁巖氣的勘探開發創造條件。

          1 吉林油田頁巖氣資源特征

          1.1 吉林油田頁巖氣資源狀況

          吉林油田在長嶺、農安等氣田區塊都發現了頁巖氣資源,在青山口組和嫩江組等白堊系地層廣泛分布頁巖氣資源,其中青山口組頁巖氣資源厚度大、儲層穩定,而嫩江組頁巖氣分布范圍廣,青山口一段頁巖氣質量較高,含油氣資源量多。青山口組頁巖氣平均厚度在5米左右,位于松原市附近的中央拗陷區厚度較大,可達40米左右,西部斜坡區不發育頁巖氣資源。嫩江組一段頁巖氣發育在地層中部,頁理發育較好;嫩江組二段在底部一般發育2到3個儲層,西部斜坡區不發育,中央拗陷區發育厚度較大,可達3-10米,東南隆起區厚度達3-4米,由于嫩江組二段存在剝蝕作用,導致地層大面積缺失。

          1.2 吉林油田地質構造和物化特征

          青山口組廣泛分布深湖和半深湖相,總體埋藏較深,在沉積環境和沉積中心的控制下分布穩定,但是在東南隆起帶埋藏淺,且在剝蝕作用較大的區域存在部分出露現象,比如在登婁庫區塊北部高點存在局部出露,露頭埋藏深度達到5-20米。嫩江組東南隆起帶和南部埋藏較淺,一般在10-400米之間,在西部和北部埋藏深度較深,頁巖氣層產狀與地層產狀一致。

          頁巖氣一般呈現灰色或灰褐色,具有泥質結構和貝殼狀斷口,致密塊狀或平行層理構造,火燒會冒煙,并伴有濃烈的瀝青味。

          1.3 成礦規律及頁巖氣分布

          在松遼盆地地質發育中,伴隨著長期的地質沉積過程,造成整體沉降,使湖侵面積增大,構造強烈時期層序發育為湖侵域,構造微弱時期發育為低位域。在地質沉積過程中,溫暖濕潤的環境使湖泊生產力增加,為頁巖氣生成提供了豐富的有機質。全球海平面上升導致湖海產生溝通,頁巖氣廣泛發育于湖侵域,半深湖和深湖相帶成為頁巖氣的有利形成區域,青山口組中央拗陷區是最有利發育地位;嫩江組時期,湖盆面積較大,頁巖氣在中央拗陷區、東南隆起帶廣泛發育。

          2 吉林油田頁巖氣儲層構造、孔滲特征和滲流機理分析

          2.1 儲層構造特征分析

          一是儲滲結構特征。頁巖儲層主要以天然裂縫和基質孔隙為儲滲空間,后者又可細分為微裂隙、溶蝕孔、有機質生烴形成的微孔隙和殘余原生孔隙等。微裂縫在為頁巖氣提供儲滲空間的同時,還有利于吸收天然氣的解析,成為頁巖氣運移和開采的通道,同時,與大型斷裂連通的微裂縫不利于頁巖氣保存,地下水也會通過裂縫進入儲層,導致開采中見水早、含水上升快,不利于長期開采。

          二是物性特征。低孔、較致密和特低滲是頁巖氣儲層的重要物性特征,同時,頁巖氣儲層吸附氣的含量受到黏土礦物含量的影響,特別是伊利石對吸附氣體影響嚴重,黏土中碳酸鹽、硅質等脆性礦物導致頁巖氣儲層產生大量天然裂縫,對儲層的壓裂改造造成重要影響。

          2.2 孔滲結構特征分析

          一是頁巖孔隙系統結構。儲層的孔滲結構是氣田地質構造的組成部分之一,頁巖孔隙系統是頁巖氣系統的重要參數,頁巖天然氣儲層的滲透率低,孔隙度介于2%到15%之間,吉林油田頁巖氣地質構造孔隙結構主要由天然裂縫、水力壓裂裂縫、有機質和非有機質四種孔隙介質構成,孔隙結構主要包括微米尺度孔隙和納米尺度孔隙。

          二是頁巖滲透率特征。在氣藏資源開采中,氣體運移能力是其重要概念和表征量,影響頁巖氣的開采效率,頁巖氣資源滲透率處于納米數量級,對頁巖氣滲透率測量造成了困難,存在測量時間長、結果性低等問題。

          2.3 吉林油田頁巖氣滲流機理

          頁巖氣受到儲層結構、孔滲結構和成礦規律等影響,在氣藏開采中主要經過三個過程:一是氣井鉆井完成后,地層中壓力下降,頁巖氣儲層表面吸附的氣體在壓降作用下脫離巖層表面,產生解析與裂縫中存在的游離氣體形成混合氣。二是高濃度區域的游離頁巖氣因濃度差作用,向低濃度區域流動,形成天然氣擴散,由于頁巖氣儲層的地質構造決定了其滲透性低、孔隙度小,導致擴散以分子擴散、表面擴散為主,擴散過程伴隨濃度變化始終,直至氣井中濃度一致。三是在頁巖氣儲層中氣滲性低,而在氣井井通中滲透性較高,所以會在氣井井筒和儲層裂縫中產生流動勢,在流動勢作用下頁巖氣由裂縫和孔隙流向氣井井筒,更加有利于開采。

          基于吉林油田頁巖氣等特殊天然氣資源的地質構造、儲層物性和孔滲結構特征分析,結合天然氣勘探開發已具備的經驗,在下步的頁巖氣資源開采中,首先要采集具備代表性的頁巖氣樣品進行物性分析,收集儲層豐富區塊的地層特點,在橫向和縱向上進行頁巖氣展布特征和分布范圍分析,并研究相應的勘探開發參數,為下步進行頁巖氣開采打下基礎。

          3 結論

          綜上所述,吉林油田長嶺、農安氣田區域廣泛分布頁巖氣資源,雖然現在仍未進行有效開發,但對資源分布狀況進行把握,對儲層地質構造和物性特征進行簡要分析,可以更加深入的了解區域開發條件,為下步勘探開發奠定堅實的基礎。

          地質構造論文:論煤礦地質構造情況對安全生產的影響

          [摘 要]煤炭作為我國社會主義現代化經濟建設的主要能源之一,在我國的經濟建設與人民日常生活中都占據著十分重要的地位和作用。因此,對于其地質結構的研究與勘查是十分有必要的。隨著礦井開采的不斷深入,井下地質構造(斷層、陷落柱)對生產的影響日趨嚴重,如何能安全順利高效地通過地質構造,將影響降低到最小,需要從多方面入手,采取科學合理的措施,嚴格執行相關注意事項,這是確保安全有序作業的基礎和保障。

          [關鍵詞]地質構造;煤與瓦斯突出;出水機理;安全回采率

          1 引言

          地質構造主要通過影響煤層中瓦斯的保存條件和軟分層的發育來控制煤與瓦斯突出發生的條件。在煤炭形成的漫長地質時期,煤層受到沉積作用、煤化作用和構造運動等影響,在煤體內部產生大量的裂隙、孔隙、褶皺和斷層等構造類型。煤層的自燃主要經過氧化放熱、蓄熱散熱和蔓延擴展等環節,裂隙、孔隙、褶皺和斷層通過影響各個環節的發展,從而影響煤層的自燃。構造應力是控制礦區采動損害的一個不容忽視的因素。

          2 地質構造對煤礦生產安全的主要威脅

          (一)礦井水災與地質構造的關系

          地質構造是導致出水事故的關鍵,加強地質構造分析預測及防治措施落實,提高安全回采率,有利于延長礦井的生產年限,這對煤炭資源日益枯竭,剩余儲量受水威脅嚴重的煤礦區來說尤其重要。煤礦采煤工作面地質構造主要包括斷層、陷落柱、巖漿巖侵入體、不良封閉鉆孔等,很多的災害性突水都是源于這些地質構造。研究分析礦井出水的條件,關鍵是弄清各種不同形態的地質構造在井下出水所起的作用,掌握其規律,做到防患于未然。總結近年來煤礦水害發生的基本規律,我們可以得出以下結論:

          1、在礦井水害發生位置方面,主要發生在礦井掘進巷道的迎頭,由于掘進過程中遇到地質構造(掘進前未探知)造成不同水源的水突入礦井。

          2、采煤工作面突水,主要是回采過程中遇到工作面內部地質構造 (陷落柱、封閉不良鉆孔等)和頂底板采礦擾動誘發的導水破裂帶導通不同水源水突人礦井。

          (二)瓦斯事故與地質構造的關系

          煤與瓦斯突出常發生在地質構造破壞地帶已為大量實踐所證實,煤與瓦斯突出的危險性與地質構造復雜程度有密切關系。地質觀察及研究表明,礦區構造特征控制煤與瓦斯突出的分布,構造的分級、分區和分帶造成煤與瓦斯突出分布的不均衡。

          (三)采煤沉陷

          采煤沉陷是我國煤炭礦區現存的較大安全隱患之一,如果不能對其進行有效的管理和控制,就難以保障煤炭開采工作的安全、穩定、有序進行,甚至有可能造成大規模的人員傷亡,對于社會的安定也會造成一定程度的影響。

          煤礦區地質構造的不同是引起采煤沉陷事故發生的根本原因之一,不同的地質構造其巖石組成成分、硬度、強度都有很大的差異,因此,引發采煤沉陷的幾率也有所區別。

          針對這一主要原因,在煤礦區設立時就要可采取如下措施:1、煤炭礦區管理人員和技術人員要對礦區實地情況進行系統、科學的研究與勘查;2、逐步制定一套或多套詳盡、合理、科學的煤炭開采計劃和開采組織形式;3、在煤炭開采中一定要盡量避開較易發生采煤沉陷的地區。

          3 構造應力對礦區采動損害的影響

          礦區采動損害,是因煤炭井工開采對覆巖和地表地質環境造成的損害。從構造地質學的觀點來看,礦區采動損害是在地殼構造運動產生的應力作用、巖體本身重力以及地下開采活動聯合影響下發生的主采煤層上覆巖、土體的一種特殊的表生構造現象。

          對于一個具體的煤礦區來說,要么處于擠壓構造應力場,要么處于拉張構造應力場。擠壓與拉張是煤礦區常見的兩種最基本的構造應力狀態。

          由于構造應力的作用,可以改變采動影響下的巖層移動方向和移動量的大小,同時也影響井下巷道的變形破壞模式。如果煤礦區處于擠壓構造應力場中,在煤層未開采之前,側向擠壓應力早己存在,它使煤層覆巖有向上彎曲的趨勢;在煤層被采出后,覆巖重力首先克服側向力造成的向上的彎矩,剩余的垂向力才引起煤層頂板向下彎曲變形。同時,由于側向擠壓構造應力的存在,使巖體所受圍壓升高,必將使巖體的力學強度增加,從而減小煤層開采對覆巖的損害。

          另一方面,由于巖石的抗拉強度低,在受拉張應力作用后,很容易產生張節理,使巖層的連續性遭到破壞,失去內聚力;拉張應力的作用可以抵消一部分因重力作用在巖層中產生的水平關聯應力,從而使巖塊受到的側向夾持力減小甚至消失,很容易在重力作用下失穩沉降,即使拉張應力不足以使巖層破斷,也會使巖體的圍壓降低,從而導致巖體強度的下降。為了保護煤礦區地質環境,煤炭資源開發活動必須要有一個度,要把開采強度限制在煤礦區地質環境可以承受的范圍之內。

          4 提高煤炭礦井開采的利用率,回收率

          隨著開采水平的延深,煤層產狀及地質構造發生了很大的變化,地質構造非常復雜,所以對煤的有效開采與回收也變得困難起來,如何提高煤炭礦井開采的利用率,回收率,提高經濟效益是我們當前礦業工作的一個重要挑戰,面對這一挑戰,我們提出了以下應對辦法:1、進行補充礦井地質勘探、巷探,調查研究煤系地層中伴生礦產的儲存情況和能利用價值;2、計算和核實礦井儲量,掌握儲量動態,提高儲量級別,設法擴大礦井儲量,及時提出合理開采和利用煤炭資源的意見;3、研究地質構造、煤層和煤質的變化規律;4、長期堅持井下現場觀測收集掌握及時手資料。對煤系地層觀測時,對一切穿過煤系地層的井巷均應逐層觀測其巖性特征和厚度,對煤層、標志層和煤層頂底板需做重點觀測。

          對煤層觀測時不論是否可采,都必須進行觀測和描述。嚴格按照以上應對辦法才能有效的判斷出斷層的構造形態及分布規律和發展方向,減少煤炭資源的丟失,提高煤炭的回收率。

          5 結論

          在煤礦的開采活動中,探明地質構造的類型和規模是保障安全生產的及時步。時刻注意地質構造的變化,預防煤礦重大事故的發生。關于地質構造對煤礦安全生產的研究,今后將主要集中在以下幾個方面:地質構造對煤與瓦斯突出影響的定量化分析;地質構造對煤層自燃的定量化分析;地質構造對礦區采動損害的定量化分析。

          地質構造論文:試述地質構造的主要形式及對礦山工程的影響

          【摘要】地質構造是指組成地殼的巖層和巖體在內、外動力地質作用下發生的變形變位,從而形成諸如褶皺、節理、斷層以及其他各種面狀和線狀構造等組成的地殼巖層和巖體。礦山工程是指在礦山進行礦產資源開采作業的工程。本文主要是針對礦山工程中的沉積巖、巖漿巖以及變質巖等巖石的構造特點,以及主要地質構造形式對礦山工程建設產生的影響,進行闡述和分析。

          【關鍵詞】地質構造;形式;礦山工程;影響

          1、前言

          礦山工程在建設過程中容易受到多種因素的影響,其中地層巖性、地質構造對礦山工程建設的影響最為明顯。尤其是在不同形式的地質構造都會對礦山工程中的建設工作產生不同的影響,因此針對地質構造形式的研究對保障礦山工程安全生產有著重要作用,這對解決礦山工程建設中的安全隱患等問題有著重要的現實意義。在礦山工程建設過程中建設單位通過對地質構造的深入研究,可以保障充分利用地質構造中的構造優勢,避開地質構造中的劣勢,從而保障礦山工程建設的順利進行。

          2、礦山工程中主要巖石分類與構造特點分析

          2.1沉積巖的構造特點

          礦山工程中需要面對多種類型的巖石,沉積巖就是礦山工程中常見的巖石之一,常見的沉積巖一般都是以層狀分布為主要形式,而且沉積巖受到其自身特性影響具備良好的層理性。常見的沉積巖,有直徑大于3毫米的礫和磨圓的卵石及被其它物質膠結而形成的礫巖,由2毫米到0.05毫米直徑的砂粒膠結而成的砂巖,由顆粒細小的粘土礦物組成的頁巖,由方解石為其主要成分、硬度不大的石灰巖等。正常情況下機械性沉積巖主要包括膠結成分與顆粒成分,膠結成分主要是由鈣、鐵、硅以及泥等物質構成,其中硅質和鐵質膠結的巖石較為堅硬,且不容易發生變形,而鈣質膠結則會使巖石容易出現溶解,泥質膠結的巖石在遇到水的時候會出現軟化的現象,因此,不同成分的沉積巖具有不同的特性。目前在沉積巖中所含有的礦產,約占全部世界礦產蘊藏量的80%,是礦山工程建設過程中主要研究對象。

          2.2變質巖的構造特點

          變質巖是礦山工程中較為常見的巖石種類之一,是由巖漿巖、沉積巖甚至變質巖在地殼中受到高溫、高壓及化學活動性流體的影響下發生變質而形成的巖石,在礦物成份、結構構造上具有變質過程中產生的特征,也常常殘留有原巖的某些特點,變質巖的物理力學性質不僅與原巖的性質有關,而且與變質作用的性質及變質程度有關。變質巖由于其成分上有較大的區別,這也就導致不同種類的變質巖變質程度也有深淺的區別,而這也直接導致巖石的巖性等方面也具有較大的區別。在礦山工程中常見的變質巖的穩定性相對較差,根據其變質環境的不同可以對其進行以下劃分,石英巖石、大理巖石、板巖等,而且不同種類的變質巖排列結構也存在很大的差異性。

          2.3巖漿巖的構造特點

          巖漿巖(又名火成巖)是指巖漿冷卻后(地殼里噴出的巖漿,或者被融化的現存巖石),成形的一種巖石。常見的巖漿巖有花崗巖、安山巖及玄武巖等。一般來說,巖漿巖易出現于板塊交界地帶的火山區。它們的特點通常是一個具體構造環境的典型,可以研究板塊構造,在一些罕見情況下,它會含有重要礦物,例如花崗巖中可能有鎢,錫和鈾。礦山工程中常見巖漿巖的分類較為簡單,主要可以根據其成分將巖漿巖劃分為侵入巖和火山巖,但是礦山工程中常見巖漿巖的結構及其礦物組成卻是相對較為復雜,如果是深層的侵入巖則其巖石的體積相對較大,巖石內部結晶較為均勻。而火山巖卻和侵入巖存在較大的本質區別,因為火山巖的成分中一般都含有不同程度的凝灰,而且火山巖間層之間還存在有很多不規則的結構,巖漿巖在學界一直被認為是均質巖石,所以常見的巖漿巖物理力學的指標相對較好。

          3、地質構造的主要形式對礦山工程的影響

          3.1背斜構造對礦山工程的影響

          背斜構造外形上一般是向上突出的彎曲,巖層自中心向外傾斜,核部是老巖層,兩翼是新巖層(這一點是其與向斜的根本區別)。礦山工程領域中背斜的頂部在實際上容易受到張力的作用,將會導致巖石較為脆弱,容易破碎的巖層是便于礦山開采工作進行,由于背斜巖層向上拱起,且油、氣的密度比水小,所以背斜常是良好的儲油、氣構造。同時建設單位還可以通過對背斜進行研究來確定鉆井位置,這對減少礦山工程中的資源消耗有著重要的意義。

          3.2向斜構造對礦山工程的影響

          向斜構造屬于褶曲構造的基本形態之一,與背斜相對。其兩翼指向上方,中央向下屈曲,褶彎內之巖層,愈往中央,愈為年輕。在地形的原始形態中向斜往往會使其形成谷地,但是由于向斜巖層槽部在實際上容易受到擠壓,這便使其物質堅硬且不容易被侵蝕,經過自然界長時間的侵蝕后會使向斜地層形成山嶺地貌。由于向斜巖層底部巖石容易接受沉積但是卻不容易被腐蝕,巖性相對較為堅硬,在礦山工程建設過程中向斜構造具備良好的儲水構造,建設單位可以在向斜構造處尋找水源,為礦山工程提供豐富的水資源。因為向斜巖層向上彎曲,受力集中于中心,同一平面上各點受力不均勻,不宜修建鐵路、隧道等工程。

          3.3斷層構造對礦山工程的影響

          斷層地質構造主要是指巖體在受力作用下出現了斷裂,從而導致兩側的巖體沿著斷裂面發生十分明顯位移的斷裂構造,斷層的大小是與巖體受力作用的大小有所區別,規模大小不等,大者沿走向延伸數百千米,常由許多斷層組成,可稱為斷裂帶。斷層破壞了巖石的連續完整性,對巖石的穩定還明顯受到構造作用的強烈程度影響,隨著地質構造作用的加強,斷層泥、糜棱巖進一步發育,其穩定性更差,此外斷層的寬度、傾角破碎程度對巖體的穩定性也有極大的影響,近于直立的斷層就容易使采空區垮塌,破碎帶越寬其穩定性就越差,從而影響工程的穩定性,與工程建設有著密切的聯系。斷裂性質的不同具有顯著的差異,壓性斷層因受到較大壓應力作用,內部充填結構致密的斷層泥、糜棱巖,地表降水不易滲入,相對而言在雨季安全性較好,其傾角一般較緩,產生垮塌的可能性小。張性斷層則相反,一般來說,張性斷層引起兩盤巖層產生層間錯動的規模很小,結構松散的碎裂隙巖、斷層泥不發育,其穩定性差。通常情況下礦山工程線路垂直通過斷層比順著斷層方向通過受的危害小。

          3.4其它地質構造形式對礦山工程的影響

          另外對礦山工程建設有影響的還有節理構造,就是巖石受力而出現的裂隙,但裂開面的兩側沒有發生明顯的(眼睛能看清楚的)位移,是地殼上部巖石中最廣泛發育的一種斷裂構造。根據力學性質又可分張節理和剪切節理。前者即巖石受張應力形成的裂隙,后者即巖石受切應力形成的裂隙。沿較大切應力方向發育的細而密集的剪切節理,稱為“劈理”。在地殼中,節理常作為礦液的流動通道和停積場所,直接控制著脈狀金屬礦床的分布,也是石油、天然氣和地下水的運移通道和儲聚場所。但節理過多發育會影響到水的滲漏和巖體的不穩定,給水庫和大壩或大型建筑帶來隱患,在石灰巖地區,節理和水溶作用形成喀斯特。

          4、結語

          礦山地質構造主要有褶皺、斷層、節理等類型,地質構造對于礦山工程的安全具有很大影響。所以在進行礦山工程建設過程中,建設單位要科學、合理、系統的對地質構造進行分析和研究,充分利用所處地區地質構造中的優勢,在避免地質構造形式對礦山工程帶來不良影響的同時,可以確保礦山工程建設的安全性與合理性,這對提高礦山工程的建設效率、減少成本投入等方面有著重要作用。

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