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地质构造论文:小议地质构造对瓦斯产生的影响及防治措施
小议地质构造对瓦斯产生的影响及防治措施
1引言
瓦斯是一种无色、无味,易燃易爆的气体。一般来说,如果瓦斯在空气中的含量过大,就会降低空气中的氧气的含量,人员呼吸后会缺氧,从而发生窒息的人身伤亡事故。瓦斯在空气中含量如果达到5—16%,氧含量超过12%,遇到高温热源或明火时,瓦斯就会发生瓦斯爆炸。所以,瓦斯被称为煤矿安全的“及时杀手”。
2地质构造对瓦斯产生的影响
地质构造对瓦斯的影响很大,它可以使瓦斯的分布不均衡,也可以形成瓦斯储存或排放的有利条件。不同力学性质、不同部位和不同封闭情况的地质构造,会形成不同的瓦斯储存条件。
2.1断裂构造与瓦斯的联系
断裂构造可能会破坏煤层的完整性,从而使煤层瓦斯的运移发生变化。有的断层对瓦斯的排放有利,有的断层却对瓦斯排放逸散起屏障和抑制的作用。假如,煤层被断层断开后与另一盘断层接触,如果该岩层透气性好,那么则有利于瓦斯的排放。与此同时同时,断层带的特征、填充情况、紧闭程度及裂隙发育情况等因素,都对断层的封闭性或开放性有着一定的影响。除此之外,断层的空间方位也影响着瓦斯的逸散或保存。一般来说,走向断层会阻隔瓦斯沿煤层倾斜方向的逸散,而倾向和斜交断层,则会把煤层切割成互不联系的块体。
2.2褶皱构造对瓦斯的影响
褶皱的类型、复杂程度和封闭情况都对瓦斯赋存有着一定的影响。假如煤层顶板岩石的透气性差,当其结构受到构造破坏时,产生背斜,那么就是良好的储气构造,有利于瓦斯的储存,背斜轴部的瓦斯也会相对的聚集;在向斜盆地,顶板封闭条件良好的矿区,沿垂直地层方向的瓦斯,大部分只能沿两翼流向地表;但是在含煤地层暴露面积大的盆地边缘,则对于瓦斯的排放有利。如果褶皱紧闭,那么这一地区通常瓦斯含量较高,也对瓦斯的聚集和保存有利。
2.3煤层埋藏深度对瓦斯的影响
煤层瓦斯的含量、瓦斯压力和瓦斯涌出量,在瓦斯风化带以下,都与煤层得埋藏深度有关。一般来说,煤层中的瓦斯压力与瓦斯的埋藏深度成正比。并且随着煤与岩石中游离瓦斯含量所占的比例的增大,瓦斯压力也会相应的增加,同时煤中的吸附瓦斯也会逐渐趋于饱和。煤层中瓦斯的含量也会在一定深度范围内,随着埋藏深度的增大而增加;而当埋藏深度超过这一范围继续增大时,其增加幅度将会变慢。
2.4地下水活动对瓦斯的影响
瓦斯与地下水共同存在于围岩及煤层之中,所以瓦斯的赋存和运移都与煤岩层的裂隙通道及孔隙有关。地下水的运移能驱动瓦斯在裂隙和孔隙中运移,又能把溶解于水中的瓦斯通过流动而带走。瓦斯在水中的溶解率尽管只有1%-4%,但在地下水流动活跃的地方,水依然能把大量的瓦斯从煤层中带走,从而减少煤层中瓦斯的含量。与此同时,水附着在孔隙裂隙表面,还能降低煤对瓦斯的吸附能力。所以,地下水的活动对瓦斯的逸散有利。瓦斯与水共同占有的空间是有限的同时也是互补的,这种关系表现为,地下瓦斯量大的地区,水则相对较少,反之亦然。
2.5岩浆活动对瓦斯的影响
岩浆活动对瓦斯的赋存既有生成又有保存作用,一定条件下,还会增加瓦斯逸散的可能。所以总的来说,煤层被岩浆侵入有利于瓦斯的生成和保存,特别是沿煤层侵入
的岩床,对瓦斯赋存和煤与瓦斯影响特别显著;一方面,煤层与岩浆接触产生变质,从而进生成瓦斯;另一方面,岩床处在煤层的顶板部位,封闭了瓦斯排放的路径;此外,煤层受力而导致揉搓粉碎,也会造成煤结构的破坏。
3瓦斯的防治措施
3.1严禁火源的进入
要防止瓦斯造成灾难,首要问题就是防火,那么也就不能有任何可点火的物品进入井内,同时也要禁止明火明电照明,穿化纤材料的衣服;在距离井口房、抽风机房20米以内,要严禁烟火;井下的取暖,要禁止生火和用灯炮、电炉等。
其次要通过杜绝电气火源来加强电气设备的管理。定期的检测、维护和保养设备,不使用国家明令淘汰的机电设备,确保设备完好,可以正常工作;如果需要进行井下撤迁、检修机电设备,那么一定要停电,不允许带电作业。
另外,矿井开矿要使用符合安全等级的爆破物品,采用正确放炮方法;严格放炮制度,确保放炮器和放炮母线不会意外失爆;放炮使用的水泡泥,封泥长度要达到规定的要求;禁止使用明火放炮(例如动力线或矿灯等明电等),严格执行“一炮三检”、严禁采用反向爆破。对于进入矿井下的通讯线路等架空线,必须在入井处装设熔断器和避雷装置。并且由地面直接入井的轨道,其架空引入的管路,都至少要有两处集中接地。
3.2防止瓦斯积聚
防止瓦斯的积聚,要选择良好的并通风系统,加强通风管理,使通风稳定并且连续,只有这样才能将瓦斯及时的冲淡并排出,才能使矿井工作面和生产井巷中的瓦斯浓度降低,符合要求。
防止瓦斯的积聚,还要及时的处理局部积存的瓦斯。顶板冒落的空洞、回采工作面上的隅角及采空区边界处、低风速的顶板附近、停风的盲巷及采煤机附近,是生产过程中国易于积存瓦斯的地点。在这些容易产生瓦斯的部位,要正确及时处理积存的瓦斯,这样才能预防发生瓦斯爆炸事故、使采矿工作安全顺利的进行。防止瓦斯积聚的一般方法是:将顶板空洞或盲巷内积存的瓦斯封闭隔绝,以便在必要时应,按需抽放;此外就是向瓦斯积存的部位提高风速或加大供风量,从而将瓦斯冲淡排出。
3.3局部通风管理的加强
矿井要安设风扇,局部地方采用通风机(如井下巷道,山洞开采等)。其安装一定要在进风巷道当中,其距离回风口应该大于十米,并且应指定专人负责及其管理工作,杜绝随意停开风机,并应保持通风机经常运转。巷道全负压供风量,必须要大于局扇吸风量的1/3,并且保持稳定,避免产生循环风;风筒正常工作时,距工作面的距离至少要超过5m,并保障工作面有足够风量。如果采用的是,那么风机必须装设闭锁装置。不得对临时停工的地点停风,否则必须切断电源,设置栅栏,并设置警标。矿井要采取分区通风的通风方法,杜绝串联通风,同时要爱护和使用好防爆水袋。
4结语
矿井的瓦斯是矿井安全生产的巨大威胁,小小的隐患也会引起严重的后果,所以在矿井的瓦斯防治工作当中,一定要认真细致的进行每项工作,争取把问题消灭在萌芽状态,从而保障工人的生命和矿井的财产安全。
地质构造论文:地质构造对矿井生产的影响研究
地质构造对矿井生产的影响研究
梨树煤矿是一座有着多年开采历史、综合采煤机械化程度较高的高产高效矿井,随着矿井建设向深部和边界地区的发展,地质构造对生产的影响逐年加大,如何保持矿井稳定、可持续性发展,是地质工作者首要研究的问题之一。
1.矿井地质条件简述
梨树煤矿矿区内地质及水文地质构造复杂,断层、褶皱发育。依据《矿井地质规程》中矿井地质条件分类标准,地质构造程度属于复杂。
2.影响矿井生产的地质因素
2.1地质构造复杂化
近年来为保持矿井一定生产规模及较好的经济效益,生产采区逐渐向矿井深部和边界地区延伸,由于新采区大多靠近井田边界,工作面距冲积层或边界大断层较近,地质构造逐渐复杂化。从采区开掘揭露情况看,采区地质条件明显趋于复杂,相继揭露较大断层多条,并在采区揭露了该矿的第二个陷落柱。
2.2地质勘探控制程度的影响
井田深部和边界地区是以往矿井生产中尽量避开的地区,很少进行过比较详细的补充勘探,对这些地区的地质构造研究较少,普遍存在勘探程度偏低的现象。
2.3综采工艺特性的影响
综采设备具有“大、多、重”特点,一旦遇到地质构造,拆装转移非常困难,搬家、倒面费时较长。综采设备较差的适应性增大了地质因素对生产的影响。
2.4采煤队伍建设的影响
梨树煤矿目前的采煤队伍担负的产量任务比以前大大增加,工作面一旦遇到较大地质构造,就会对产量造成重大影响,甚至危及全矿产量计划和经营指标。这种集中生产模式使得地质构造对产量的影响比重大大增加。
2.5地质构造超前探测的方法、手段的影响
矿井地质工作是煤炭生产过程中的一项重要的基础性技术工作。多年来地质工作的方式方法没有很大的变化,仍然是以分析研究为主,缺乏技术手段方法的应用,查明构造的精度、速度不能满足高产高效生产的要求。
近几年矿井生产中引进了地面三维地震、工作面坑透、直流电法等技术,但这些手段多是定性解释,精度很难达到高要求。如坑透必须在工作面形成之后方可进行,存在滞后性;电法超前探测存在超前距离小、度低的弊病;三维地震技术对落差小于5m的断层和直径小于30m的陷落柱较难分辨等。
3.矿井生产的地质保障对策
3.1树立超前探测的原则
地质工作是煤炭技术的基础工作,要始终坚持地质构造超前查明的工作思路,根据矿井生产计划,超前安排地质工作。只有超前探明矿井的各种地质构造,才能做到采区、工作面设计的有的放矢。所以矿井建设中必须加大超前投入力度,在政策和资金使用上应给予一定的倾斜。
3.2加大综合地质勘探,积极采用新技术
有效的地质勘探手段是保障地质资料获得和资料精度的重要途径。及时,新开采区,地质钻探工作必须到位,钻孔密度、等级等必须达到有关要求,构造及煤层控制程度必须满足高产高效的要求。第二,积极运用三维地震勘探技术,要基本查明直径大于30m以上陷落柱、落差5m以上的断层及煤层露头区,率不低于70%。第三,作好巷道掘进过程中的超前物探工作,如电法超前、tsp超前探测等。第四,加大工作面无线电坑透工作力度,保障工作面电透率达到。第五,井下钻探技术
的应用要及时。第六,积极采用井下物探新技术,如近几年发展较快的井下瞬变电磁、音频电透视等。
3.3优化采区、工作面设计,减少地质构造影响
采区和工作面设计前认真分析地质条件的特点和地质资料的程度,可有效避让地质构造对工作面开采的影响。其一,工作面及采区巷道尽量沿断层走向展布,以减少断层的影响。其二,合理布置工作面尺寸,加大地质与设计部门的联系,并根据采掘揭露的构造变化及时修改设计。其三,加大周围已采工作面的采后地质总结,充分分析断层、褶皱等构造的演变规律及延伸趋势,从而对新开采区及工作面的构造情况进行超前预测,指导采区及工作面的设计。其四,对构造相对复杂及断层密集地区可采用小面或放顶煤面设计,有效减小构造的影响。
3.4合理选择采掘设备
根据不同的地质条件,选用不同的采掘设备,加大采掘设备适应复杂构造的能力,从而达到高产高效的目的。比如梨树煤矿5#煤是稳定的中厚煤层,目前开采的煤层厚度在1.3~1.8m之间,5705、5515工作面掘进中需要破煤层底板,经过考察引进了半煤岩掘进机,大大提高了巷道的掘进速度,同时购买了轻型薄煤综采设备,有效提升了复杂构造下薄煤开采的机动性。
3.5加强技术与生产单位的联系合作
地质技术人员要加强与生产单位的联系合作,不断地跟踪构造变化情况,及时向调度室和生产单位提供剖面图及预测资料指导生产。生产单位要认真研究过构造的施工措施,确保各项技术措施落实到位,力求作到“及时、、严密、到位”,保障采掘工作连续高速推进。
4.矿井地质工作程序优化
(1)新开采区设计前必须进行地面钻探、三维地震、地面电法等勘探工作,以便获得详细的地质基础资料。
(2)地质资料的综合分析。利用地面钻探、物探结果,结合附近采区、工作面采后总结,对采区地质条件进行综合评价,划分出稳定或复杂区域。编制采区地质图及采区地质说明书,为采区设计提供的地质依据。
(3)巷道开拓、掘进施工中利用电法、瞬变电磁等物探技术进行超前探测,超前预测前方的地质构造情况,把巷道揭露的各种构造及时上图分析,及时提交设计部门进行采区、工作面的设计与优化。
(4)工作面圈定后,严格按规定进行电透和音频电透视,查明工作面内的隐伏构造及底板的隐伏含水构造,超前制定过断层及防治水措施。
(5)工作面回采中对地质构造进行追踪,观察其延展和变化情况。
(6)进行采后地质总结。每个工作面或采区结束后都要进行采后地质总结,对影响回采的各种地质因素的处理方法和效果进行对比分析,找出成败的原因,总结好的经验,使以后的工作方法得到不断改进和提高。
5.结语
地质工作是煤炭技术的基础工作,是采区、工作面设计的资料来源,是矿井高产高效建设中最基础的工作。地质资料获得的性和性直接影响着矿井产量和经济效益,矿井建设中只要采取合理的措施就可以有效避让或减小地质构造对生产的影响,使矿井建设沿着高产高效的模式稳定发展。
地质构造论文:综采工作面通过大面积地质构造带技术方法研究
综采工作面通过大面积地质构造带技术方法研究
一、概述
7231工作面旋转开采接架工作面结束后,在工作面上部沿走向揭露了一条发育不规则煤层变薄区,沿走向长为90 m,较大宽度60 m。区内煤层明显变薄,最小煤层厚度0.2 m,平均厚度0.6 m;顶板起伏不平,裂隙增多,结构受到较严重破坏。受工作面上部的影响,在中下部出现了一段断层底鼓交织区域,沿走向长为80 m。交织区内隐伏着许多条落差较小(2 m以下)的断层,多条断层交织在一起,造成顶板裂隙增多,整体性差。区内煤层明显变厚,72、73煤平均煤厚2.8 m、2.4 m ,72、73煤夹矸0~1.6 m。此段7231工作面回采上限达到了-325m水平。受多种情况影响,煤层伪顶厚度达到1.8~2.7m,平均2.0m以上。岩性为泥岩、炭质泥岩,岩层干燥不胶结,整体性差。由于顶板稳定性差,回采期间遇风冒落,在支架前方超前抽冒,造成支架升不上劲。本文由论
二、回采方案选择
综采工作面遇范围较大的地质构造区域,传统的做法是:重掘切眼,甩掉异常区域,跳采搬家通过。其缺点:首先搬家影响正常生产,搬家次数增加费用增大,频繁拆运对设备影响严重;其次造成一定的煤炭资源丢失,工作面有效开采期缩短,影响到矿井服务年限;再次72、73煤之间的夹矸比较小,工作面跳采后下分层回采还是要遇到同样的问题。7231工作面自接架到落差10m的f50断层均是不正常条件,大部分72、73煤处于合层地段。为了解地质情况,为73、82煤回采提供资料,决定试探性的进行连续回采。
三、回采方法
1、传统的综采工作面过地质构造带的方法一般是人工打叉梁煤机割煤通过,其缺点为:安全性差,费用太高;且推进度慢,压力集中。
2、工作面采用zy6000/18.5/38的支架,滑移前梁伸出后立柱到端头的距离为3.3m,立柱到电缆槽的最小距离为0.45m,电缆槽与运输机的宽度为1.65m。在护帮板打开后支架下方还有1.2m的安全空间。可以满足作业人员的安全。为解决回采期间的顶板管理问题,较大限度的减少对顶板的破坏,确保安全回采,充分利用现有装备,自9月19日采用支架作为超前支护,放弃煤机机械化割煤,人工利用手镐风镐进行回采。其缺点为:工人体力劳动强度大。
3、工作面回采情况表
从表中可以直观看出采取人工风镐手镐落煤,回采产量显著提高。
四、回采技术管理
1、人员进入煤壁作业,首先滑移前梁伸入煤壁,超前对顶板进行控制;支架间用搪材笆片过严,严防漏矸伤人;护帮板应打开紧贴煤壁,防止上方超前片帮,进而漏顶对人员造成伤害;超前护住煤帮进而管理住顶板。
2、工作面揭露断层后,在断层面进行人工超前支护管理顶板。对于暴露面积较小的地点,采用滑移前梁护帮板超前管理;对于端面距超过600?,采取人工打叉梁管理顶板;对于超前偏帮,且顶板破碎的,采取人工超前打叉梁进二硐的方法管理顶板,一次性把顶板管理到位。
3、在煤层松软,煤壁容易发生片帮的地点,在煤壁每架搭设一根dz-28单体支柱,利用3m长半圆木配合大笆进行管理煤壁。
4、顶板胶结较差易冒落地带,液压支架工拉移支架必须到位,坚持带压擦顶移架,拉架时降架一般在0.1~0.15 m内,拉到位必须及时升架,并将操作片阀手把打到零位。严禁反复调整支架,对顶板造成破坏。
5、支架始终拉超前架,不得留有滞后支架。有效利用滑移前梁超前管理顶板,护帮板紧贴煤壁,超前管理严防片帮漏顶。
6、煤层起伏不平,支架的大小侧护、滑移前梁、护帮千斤顶必须检修到位,确保支架完好。工作面支架起伏期间防止歪架、挤架。
五、效益分析
1、上分层72煤的成功回采,不但掌握了详细的地质构造情况,为下分层的73煤和82煤回采提供了的资料;而且对下分层73煤形成了完整的再生顶板,73煤回采时不再承受破碎顶板带来的危害。
2、伪顶增厚破碎区采用人工回采,作业人员始终处于支架有效支撑范围之内,有效地解决了安全问题。 自9月19日,采取人工风高手镐回采以来,杜绝了微伤及其以上事故,安全效果十分显著。
3、利用人工回采支架管理顶板,可以防止煤壁片帮,有效地控制顶板,比煤机割煤,大量伪顶矸石进入原煤系统,减少了矸石对工作面带来的影响,改善了煤质状况,提高了煤炭回收率,收到了较好效益。
4、采用人工回采,工作面每原班推进1.8m,较人工打叉梁煤机割煤每原班多推进0.6m,月度提高8000t原煤产量,大大提高了推进度,保障了产量。
5、采取人工回采比打叉梁煤机割煤,每循环(1.8 m)节约工字钢100余根,据统计每米节约材料费用1000余元。7231工作面的成功回采,为今后在类似条件下回采提供和积累了技术依据和宝贵的经验。
地质构造论文:浅谈陆家地矿地质构造特征及其成因
浅谈陆家地矿地质构造特征及其成因
一、前言
龙永煤田在加里东运动后,华夏古陆裂解的同时,武夷古陆南段有着明显的下沉作用,从而形成了一系列的地槽坳陷。闽西南的坳陷带正是在这个时期发育形成的。海水的进入,在坳陷区内接受了早二叠纪栖霞组的浅海碳酸盐类灰岩的沉积,直至早二叠纪中晚期,华夏古陆缓慢隆起,出现了海退时期,从而在区内沉积近300m厚度的文笔山组地层,形成了滨海平原型的聚煤环境。因此,区内的聚煤作用是受北东向华夏系构造体系所控制,后来经过印支,燕山等构造运动的改造使龙永煤田形成现有的“山字型”构造形态。陆家地煤矿就处在“山字型”构造的脊柱东侧。
在聚煤沉积过程中,煤层的下部底板沉积时是地壳运动上升时期。碎屑物质供给充分,复水程度逐渐变浅,发生沼泽化。开始古植物生长直至发生泥炭堆积,而煤层顶板都代表了地壳的下降海平面的上升,地壳上升至下降时期是聚煤作用的最有利时机;周期越长,物质供给和泥炭堆积就越多,煤层的原生沉积厚度及稳定性,往往取决于泥炭堆积的速度和地壳下降相保持均衡时间的长短。同时也受古构造和同生构造活动的影响。如陆家地矿与南部邻区翠屏山矿区仅隔f5断层而煤质就发生很大变化;尤其是容重增加0.03~0.04g/l。这应是古构造活动形成与沉积区轮廓相一致的相间条带状古隆起造成的。
二、煤层的形变主要是受滑覆断层的破坏和影响
1、缓断层
矿区在不同高程,不同层位发育二条缓倾角断层,即深部的f0断层:中上部的f1断层、浅部的f2断层。
f0缓断层,地表无出露,倾角小于10度;地层面标高+100m~500m之间;向北东倾斜呈波状起伏发育童子岩组与文笔山组成石炭系之间。该断层对煤系影响很大,使童子岩组一段地层在9线以南严重缺失。
f1缓断层,地表被f23断层切割。呈向南东倾斜,呈波状起伏,发育在+500m~550m之间,近地表倾角大于30度,平均倾角小于20度。f1上盘11线以北出露童子岩组及时段地层和少量文笔山组地层,10线以南出露童子岩组第二段和第三段地层。
f2缓倾角断层,地表出露在7线以南,总体呈铲形倾角小于15度,近地表约30度左右,发育在童子岩组第三段地层与翠屏山组地层之间,对童子岩组及时段地层基本无影响。
2、煤层变形
由于f。滑覆断层的破坏和影响,矿井浅部岩层总产状较陡,一般大于40度主要发育近南北向的正断层,即f11、f17以及后期改造的次一级北东、北北东向小断层,褶曲以膝状和“s”型褶曲为主。
f17断层上盘岩层产状变缓,一般在20度左右,褶曲以波状起伏和“s”和反“s”型平卧褶曲为主,而这些平卧褶曲轴面都是向北西倾斜,是f。在重力滑动时所造成构造形态。煤层边f。断层的滑动出现各种奇特形状,如煤层出现“煤沟”“煤峰”“穿刺”等现象以及煤层被挤压成“云”字型和“w”型。
三、缓断层的成因机制
由于太平洋成因库拉板块对南中国板块的俯冲挤压,形成闽西南北东向的印支期褶曲如顺昌—上杭背斜,南平—龙岩向斜,在这种纵弯褶曲作用,使界面非常发育的煤系地层及其上下地层发生了相对的层间滑动,在重力的作用下出现滑动,陆家地矿f。、f2断层就是在此期间
产生。以文笔山组为滑层的f。严重造成煤系地层缺失。
由于太平洋板块继续撞击俯冲,背斜不断隆起,当背斜发生倾伏时,则引起局部的伸张,发生近南北向的高角度断层如:f6、f11、f17正断层。而这些断层发生时期应晚于f。和f2缓断层,应属燕山早期断层或印支晚期。
进入燕山早中期时,由于菲律宾板块向北推移,在强烈的挤压力作用下,一些走向近东西向的高角度逆冲断层就在此期间产生如陆家地煤矿的f23、f27断层,由于燕山中晚期火成岩的侵入北面断层出现,都是在此期间产生的。
四、滑覆的矿井找煤分析
陆家地矿原建井是依据上坑井田地质报告所供储量,自一九七零年建井后至1992年闭坑共采出154.16万吨储量。当时矿井已是资源枯竭,一九九三年121队提交了牛坑山井田地质报告 ,但所提交储量都在距矿井生产系统东南部2000m左右。且储量分布矿无法利用。一九九三年如陆家地矿在龙岩矿务局有关部门的指导下对陆家地矿南边界以南——牛坑头井田西部开展地质工作,认定该块段仍是童子岩组及时段地层,并建立矿山井田,一九九四年申报矿井井型3万吨,一九九七年开始布设巷探工程763m,并开始458m平硐的开拓,九七年据闽煤地19977043号文件精神,在陆家地矿进行补勘工作,施工5个钻子,累计工程量2471.16m之后,一九九九年沿11线布设巷探1562m,巷探控制了f11、f17、f19、f23、f25、f27断层,并控向斜30、39、43煤层,并控向斜弯的30、39、43煤层。矿井构造面貌基本控制。依据龙永煤田各滑覆的特征。在滑覆区矿井的前部大都有逆冲断层,而这些逆断层均是后期发生的,其走向一般是北东向50°~60°之间,如陆家地f23,翠屏山煤矿f8断层,断层上盘往往可保留一块较完整的含煤块段。陆家地通过巷探已控制了f23上盘童子岩组及时段地层向斜两翼各煤层,f23下盘向斜两翼的煤层应出路在陈山井田17~21线之间,出露标高预计在+450m标高以下。
结束语
因此,对地质构造复杂的矿井,尤其是滑覆发育的矿井,矿井地质的综合分析十分重要,有意识地沿勘探线布置探巷,完善剖面资料,有助于全矿井的地质综合分析和扩井控潜及补围找煤工作。陆家地矿自一九九七年以来补勘及巷探结合使矿井迅速发展起来就是一个普有成效的事例。
地质构造论文:工程施工对地质构造的迎合分析
工程施工对地质构造的迎合分析
1 工程施工中地质构造的迎合分析简介
在工程施工的过程当中对地质构造进行迎合主要是指所设计与施工的工程在实际地质构造条件下的适应程度,也就是说,工程施工的适应性越好,迎合就越,相应进行的工程施工设计可行性就越高、布置就越合理,在这样一种良好的状况之下,工程本身的经济效益也会很大程度提高。相反,如果在实际的施工过程中没有做好这样一种地质条件探测工作,最为严重的时候甚至会导致整个工程的失效,很大程度造成经济效益上的损失乃至浪费。由上文中一系列的分析我们就可以了解和认识到,在施工的过程中切实有效的进行地质构造迎合工作是非常有必要的,我们必须予以高度的重视和慎重的对待。
2 研究和领会资料
对资料的深入研究和领会实际上就是要求在认真研究、理解和掌握已有地质资料的前提下,进一步的对地质资料中所表示出的具体性和示意性进行判定和掌握。在这里首先对所谓的具体性和示意性的概念进行阐述和解释,具体性主要是指所研究地区中局部位置地质资料的完整性,它在空间中具有直观确切的空间位置,且因真实有效而具有非常高的应用价值。我们在进行一些常规的施工时,往往都会遇到一些状况极为不良的施工条件和状况,包括滑坡和软土等,这样一些不良的地质构造状况都会对正常的工程施工造成不同程度的干扰和影响,因此在本文中我们就主要是针对于这样一些具体的地质状况以及其相应的解决措施进行阐述和分析。
3 高原地质对工程施工造成的影响及其相应的解决措施
在我们国家高原地质是较为普遍的存在的,因此我们在进行相应的工程建设时必然是需要考虑到这样一些方面的影响因素的,在这其中需要考虑的就包括自然气候和具体的地理位置等,因高原地质本身的特殊性这样一些因素都会对工程建设造成不小的影响。具体来说,首先是较高的海拔就会导致实际施工环境中温度较低,相应的还存在环境缺氧的状况,这样一系列问题导致的最终结果就是整个高原地区在一年之内实际能够进行施工的大概只有240天左右,这对施工的进度就提出了较高的要求。其次就是恶劣环境的影响使得相关工作人员和机械设备的工作效率都会明显降低,同样是对工程进度造成影响。一点就是要考虑到高原环境自身的脆弱性,基本上造成的破坏和伤害都是很难恢复的。基于上述三个方面的因素和问题,我们在对高原地区的工程进行建设时,就一定要考虑到这些问题,并切实的进行的调查研究,在研究的基础上来制定相应的施工方案。除此之外,我们还需要注意的一点就是在高原环境下一旦工程发生渗水现象,就会以较快的速度结冰,这就会导致冻胀的发生而时工程本体受到冻胀的结构破话。
针对于高原环境下的具体问题我们提出的解决方案同样是不同方面不同层次的,首要的一点就是要在进行建设和施工的过程当中切实的遵守相关方面的设计规范和技术要求,除此之外还要根据我们国家的环保总则来对当地的生态环境以及土地保护等做好平复和修复工作,避免工程的进行给当地动植物带来的伤害。在工程施工过程中产生的废气、废水和固体污染物都要经过一定程度的处理以后才能够予以排放,这主要也是尽可能的降低工程建设给当地脆弱环境带来的破坏和伤害。
4 岩溶地段对工程施工造成的影响及其相应的解决措施
岩溶地段实际上就是一些可溶性的岩层,其不足在于整个的岩层在受到外力作用时容易产生裂缝或者是空洞而最终导致坍塌事故的发生,严重的时候甚至会在地面上产生较大的洼地。无疑这样一种地质条件也会对工程建设施工过程造成较为严重的影响,主要是表现在四个方面:一是建筑物或者是构筑物本身可能会因为这样一些空洞性岩溶的存在而形成架空状态,这对于建筑物或者是构筑物本身的安全是有着较大的安全威胁的;二是一些一氧化碳等可溶性物质在含水量升高的时候可能会对工程主体造成较为严重的侵蚀作用,这样一种侵蚀作用的不良后果就是会一定程度的降低工程本体的使用寿命;三是在这样一些岩溶周围形成的洞穴容易发生坍塌状况,这会导致整个工程本体受力分布的变化,最终的结果就是工程本体在受力分布发发生变化以后在稳定性方面出现问题;就是这样一种地质状况及其容易引起地下水的流失,与此同时这也是工程本体容易发生坍塌和破坏的主要原因之一。
在实际的工程环境下想要降低由岩溶地层造成的工程施工影响状况,根据上文中四个方面的具体原因和状况,我们也可以相应的提出四种具体可行的解决措施来:一是引,实际上也就是在工程本体建设过程中遇到暗合或者是本文所述的岩溶地段时,不采用传统的堵的方法,而是创新性的采用引的手段,也就是对这样一些水进行疏通,可以采用涵洞的形式,也可以采用暗管来进行排水,甚至可以直接在工程本体上开凿出一些泄水洞来进行地下水位的自然排除;二是堵,这样一种方法主要是适用于一些还没有发展到很大的水溶洞,或者说是其本身的跨径就比较小的,针对于这样一些状况可以直接采取填充的方式来进行处理,也可以采取混凝土回填,甚至于对工程本体进行加固或者是对基础加深等方式都是切实可行的,基本上能够针对性的解决上述问题的手段都是可以采用到这一过程当中来的;三是越,这样一种手段针对的是一些较大的溶洞,可以直接采用支墙的方式越过去;四是绕,在实际的施工环境下必然会遇到一些非常不好处理的状况,这样一种状况下最为理想的处理方法反而是直接采取绕行的方式即可。
结语:通过上文中较为详尽的分析我们可以认识到,实际的工程施工和地质构造有着非常密切的关系,因此在工程施工进行之前对地质构造有一个完整而的认识是非常有必要的。在实际的工程条件下,就需要相关的工作人员在吃透地质材料的基础上制定出相应的设计方案来,在是进行开拓设计和施工过程的重要和必要前提。而在施工过程进行当中我们又必须了解施工的条件和状况是随时变化的,我们需要采取必要的手段来正确面对和处理。只要将这样一些方面的内容都切实的掌握,我们就不难实现工程施工对于地质构造良好的适应性,最终收获的就是更为客观的经济效益。
地质构造论文:地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术
地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术
1.地质构造区巷道掘进及回采围岩破坏机理分析
在没有开挖工程扰动的情况下,地质构造区岩体处于原始平衡状态,巷道掘进和采场的回采,打破了原始平衡状态,导致地应力的释放,从而引起岩体的变形和向自由面的位移,引起巷道和围岩应力的重新分布。围岩的过量位移和应力集中,将导致围岩局部或整体的失稳和破坏,这就是地压发生的过程和机理。地压和岩体的受力状态、岩体结构和质量、岩体物理力学性质、工程地质条件以及时间等因素有关。“地压显现”可以表现为各种不同的形式,如岩石变形、微观或宏观破裂、岩层移动、巷道底臌、片帮、冒顶、断面收缩、支架破坏、采场震落等。
1.1地质构造区的概念
地质构造是指地壳中的岩层地壳运动的作用发生变形与变位而遗留下来的形态。地质构造作用是指主要由地球内部能量引起的地壳或岩石圈物质的机械运动的作用。它使岩石发生变形的主要类型是褶皱和断裂,使岩石发生变位的方式有水平运动和升降运动。对于一个具体矿床,当选择了合理的采矿方法后,就要从地面掘进一系列巷道通达矿体,适当地采出有用矿物。当巷道掘进和矿体回采揭露地质破碎带时,常出现围岩垮落、巷道冒顶等安全事故。因此,对地质构造区围岩、巷道确定合理的支护方案,显得尤为重要。
1.2与岩层有关的地质构造区
巷道开挖位置一旦确定,其围岩结构状态就不再改变,地质构造区的岩层即为巷道维护的关健部位;另外,回采处于地质破碎带上的矿体时,常出现围岩跨落,采场顶板塌方等安全事故,必需对围岩和顶板采用适当的维护和加固措施。
2.地质构造区巷道掘进及回采围岩支护技术关健技术手段研究
2.1探测技术
根据已知的地质资料,利用瑞利波探测仪,对可能出现地质构造区的岩层进行超前探测,分析探测区域内明显地质异常,明确地质异常属性、赋存位置,掌握构造带位置。当巷道掘进、矿块回采至构造区域破碎带一定距离时,施工破碎围岩巷道快速通过,对即将回采矿块时采取相应的控制技术。
2.2锚、注支护技术
从巷道围岩的支护和采场顶板及围岩的维护的全过程出发,考虑开挖后矿体或围岩对支护的动态力学响应。我们采用的巷道围岩及采空区控制技术,是将围岩及采空区看作传递和产生载荷的介质,同时也与各种在其内部或外部支撑的支护结构物构成统一的、相互作用的共同承载体[1]。通过注浆锚杆将破碎围岩注浆加固与打设全长锚固锚杆两种加固手段以及操作工艺流程有机结合,使“注、锚”一体化。
2.2.1锚注支护加固机理
(1)注浆锚杆注浆后,浆液封堵了围岩或矿体的裂隙,隔绝了空气,可以防止岩石风化,且能防止岩石被水浸湿后岩石本身的强度降低。
(2)注浆锚杆注浆后将松散破碎的岩石胶结,形成整体,提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量,从而提高了岩体强度,其力学性能得到改善和提高,可以实现利用围岩或采场未采矿体本身作为支护结构的一部分。
(3)注浆锚杆注浆后使得喷层壁后充填密实,这样保障荷载能均匀地作用在喷层和支架上。避免出现应力集中点而首先破坏。
(4)利用注浆锚杆注浆充填岩体裂隙,配合锚喷支护,可以形成一个多层有效组合拱,即喷网组合拱、锚杆压缩区组合拱及浆液扩散加固拱,使巷道围岩或采场未采矿体胶结成拱形连续体加固圈,扩大了支护结构的有效承载范围,使围岩沿径向挤压的围岩压力转换成切向压力,防止围岩松动范围进一步扩展。
(5)注浆后,使得作用到顶板上的压力能有效传递到帮,通过对两帮的加固,又能把荷载传到底板。由于组合拱厚度的加大,这样又能减小作用在底板上的荷载集中度,从而减小底板岩石中的应力,两帮稳定的情况下又能保持拱顶的稳定;顶板的稳定不仅仅取决于顶板荷载,在非破碎带中关键取决于两帮的稳定,因此注浆支护的又一个重点就是保障两帮与底板的稳定,从而保障整个支护结构的稳定。
(6)注浆锚杆本身为全长锚固的锚杆,通过注浆也使端锚的普通锚杆变成全长锚固锚杆,从而将多层组合拱联成一个整体,共同承载,提高了支护结构的整体性。
(7)注浆使锝支护结构面尺寸加大,围岩作用在支护结构上的荷载所产生的弯距减少,从而降低了支护结构中产生的拉应力和压应力,因此能承受更大的荷载,提高了支护结构的承载能力,扩大了支护结构的适应性。
(8)注浆后的围岩整体性好,与原岩形成一个整体,从而能在构造应力作用下保持稳定而不易产生破坏[2,3]。
2.2.2锚、注支护相关技术研究
通过锚喷支护,在掘进巷道和回采围岩表面形成喷层,改善了围岩与支架的受力状态,及时向围岩提供了支护抗力pi(径向力),使围岩表层岩体由未支护时的二向受力状态变为三向受力状态,提高了围岩强度,喷层的力学作用如下图所示:
喷层的力学作用及莫尔圆
喷层发挥自身对变形的调节作用逐渐与围岩协调变形,从而改变了围岩的受力状态,降低了围岩的压力,充分发挥围岩自承能力。
2.2.3锚、注支护施工工艺
气动双液注浆泵是锚注支护的关健设备。由于它具有使用轻便,环境适应力强,操作简单等优点,是目前井下注浆的理想设备。水泥、水玻璃双液浆加固定比例的特种围岩加固注浆泵以凝固速度快,成本低的特点,在矿井裂隙堵水治理中获得了广泛应用。通过对不同比例、材质的水泥、水玻璃浆液配比试验,最终确定硅酸盐水泥与水玻璃的合理配比,该浆液能在可挖时间内凝固,达到控制注浆范围,迅速胶结破碎围岩的效果。
3.地质构造区巷道掘进及回采围岩支护技术应用情况
地质构造复杂区域的开采、巷道围岩控制是影响矿井安全高效生产的主要制约因素。“锚、注”支护技术,在许多矿山长期应用。为矿区深部巷道快速掘进及采场回采顶板和围岩控制解决了实际问题,以最少的成本、工期投入,取得了非常理想的效果,
4.锚、注支护技术中应注意的问题
(1)当地质破碎带在巷道掘进和采场回采被揭露出来时,为防止围岩和顶板大面积跨落、冒顶等安全事故的发生,应在尽量短的时间内,先撬除顶板与两帮的浮石,对顶板与围岩打锚杆、注浆,从根本上改变围岩力学特性,减少围岩变形,提高自承能力。
(2)要对注浆材料(水泥、水玻璃)的质量把关,选用符合要求、品质的水泥和水玻璃,以保障注浆后,能迅胶结破碎区围岩。
(3)要合理把握锚杆的施工网度,建议排距为0.8米,间距为1米。前排锚杆与后排锚杆交叉布置,建议使用的锚杆长度在2米以上。
综上所述,锚、注支护技术在实际运用中,有许多问题需要完善。尽管如此,在深部采掘工程中,对地质构造区巷道掘进及回采围岩进行“探、锚、注”支护不失为一种有效的技术方案。从提高围岩强度角度出发,该技术方案科学合理,能取得良好的支护效果和较大的经济效益。对类似条件下巷道掘进及回采围岩控制有一定的参考作用。
地质构造论文:准格尔井田地质构造对岩煤层产状的影响
准格尔井田地质构造对岩煤层产状的影响
井田位于鄂尔多斯高原东北部,鄂尔多斯高原是内蒙古高原的主体部分之一。井田的地貌为黄土丘陵切割类型,黄河从井田东侧由北向南流过,从高崖头西折经榆树湾、马栅向西流去。受黄河支流房塔沟向源侵蚀的影响,区内的“v”字型冲沟十分发育,呈树枝分布,形成沟壑纵横、峁梁散布、支流破碎的地形特点。
井田内地形总体趋势是西北高、东南低,较高点位于鲍家峁。低点位于房塔沟与井田东界交点处,相对高差100—200之间。
井田内主要沟谷为罐子沟,其它沟谷大部分为其支沟,平时沟谷干涸无水,或仅有溪流,雨季可形成短暂洪流,汇入房塔沟后流出区外,然后注入黄河。
准格尔井田内被新生界松散沉积物广泛覆盖,新生界以下老地层出露不多,只有在较大冲沟及冲沟两侧才有基岩出露。区内经钻探工程揭露和地质填图控制的地层有:奥陶系中~下统(o1+2),石炭系上统本溪组(c2b)、太原组(c2t),二叠系下统山西组(p1s)、下石盒子组(p1x),第三系上新统(n2),第四系更新统(q3m)、第四系全新统(q4)。
一、地层
(一)奥陶系
奥陶系中下统(o1+2)
主要出露于井田东北部冲沟内,老赵山梁背斜轴部附近。岩性为浅灰色、灰白色厚层状石灰岩、泥质灰岩夹薄层状石灰岩,为浅海相沉积。
(二)石炭系
1、上统本溪组(c2b)
出露于井田东北部的冲沟内,老赵山梁背斜轴部附近。岩性中上部以深灰色泥岩,砂质泥岩及泥灰岩互层为主,含贝壳化石;下部为浅灰色,紫红色铝质泥岩,含丰富的黄铁矿结核。为一套浅海相的障壁海岸泻湖~潮坪沉积。与下伏地层奥陶系呈假整合接触。
2、上统太原组(c2t)
为本区主要含煤地层,出露于井田东北部和东侧的冲沟内,其岩性组合为一套灰黑色的泥岩、砂质泥岩,灰白色、浅黄色各种粒级的砂岩,薄层状灰色粘土岩及6、9号煤层组成。中下部发育1层含动物化石的灰岩。6号煤层厚度较大,为井田内主要可采煤层,除局部遭受到剥蚀外,全区可采。根据岩煤层组合特征,可划分为两个岩段。一岩段位于太原组下部,从太原组底界至6号煤层底板。岩段中~下部主要为灰白色中、粗粒石英砂岩、深灰~灰黑色砂质泥岩中夹1~2层石灰岩,含9号煤层。二岩段位于太原组上部,从6号煤底板至太原组顶界。岩段以6号煤层为主,岩层主要为6号煤层顶板泥岩,砂质泥岩和煤层内的夹矸。在井田的中、北部,6号煤分叉为两个煤分层,下分层仍称为6号煤,上分层称为6-1煤层。
本组一岩段细碎屑岩中含植物化石,以鳞木为主,其次为楔叶目、真蕨纲和种子纲,还有科达纲的代表;二岩段顶部及6号煤夹矸中,含极丰富的植物化石,以真蕨纲和种子纲为主体,次为节蕨纲、石松纲、瓢叶纲和科达纲。
本组地层属于近海型海陆交互相沉积,与下伏地层本溪组呈整合接触。
(三)二叠系
1、下统山西组(p1s)
为本区主要含煤地层之一。零量出露在井田大小冲沟内。岩性主要由灰白色中、粗粒砂岩,浅灰色、灰黑色泥岩,砂质泥岩及4、5号煤层组成。4、5号煤层在井田内大部发育且可采。根据煤岩层组合特征,可划分为三个岩段。一岩段位于山西组下部,从山西组底界至5号煤层顶板砂岩底界面。岩性下部为灰白色、灰黄色粗粒砂岩和含砾粗砂岩,具有大型板状交错层理,局部相变为砂质泥岩,泥岩;上部为深灰色,黑灰色泥岩、砂质泥岩;5号煤位于岩段顶部。二岩段岩性组合特征与一岩段相似。下部为灰白色,灰黑色各种粒级的砂岩,上部为泥岩、砂质泥岩和粉砂岩,4号煤层位于岩段顶部。三岩段位于山西组上部,从4号煤层顶板砂岩至山西组顶界面,岩性下部为灰白、灰色中~粗粒砂岩,上部为灰色泥岩或砂质泥岩。
山西组的三个岩段实际上由三个沉积旋回构成,每个岩段都有典型的河流相二元结构,下部以粗碎屑岩为主的河道沉积,上部以细碎屑岩为主的泛滥平原沉积。本组与下伏地层太原组呈整合接触。
本组含植物化石和孢粉丰富,种属类型多样,孢粉以无环三缝孢,单缝孢为主;花粉以费氏粉、折缝二囊粉、阿里粉为主,有少量聚囊粉,单缝周囊粉及苏铁花粉。
2、下统下石盒子组(p1x)
主要出露于双枣沟向斜的轴部和井田东南部的冲沟内。岩性组合特征上部为紫红色砂质泥岩中夹灰绿色砂岩,含铁质结核;中部为灰黄色、紫红色细—中粒砂岩;下部为灰黄,灰白色中—粗粒砂岩,具大型交错层理,局部夹透镜状粗粒砂岩。属内陆河湖相沉积。本组与下伏地层山西组呈整合接触。
本组含丰富的植物化石,以蕨类为主,有延焦羊齿,技脉蕨,山西栉羊齿等。
(四)新生界
1、第三系上新统(n2)
井田内广泛发育,零星出露。岩性上部为红色、砖红色泥
岩,富含钙质结核,底部为含砾砂岩或砾岩,成岩差、半固结。钻探由于取芯困难,与第四系地层不易区分,故报告中编制各种图件时(除地形地质图)均与第四系合并处理,统称q+n2。与下伏地层不整合接触。
本组地层含三趾马、犀牛、羚羊、乳齿象等动物化石。
2、第四系更新统马兰组(q3m)
井田内广泛发育,大面积出露。沉积物主要为风积浅黄色粉砂质黄土,岩性粒度均匀,垂直解理发育,富含钙质结核。在冲沟两侧易形成陡坎之地貌特征。地层厚度一般大于20m,最厚可达50m以上,在新生界地层中马兰组分布范围最广,厚度较大。
3、第四系全新统(q4)
本统地层根据成因可分为风积沙( q4eol)、冲洪积(q4al+pl)、残坡积(q4)。
风积沙主要分布在井田地形较高的峁梁和背风的沟坡。岩性为黄色的细、粉砂,颗粒均匀,据地表观察厚度一般不超过2m。
冲洪积主要分布在沟谷内,岩性由各种粒级的砂、砾石及泥质填隙物构成,地层厚度一般2-5m。
残坡积主要分布在沟谷斜坡附近,岩性主要为砂砾石层,一般厚度不超过2m。
二、构造与褶皱
井田位于准格尔煤田的南部,其总体构造形态与准格尔煤田区域构造形态基本一致。岩煤层的产状,主要受近东西向老赵山梁背斜和与之相伴生的双枣沟向斜的影响,地层走向近东西向,向斜两翼倾角6-8°。在井田西侧,有一南北向的松树??背斜。受其影响双枣沟向斜井田西仰东倾。
现将对井田岩煤层产状有影响的地质构造分述如下:
1、老赵山梁背斜
其轴部主要位于井田北界以外,总体呈东西方向延伸,在井田附近呈向南凸出的弧形,延伸长约18km。轴部出露奥陶系灰岩和本溪组地层,两翼为含煤地层。北翼倾角平缓,一般5°左右;南翼倾角较陡,一般10°~15°。由于背斜的影响,在井田北部边缘地带形成剥蚀无煤区域。
2、双枣沟向斜
轴部位于井田北部,为一不对称向斜构造,与老赵山梁背斜相伴生,是井田内最主要的构造,主导区内岩煤层的产状。
双枣沟向斜的轴部在第2~2′勘探线附近,轴向近东西方向延伸,其北翼倾角较陡,一般8°~10°,南翼倾角平缓,一般4°~6°,轴部地面出露下石盒子地层。
3、松树?? 背斜
其轴部位于井田西侧,延伸方向近南北向,延伸长度4公里左右,其轴部含煤地层被剥蚀,新生界地层直接覆盖于本溪组地层之上,两翼倾角较小,产状平缓。由于该背斜的发育使井田西南部煤岩层走向有所改变,呈se~nw方向;双枣沟向斜西仰东倾伏;井田西部的煤层抬升变浅。
井田内没有发现较大断层存在。
综上所述,本区的主要构造型态为一宽缓的不对称向斜构造,向斜北翼岩层产状较陡,南翼宽缓。老赵山梁背斜和松树??背斜分别位于井田北侧和西侧,对煤岩层的产状产生一些影响,区内没有较大断层发育,未见岩浆岩侵入煤系地层现象,根据规范对构造类型的定性划分,井田的构造复杂程度应为简单类型。
地质构造论文:谈矿山地质构造与瓦斯突出地段的控制
摘要:本文通过地质构造对煤层瓦斯保存的控制及对煤层中软分层发育的控制的分析,阐述了地质构遣对煤与瓦斯突出的控制。
关键词:地质构造;瓦斯;控制
众所周知,煤炭是国家工业发展的重要能源和工业原料,是国家的宝贵财富。合理开发煤炭资源,提高煤炭回收率是我国煤炭工业的一项重要政策,同时也是缓和采掘接替紧张,延长矿井寿命,提高经济效益的有效措施,也是煤炭工业调整工作的重要内容之一。
矿井地质工作是煤矿很重要的基础工作。它工作的好坏与矿井煤炭回收率有着直接的紧密联系。它工作的内容主要是,从矿井建井至矿井报废所进行,一系列地质工作。主要包括:处理生产中遇到的各种地质及水文地质难题;为矿井寻找增加会储量,计算和核实矿井储量。掌握储量动态,提高储量级别,设法扩大矿井储量。及时提出合理开采利用煤炭资源的意见,为设计部门提供的地质资料,合理的进行采区、回采工作面设计,避免因设计错误造成资源丢失。
一、矿区地质构造对煤层中瓦斯保存的控制
(一)褶皱对煤层中瓦斯保存的控制
岩层经过褶皱作用后,在褶皱不同部位围岩封闭瓦斯能力具有较大的差别,在背斜轴部节理以张性为主,因此,封闭瓦斯的能力明显减弱。在向斜轴部,节理以压性或压扭性为主,因此,围岩封闭瓦斯的能力介干背斜轴部和向斜轴部之间。此外,背斜倾伏端埋深相对大,封闭瓦斯的能力也相应增强,而向斜仰起端埋深相对减少,封闭瓦斯的能力也相对减弱。
(二)断层对煤层中瓦斯保存的控制
断层保存瓦斯的能力则随断裂性质的不同而具显著的差异。压性断层因其受到较大压应力作用,结构致密的断层泥、糜棱岩较发育,透气性差,沿断层和垂直断层面方向上的瓦斯运移都相对困难,因此,压性断层对煤层中瓦斯的保存最为有力,张性断层则相反,其中,结构松散的碎裂隙岩、断层泥发育,透气性好易于瓦斯释放,其它断层对瓦斯的保存能力则按压扭性、扭性、张扭性的顺序逐渐减弱。此外,断层对煤层中瓦斯保存的控制还明显地受构造作用的强烈程度影响,随着地质构造作用的加强,断层泥、糜棱岩进一步发育.压性断层变得更有利于瓦斯保存,扭性断层保有瓦斯的能力也有一定程度的提高,张性断层则变得更有利于瓦斯释放。
二、地质构造对煤层中软分层发育的控制
软分层是煤层中比较软弱的煤分层,是由构造错动形成的结构遭受一定程度破坏的构造煤,呈带状或透镜状分布,它是发生煤与瓦斯突出的必要条件。
(一)褶皱对煤层中软分层发育的控制
在褶皱作用初期,岩层受到纵向的作用而发生弯曲,岩层为凹侧处于压缩状态,而外凸侧则处于拉张状态。这种不均匀受力状态就会引起层问错动。层间错动会使得坚硬岩层之间的软弱层形成密集的劈理带,劈理的进一步变形发展就会使煤破碎形成一定厚度的软分层,软分层的厚度随层间错动的加强而变厚,其中褶皱两翼软分层厚度较大,以糜棱煤为主,向斜轴部次之,以糜棱煤、碎粒煤为主,背斜轴部软分层厚度最小,且以碎裂煤为主。当煤层两侧岩层也为软弱岩石时,煤层容易产生层间小褶皱,小褶皱的进一步发展也可以形成软分层,且以碎裂煤为主,当层间错动比较强烈时。小褶皱才能发育成为以糜棱煤为主的软分层。
(二)断层对煤层中软分层发育的控制
断层对煤层中软分层发育的控制是通过两方面表现出来的:一是断层两盘的相对错动使断层内煤层形成了不同性质,不同厚度的构造煤。二是断层两盘的相对错动引起周围煤层发生层间错动。受压性断层控制而形成的软分层厚度大,分布范围广,而且以糜棱煤为主,强度低,在断层一侧经常形成富集瓦斯的软煤包。
扭性断层形成时,沿两侧产生层间错动比压性断层要小得多,形成的软分层厚度和分布范围都要小一些。张性断层是受到其斜交的拉张应力作用形成的,受张性断层影响而形成的软分层一般都不发育。受压扭性断层控制而形成的软分层的发育程度则分别介干压性与扭性断层以及张扭性断层之间
三、地质构造对煤与瓦斯突出的控制
地质构造对煤与瓦斯突出的控制是通过控制发生煤与瓦斯突出的条件(瓦斯、软分层)而表现出来的。
褶皱对煤与瓦斯突出的控制
容易发生煤与瓦斯突出的褶皱构造大致有以下几种:
背斜倾伏端。这种构造的倾伏端部位多有过比较强烈的层间错动,有的还发育一系列顺倾伏方向的逆断层,使得煤变得比较破碎,软分层比较发育,而且,煤层埋深增大,瓦斯赋存条件也变好,因此,倾伏端部位容易发生煤与瓦斯突出。
向斜轴部及两翼。在褶皱作用过程中,岩层发生层间错动易于使煤层产
生塑性变形,褶皱轴部加厚,翼部变薄,向斜轴部突出危险性一般较大。
断层对煤与瓦斯突出的控制
压性断层。压性断层是受强烈挤压作用形成的,因此,断层泥,糜棱岩一般都很发育,这些断层岩透气性差,是封闭瓦斯的重要边界。断层在形成过程中,会引起其附近煤层和岩层发生褶皱,使得煤层受到强烈错动,生成厚度不等的软分层。同时,还会使煤层变厚或变薄,形成局部的小煤包,这些小煤包呈富集瓦斯也称为瓦斯包,而且,压性断层附近还是一个地应力集中区。因此,当围岩为透气性差的岩石时,压性断层两侧经常会发生煤与瓦斯突出。
张性断层。张性断层是受到与其走向垂直的次一级拉张作用力形成的,多数是位于背斜轴部且与背斜轴线平行的正断层,也有一部分是与轴线垂直的正断层,断层面上也可见到一些与其倾向一致的擦痕,断层带内糜棱岩不发育,主要为断层角砾、碎裂岩等。这些岩石透性良好,是瓦斯运移的良好通道,当张性断层与透气性强的砂岩、溶洞或地表连通时.很容易使瓦斯沿断层被粘土充填之后,才成为隔气层。
一般来说,张性断层引起两盘岩层产生层问错动的规模是很小的,因此,形成软分层的厚度也是很小的,而且,地应力集中的程度也很低,所以张性断层两侧发生煤与瓦斯突出的现象也是比较少的。
结束语
除地质结构外,煤系地层中煤层围岩性质、煤层厚度与倾角等对煤与瓦斯突出也起到一定的控制作用,但瓦斯压力、煤体力学性质是影响煤与瓦斯突出的主要因素,矿区地质构造明显地控制了这些因素的分布.从而控制了矿区易于发生煤与瓦斯突出的地带。
地质构造论文:黄泥河老江底水电站坝区地质构造特征
摘 要:老江底水电站坝区位于黄泥河中下游,坝区地质构造复杂,具有复杂多样的构造形迹。经勘察论证,其构造的性质特征已基本查明。文章主要根据地质测绘对坝区复杂的地质构造作概要的分析,并评价其对坝址区工程地质条件的影响。
关键词:工程地质学;坝区;地质构造;老江底水电站
1引言
黄泥河位于滇东、黔西,是贵州、云南两省界河,系南盘江北岸主要支流之一,属南盘江水系。径流面积177.58km2,年径流量2.77亿m3。老江底水电站位于黄泥河中下游。
老江底水电站为引水式发电站,开发目标为单一发电,设计装机容量100mw。坝区位于兴义市雄武镇北侧的补作村峡谷带,距雄武镇约8km,距鲁布革水电站库尾约1.0km。拟建较大坝高61.6m,正常蓄水位为1182m,正常蓄水位以下库容1530万m3;引水系统位于左岸,长1418.89m;厂区位于坝址下游1.5km的河湾地带左岸坡,为地面厂房。
2坝址区基本地质环境
坝址位于峡谷进口河湾地段,河谷断面呈 “u”字型峡谷,河流流向由s34w转向s81w,谷底高程1130~1145m,河床宽20~32m,枯季水面高程1140m,水面宽22m,水深约1~2m,正常蓄水位1182m高程谷口宽约85m,宽高比约2。谷底两岸堆积有崩塌巨块石,左岸坡为陡崖,局部倒悬,山脊高程为1220~1441m左右;右岸山体雄厚,河面至1150m高程坡度陡,近直立,基岩裸露,以上坡度变为40~50°,植被发育,山脊高程为1585m左右。
坝址河谷覆盖层最厚为13.8m,成分为第四系崩塌堆积、冲洪积层。下伏基岩为三叠系中统个旧组第四段(t2g4),岩性主要为中厚至厚层块状白云岩、钙质白云岩、泥质白云岩、白云质灰岩、灰岩。
坝址区构造复杂,褶皱断裂均有发育,具有复杂多样的构造形迹。坝区构造的性质特征对该坝址的成立与否起着决定作用。本文主要根据地质测绘结合钻探资料,对坝区复杂的地质构造作概要的分析,并评价其对坝址区工程地质条件的影响。
3坝区地质构造特征
3.1总体特征
老江底水电站坝区大地构造位置处于扬子准地台黔北台隆六盘水断陷普安旋钮构造变形区南东侧边缘与北东向构造变形区交界部位,构造运动强烈,具有复杂多样的构造形迹。
坝区所在处的主体构造格局为一系列北东-南西向延伸的背、向斜,但在一些部位被同样是北东-南西向延伸的一些断层所错动,所产生的地层效应总体是地层缺失,使得部分褶皱形态不再完整。区内还发育有少量的北西向断层,使得地层的错动和分布情况更加复杂。特别是区内后期又叠加了北西向构造,使构造轮廓更趋复杂,但基本上没有改变区内主体构造格局为北东-南西向构造的特征。
在北东向褶皱中,背斜一般较紧闭,而向斜则比较宽缓。区内规模较大的褶皱为岔江向斜,坝区位于向斜南东翼。在坝区附近发育老江底向斜,该向斜位于雄武背斜与鲁邑背斜之间,同样沿北东-南西方向展布,但被老江底断层严重破坏,特别是向斜的南东翼,基本上全部缺失,就连向斜的转折端大部分也被错失,仅在补作附近还保留有一段。坝址即位于残留的这段向斜转折端附近。
受大的褶皱构造作用的影响,同时也因为位于老江底压扭断层的上盘,受断层构造作用影响强烈,在老江底向斜内部,特别是靠近转折端的部位,还发育有更次级的小褶皱,在坝区表现很明显。后期又受到构造作用,形成北西向的构造形迹,使得北东向褶皱形态又进一步发生改变,北西向和北东向构造的叠加导致地质露头复杂多样的构造形迹和多变的岩层产状。下面分别从断层、褶皱两个方面分析坝区的地质构造特征。
3.2断层
在坝区附近,具有一定规模的断层发育两条,分别为老江底断层(f1)和下普里-补作断层(f13)。
3.2.1老江底断层(f1)
老江底断层是一条区域性的大断层,北东方向起自锅底河水库一带,往南西方向经白碗窑,过老江底进入研究区并继续往南西方向延伸,全长数十公里。总体走向北东50°,倾向北西,倾角25~50°。
在坝区一带老江底断层位于坝址左岸,露头距坝址最近约220m,断层面穿越河床下部。其性质表现为:上盘为三叠系中统个旧组(t2g)白云岩、灰岩,下盘为二叠系龙潭组(p2l)砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层。断层致使区内缺失二叠系上统长兴大隆组以及三叠系下统飞仙关和永宁镇组地层,缺失地层总厚度1400~2500m,因此,断层规模较大。断层破碎带宽5~20m,多数具棱角状的白云岩、砂岩,角砾经钙质、铁质胶结成断层角砾岩,胶结较紧密,正断层特征十分明显。
根据地表地质测绘结合坝区坑槽探、钻探资料分析,该断层在走向上和倾向上均有舒缓波状特点,反映出断层面是一个曲面。
1.向斜轴
2.背斜轴
3.逆断层及编号
4.正断层及编号5.个旧组第四段第二层
5.个旧组第四段及时层5.龙潭组第二段
在吴家湾村西侧公路开挖面(切断层)和槽探揭露,断层下盘的粉砂岩、泥岩在近断层处表现出向斜褶皱牵引,在断层破碎带中,已被钙质、铁质胶结成岩的角砾岩又被分割成透镜状的角砾,并发育一组陡倾角具压剪性质的次级裂隙,这些现象说明该断层在后期还有一次上盘往上逆冲的作用。
该断层活动的时间,由于尚无测年资料,确定其形成时代有困难,从其影响的地层和区域资料来看,推测该断层形成于燕山早期,燕山晚期再次活动。
3.2.2下普里—补作断层(f13)
该断层西起下普里村的南东方向,大体顺山脊往南东方向延伸,切过1363.2高地南侧后直至交于老江底断层。由于露头不好,二者交切关系不明,但从地层错动情况分析,f13断层应在老江底断层之前形成。
f13断层在坝区的出露长度为2.56公里,表现为北西走向,倾向南西,倾角较陡,为65~75°。
断层下盘为中三叠统个旧组第二段薄至中厚层白云岩、泥质白云岩,上盘为个旧组第四段中厚至厚层白云岩类中薄层灰岩泥质的云岩。断层上盘表现为下滑,为正断层性质。
断层形成的时期,推测其与北东向构造大体同时形成,即燕山运动时期。
3.3褶皱
由于曾遭受北东向和北西向构造的作用,因此区内保留了北东向褶皱和北西向褶皱的形迹。另外,在一些陡坎处还可以在陡倾的中薄层白云岩、灰岩中见到一些层间小揉皱。
3.3.1北东向褶皱
前已述及,电站坝区在区域构造上处于轴向北东的鲁邑背斜和雄武背斜之间的老江底向斜位置,由于老江底断层和其它断层的改造,老江底向斜已不完整。
除了区域上的由地层的展布表现出的高级别褶皱外,还有由地层产状的变化反映出来的次级褶皱。这些次级褶皱,在吴家湾以西的黄泥河的左岸(下、上盘)区段,表现为一背两向,轴向北东40°左右。褶皱属宽缓开阔型。
3.3.2北西向褶皱
在补作附近几十平方公里的范围内,宏观上似乎看不出有北西向褶皱的存在,然而却有两个现象值得注意,其一为细分地层的出露和地层产状的变化;其二为河谷近底部发育小褶皱。例如,在坝址左岸,岩层产状的变化明显表现出轴向北西的一背两向。
从坝址至厂房的左岸个旧组第四段(t2g4)表现为多个类似的宽缓背、向斜构造。正是这组北西走向的褶皱构造叠加在北东向构造之上,才使得个旧组第四段第2层的岩层在向斜部位或二方向向斜叠加部位保存下来。
在坝址河谷近底部,见薄层—中薄层灰岩、白云岩表现出复杂的褶皱形态,测量真褶皱轴,一组走向北东,另一组走向北西,复杂形态正是叠加改造的结果,在远离叠加地段的上游地段,褶皱形态相对较简单。
3.4构造变形序列
根据地质体的展布和构造形迹之间的交切关系,可将老江底水电站坝区构造变形分为五期:
d1、北东向褶皱变形,伴有南东东向断层(f13);d2、北西向褶皱变形;d3、北东向正断层(老江底断层早期活动);d4、北东向逆断层(老江底断层晚期活动);d5、地壳抬升,形成河流、阶段。d1-d4主要发生在燕山运动时期,d5为喜山运动时期。
4坝区构造对工程地质条件影响评价
①老江底断层:据上述断层特征分析,该断层破碎带宽5~20m,破碎带中多数具棱角状的白云岩、砂岩,角砾经钙质、铁质胶结成断层角砾岩,胶结较紧密。该断层形成于燕山早期,燕山晚期再次活动,无近期活动迹象,为老构造,对坝区的稳定影响不大。
②f13断层:该断层位于坝址上游,规模较小,推测形成于燕山运动时期,无近期活动迹象,为老构造,对坝区的稳定影响不大。
5结语
老江底水电站坝区构造虽较复杂,但均为老构造,无近期活动迹象,断层所形成的破碎不强烈,对本工程的建造影响不大。
参考文献:
[1]陈志新,刘玉海,倪万魁,等.黄河大柳树坝区地质构造特点及建坝可行性研究[j].长安大学学报(地球科学版) ,1993,(2).
地质构造论文:论工程地质构造地质学的意义
作者:王晚中 李为民 龙文韬 单位:潞安矿业集团公司 中国矿业大学 湖南省煤田地质局
构造地质学在工程地质中的应用在工程地质中,把地质体内的各种构造变形,如褶皱、断层、节理、劈理,还有其他各种面状和线状构造,称之为结构面,其基本特征、相互关系及现代活动性决定了该区域内的区域稳定性、岩(土)体稳定性及地下水渗流条件等,所以,地质构造控制着工程地质环境和工程地质条件。因此,构造地质学在地基稳定性、斜坡稳定性、地下洞室稳定性、区域稳定性等工程地质问题和滑坡、矿井突水、水库渗漏、地裂缝等地质灾害问题中都有着极其重要的应用。下面着重从区域地壳稳定性、大型工程场地选址、斜坡稳定性评价、地下洞室稳定性等方面,阐述构造地质学在工程地质中的具体应用。
在区域地壳稳定性评价中的应用近年来,根据现代构造地质学研究中的大陆动力学理论和岩石断裂力学理论,一些学者提出了区域稳定性动力学理论。区域稳定性动力学理论在区域稳定性评价过程中,能够使大陆地壳动力学过程、构造和地震活动性与岩土体的工程地质条件得到有机统一,最终实现大到区域地壳、小到场地地基的稳定性合理评价。区域深层地壳的稳定性决定于地壳深部的变异层带的性质特征,按结构和流变性特征,大陆岩石圈分为四套动力学子系统[1]。及时套动力学子系统是在上地幔顶部流变层。上地幔顶部的软流圈和低速高导层之间夹着较硬的层位,在全球构造应力的作用下,软层通过流动作用使硬层发生变形,在这个过程中能产生热效应和力学效应,从而引发地壳各圈层间的拆离、剪切、增温、加厚或减薄,从而导致岩浆作用和构造作用的发生。第二套动力学子系统是在壳幔过渡流变层。地壳和地幔沿该壳幔过渡流变带容易发生较大尺度的水平位移,从而造成大规模的造山带挤压碰撞和逆冲叠覆及裂陷区的地壳减薄伸展。第三套动力学子系统在地壳软弱层。大陆地壳按流变性、能干性、持力性等可以分为软弱层和持力层两大类,其中软弱层自上而下还可以分为沉积盖层与浅变质层间的拆离面、上地壳浅变质岩层与深变质基底间的拆离面、上地壳10km处的低速高导层、中地壳25~30km处的低速高导层等。这些软弱层面构成了地壳内大尺度的水平滑脱层,常常作为造山带的逆冲推覆、伸展垮塌、拆沉作用、变质核杂岩的拆离出露边界,在拉张区中,也常常作为伸展成盆地迁移和滑动边界。第四套动力学子系统在地壳持力层。地壳持力层在横向上多被断裂所切割,其与软弱层交界处形成脆韧性过渡带,该过渡带地震易发;而孕震条件及机理决定于持力层与软弱层之间形成的动力学作用耦合关系和活动协调性。
在大型工程场地选址中的应用大型工程场地一般都位于造山带、盆地构造、盆岭构造这三类构造区带上,它们是由于近地表上地壳的挤压推覆、扩张伸展和剪切走滑的构造变形作用所形成的[2]。造山带一般都作为重大能源工程场地选址区域,资源开发、灾害防治和环境保护等工程的进行决定于造山带的结构、演化和动力学特征。根据造山带的形成机制,其可以分为逆冲推覆型、伸展型和走滑型三大类。其中,逆冲推覆构造中形成的前锋带、冲起块体和飞来峰等构造,它们的变形最强烈,形成的断裂最密集,节理最发育,岩体最破碎;伸展构造的滑覆体前缘和滑来峰的稳定性较差。在进行工程选址时,应尽量避开这些构造不稳定地区。盆地是人类主要聚居区,故其选址更为的重要,在一些大型水利工程或者地震灾后重建的居民选址工作中,比如三峡移民工程、汶川大地震中灾后重建工程、以及舟曲重大泥石流灾后的重建工程等等,需要特别注意盆地中的不稳定区域、隐伏的活动性断裂等。按成因可将盆地分为压陷盆地、走滑盆地、伸展盆地。其中压陷盆地较为稳定,除了邻近造山带一侧活动性较强;受地壳剪切走滑的影响,走滑盆地活动性较强,一般较不稳定;伸展盆地由于盆地中心地壳减薄、浅层破裂较发育,而盆地边缘则受边界活断层的影响大,所以伸展盆地的中心和边缘稳定性最差。还有,盆地的上下不一致常常导致其转换处发生地震;盆地内部的隐伏断裂常常导致地表发生地裂缝,直接威胁工程建筑的安全稳定,比如大同地裂缝的形成,是由于新生代以来,同盆地受来自青藏高原和太平洋方向的侧向挤压,而导致右旋剪切拉张以及地幔上隆,区内地壳减薄,基底地壳断裂发展到上地幔,再伴随着断陷作用而发生地震和地裂缝。盆岭构造是大陆浅层构造中的重要类型,其由正断层形成地堑、地垒、掀斜和犁式断层等组成,其中隆起区为稳定区,沉降区为非稳定区。
在斜坡稳定性评价中的应用我国是个多山区的国家,每年都会因为斜坡地质灾害的发生而造成人员的伤亡和财产的损失,因此,做好灾前的斜坡稳定性评价十分的必要。滑坡、崩塌、泥石流等是斜坡地质灾害中最常见的三种,它们发生的主要因素都是来自自然方面的地形地貌、地质构造、地层岩性、岩土体结构特性、新构造活动及地下水条件等。其中,地质构造控制着中国山体的总体格局,新构造活动的强弱反映该地区地壳的稳定性,而地貌与构造共同控制着滑坡、崩塌、泥石流灾害的发育程度。所以,滑坡、崩塌、泥石流的形成与断裂构造之间有着密切的关系,断裂的性质、破碎带宽度、节理裂隙的发育程度及其组合特征等都是影响斜坡地质灾害的重要因素。在工程地质学中,通常根据岩体的结构面发育类型及程度将其分成Ⅰ~Ⅴ5个等级,不同等级的结构面的性质与组合形式不同,以此来判断岩土体的稳定性与变形破坏方式,从而进行斜坡的稳定性评价。工程地质学中的结构面就是构造地质中的构造结构面,指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸的地质界面(或地质带),例如岩层层面、节理、软弱夹层以及各种成因的断裂、裂隙等,反映了在长期内外动力作用下的地质构造现象。滑坡的形成与发展受地质构造的影响表现为两个方面:及时,滑坡往往沿断裂破碎带成群成带的分布形成;第二,滑动面的空间展布及滑坡的范围受到岩层面、断层面、节理面、片理面及不整合面等各种软弱结构面控制。因此,在斜坡稳定性评价中,必须先根据结构面确定滑动面的总体形态和空间展布,从而确定其规模,以此来采取相应的预防措施。地质构造对崩塌的控制作用也表现在两个方面:及时是断裂构造对崩塌的控制作用。具体表现在,当陡峭的斜坡走向与区域性断裂平行或大致平行时,沿该斜坡发生的崩塌一般较多;而大型崩塌往往发生在几组断裂交汇的峡谷区;在断层密集分布区,岩层较破碎,坡度较陡的时候,斜坡常发生崩塌或落石。第二,褶皱构造对崩塌的控制作用。褶皱核部岩层变形强烈,大量垂直层面的张节理在核部形成,而且在多次构造作用和风化作用的不断影响下,破碎岩体往往产生一定的位移,从而形成潜在崩塌岩体,当褶皱轴向与坡面方向垂直时,斜坡一般多产生落石和小型的崩塌;当褶皱轴向与坡面平行时,在高陡边坡上就容易产生规模较大的崩塌。由于构造作用形成的高差大、高坡度及大面积的流域沟谷等地形地貌,新构造运动下形成的岩体变形与构造结构面,为泥石流的发生创造了必要条件。因此,可以从构造角度分析泥石流的产生条件,提前做好预防措施,可以达到杜绝灾害发生或者减少灾害损失的目的。
在地下洞室稳定性维护中的应用地下洞室开挖后,如果不加以支撑和维护,则洞室围岩绘制地应力的作用下发生变形或破坏,在采矿界这种现象称之为地压显现[3]。在矿井事故方面,由地压造成的危害主要有顶板下沉和垮落、底板隆起、岩壁垮帮、支架变形破坏、采井冒落、岩层错动、煤与瓦斯突出及岩爆等等。这些事故发生的主要原因取决于围岩的岩性和结构,特别是当岩体的地质构造发育充分而且复杂的情况下,洞室开挖后,容易形成构造应力集中区。比如在断层、软弱破碎岩墙或者岩脉等软弱结构面附近,往往容易形成应力集中区,若不加以防范,则很可能发生事故。通过对矿井地质构造的分析,根据构造纲要图对锚杆支护方式提供指导,可以取得良好的支护效果,保障安全生产。比如,在煤矿开采过程中,当掘进到向斜、背斜的轴部转折端或断层、陷落柱时,地质人员根据收集到的顶煤厚资料和煤层的节、劈理、产状及含水情况以及巷道冒顶情况,地绘制出构造纲要图,然后综合分析影响巷道支护的地质构造因素,用所得出的结论预测巷道掘进前方可能遇到地质构造,从而采用合适的支护方式。
由上面的分析可知,构造地质学在工程地质中有着十分重要的作用,特别是在山区,一些工程地质问题中甚至起着决定性的作用;离开构造地质学搞工程地质,不仅使得工作将变盲目,可能浪费很多的材料与人力,而且容易引发新的地质灾害,造成人员的伤亡和财产的巨大损失。例如,汶川地震灾后重建的县城,在灾后第二年的暴雨之后又被泥水所掩埋,不仅造成了极大的经济损失,而且给当地的灾民造成更大的心理阴影,不利于社会的和谐稳定发展。所以,在今后的工程地质工作中,一定要首先从构造地质学的角度认真分析拟建工程所在场地的整个区域的稳定性,确定稳定之后或者采取相应的措施可以维持稳定之后,再结合当地具体的地质构造分布情况,对工程进行详细设计、施工,最终达到安全、经济、效益的统一。
地质构造论文:地质构造在煤矿开采中的重要性
摘 要:煤矿开采在促进社会经济发展中起到至关重要的作用。尤其是煤炭作为我国目前现代化经济建设的主要能源,在社会经济发展中占据关键地位。随着我国对于能源需求量的增加,煤炭资源在日益迅速的减少。在我国分布的各个大中小型煤矿是其开采和运输的主要场所。因此,勘察和研究煤矿区地质构造是十分必要的。文章首先探讨了地质构造与煤矿开采之间的关系,并从煤矿矿井地质构造和煤矿矿井地质构造的预测两个方面剖析了地质构造在煤矿开采中的重要性。
关键词:煤矿开采;地质构造;重要性分析
煤炭作为促进社会经济发展的一种重要的不可再生资源,在促进经济和社会发展中发挥着重要的作用。然而,随着人类对煤矿开采年限的增加,煤矿资源在日益迅速的减少。同时,煤炭的开采也严重受到地质构造的影响。影响煤矿开采的地质构造主要包括断层,岩浆岩侵入体等。
1 地质构造与煤矿开采之间的关系
1.1 矿井水灾与地质构造之间的关系
随着开采的不断进行,煤矿地质构造的变化是导致矿井水灾事故发生的关键。因此,加强对矿井地质构造分析,并进行科学的预测,提前部署和落实相应的应急措施,是提高煤矿安全开采和回采的关键,对于延长矿井的生产年限也是关键的。同时,这对于日益枯竭的煤矿资源,剩余储备量受水威胁严重的煤矿区来说显得更为重要。煤矿采煤工作地质构造主要包括不良封闭钻孔,岩浆岩侵入体等。目前,我国很多的煤矿地质灾害性水灾都是因为这些地质构造。因此,研究分析导致煤矿矿井发生的原因,尤其是弄清楚由于各种不同地质构造而导致的矿井出水,掌握矿井出水的原因和规律,做到防患于未然。
(1)在矿井水灾发生的位置,发生的位点主要在矿井掘进巷道的迎头,发生的原因主要是在掘进过程中对于掘进前方地质构造的未知,容易造成不同来源的水突然进入到矿井。
(2)采煤工作层面夹水的发生,主要是由于在采煤的回采过程中遇到工作层面内部的地质构造和顶底板采煤发生晃动而诱导的导水破裂带疏导不畅通而引起的不同水源夹入煤矿矿井。
1.2 地质构造和煤矿瓦斯事故的关系
煤矿开采中,必须要时刻关注和重视可能出现的任何瓦斯爆炸事故,并有预警和相应的防护急救措施。现在已经证实了,煤矿中瓦斯事故的发生和地质构造被不同程度的破坏有着密切的关系。煤矿地质构造的观察和研究显示,煤矿地质构造的不同分级、分区和分带是导致煤矿中瓦斯事故发生不均匀和不均衡的关键。
1.3 煤矿采煤导致的沉陷
采煤沉陷是目前我国煤矿开采区存在的较大的安全隐患之一。如果在实际生产中不能有效的对采煤而导致的沉陷进行有效的管理和控制,则很难保障煤矿开采过程中,对工作人员人身安全的保障,很难保障采矿工作有序和有效的进行,甚至是造成大规模的人员伤亡,对社会经济和社会安定也造成不同程度的影响。
煤矿地质构造是导致在煤矿开采中发生采煤沉陷事故发生的根本原因之一,煤矿开采中遇到的不同地质构造,其岩石的组成成分、硬度和强度等存在很大的差异。因此,导致在开采过程中发生沉陷的几率也不同。针对不同地质构造不同可能引起的采煤沉陷,可以采取相应的措施。
首先,煤炭开采区的管理工作者和技术管理人员对煤矿开采区的实地情况进行系统和科学的勘察,获取相应的数据,并整理和分析;其次,根据勘察和分析结果,在开采过程尽可能避开相对容易发生采煤沉陷的区域;,在开采开始和开采过程中逐渐制定一套或是多套科学和详细、合理的煤炭开采计划和开采形式。
2 煤矿矿井地质构造分析
煤矿矿井的地质构造是控制煤炭形态、体态等的重要地质因素,地质构造作用通过改变和影响煤矿煤层瓦斯、岩浆等活动,进而来间接的影响着煤矿开采的安全和正常运转。虽然,伴随着采煤技术工艺和采煤设备的不断进步和更新,矿井生产的安全性对于地质构造的了解程度和预测精准度提出了更为苛刻的要求。因此,研究煤矿地质构造在煤矿开采中是极为重要和关键的,在煤田地质勘查、煤矿矿井建设和煤矿开采等不同阶段中也是起着关键的支撑作用。同时,地质构造也是构建我国社会主义现代化安全和高效矿井地质保障系统的核心内容。
针对矿井地质构造分析,最为常见的两种方式是地质评价和综合探测。前者是从地质角度出发,使用多种学科、多种方式方法对煤矿矿井地质构造的发展规律和复杂程度进行客观的评价。后者则是在地质评价的基础上,利用矿井内可以用于长期开采的矿区,通过进一步的分析,例如物探和钻探等手段相互配合,查明矿区内具体的地质构造,规模和性质等对煤层的破坏程度,继而指导工作层面进行合理划分。
上面两种方式是探明煤矿地质构造的重要途径,主要的目的是为了能够了解和掌握煤矿矿井开采范围内的地质构造分布规律。在明确这些地质构造后,还需要明确如何才能较大限度地降低由于地质构造对煤炭开采造成的影响,进而确定生产可以安全和顺利进行。实践证明,在相同地质条件下,科学管理和娴熟技术操作的矿井,会获得良好的经济效益,特别是在机械化的煤矿开采过程中,对于地质构造的科学分析和处理显得更为关键。
3 煤矿矿井地质构造的预测
由于煤矿地质构造对煤矿的安全生产会产生严重的威胁,因此,矿区必须要做好对煤矿矿井地质构造的预测和分析。要想能够的预报和预测未开采区的地质构造,不仅仅要有充足的及时手资料,还需要利用各种手段进行综合分析,进而才能做出正确和科学的判断,获得较为的预测结果,降低生产成本和生产过程中存在的风险,提高经济效益。通过对煤矿矿井中收集的大量的原始数据,进行综合分析,和一些科学小试验,通过地质小构造的微量变化等来预测采矿区地质构造,可以获取更为的结果。
煤矿矿井地质构造的预测方式,常用的有两种:首先,地质方式,即利用罗盘和放大镜,计算机软件等工具,对矿井下地质进行观测,进而揭示矿井的地质构造规律。再通过几何作图,地质规律等参数处理来科学的预测和评价地质构造。其次,物探方法,即利用计算机软件处理获得的数据,通过计算机成像和数字解译来解释煤矿地质构造的方法。
4 结束语
随着煤矿开采技术的不断更新,对于地质构造的分析要求更加和及时。这就需要人们从不同的角度出发,寻求和探索更为有效的分析和评价煤矿地质构造方法。由于地质构造在煤矿开采中发挥着关键的作用,就要求我们必须重视对于地质构造的研究。从建设现代化安全、高产的煤矿出发,注重对煤矿地质构造的分析,更有针对性地解决问题,提高生产安全性和经济效益。
地质构造论文:祁连山地质构造特征研究
摘要:近年来,诸多地质构造研究人员对祁连山构造特征进行了广泛的研究,这对地质界的进一步发展具有十分重要的影响。同时在研究的过程中,学者们从多个角度对祁连山地质构造进行了研究,如构造岩相带角度、地洼理论角度、多旋回构造角度、地质力学角度等方面。这些有关祁连山的地质构造研究对我国基础地质工作以及矿产勘查评价工作等的进步具有十分重要的影响。而本文将结合前任研究工作的基础对祁连山地质构造的特征进行详细的说明和探讨,以供今后参考使用。
关键词:祁连山;地质构造;特征研究;地质基础工作
多年来,祁连山在多次构造运动的作用下,其构造体系也随之发生一定的变化,多种构造体系的相互交杂组合而成了复杂的祁连山构造景观。而本文将对古河西斜接于天山――阴山、秦岭――昆仑东西走向复杂构造带之间构造体系内容进行特征研究。这种复杂的构造结构体系在志留纪末期的祁连运动中形成并逐渐演化成熟,是N55°~65°W走向的一系列互相平行的褶带及所夹岩块组成的巨型拗褶带。在这次祁连运动对早古代沉积和岩浆岩建造及其有关矿产的分布起到了决定性的作用。另外该构造体系中还包含了下元古界组成的东西向构造行迹的残块,据研究发现,这种构造形成开始于泥盆纪,在白垩纪的祁吕系西翼褶带完成,它的西部位置以弧形切断古河西系,而体系中部位置与古河西系相连接。而陇西系从东段北侧开始插入,这也是祁连山向北东呈凸的帚状构造的主要原因之一。河西系狱古河西系呈反接状态,最终以平行等距的隆起和沉降带而存在。康藏歹字型构造体系将该地区西南部古构造形态造成了一定的影响,并使其改造多,产生一定的歪曲。
1. 构造分区及地质概况分析
在昆仑秦岭地槽褶皱系中,祁连山是其中一个典型的加里东地槽,其褶皱返属于陆相泥盆系,在磨拉石建造前就已经形成。北祁连山及河西走廊中下泥盆与古生界及加里东晚期花岗岩存在不整合关系;拉背山见中下泥盆统御中奥陶统也是不整合关系;南祁连山乌兰大坂见上不整合于志留统之上,这也就是说明祁连山在加里东晚期才褶皱成山体,从地槽转变为地台,并在长时间中处于演变构成中,因此晚古生代一中、新生代都属于地台型盖层沉积形式。祁连山以北是塔里木――阿拉善地台,并以大断裂为分界线;南界与东昆仑、西秦岭褶皱系之间也是在大断裂作用下形成的,但是这两者的沉积层是存在差异的,例如欧龙布鲁克隆开始到寒武―奥陶纪时期内属于近地台型的砂页岩、碳酸盐建造,其厚度在700m~2000m之间并与震旦亚界处于假整合关系。而在柴达木北缘和青海南山其主要以华力西和印支褶皱为主,属于北秦岭褶皱带。
2. 古河西构造体系分析
在志留纪末期发生的祁连运动对整个祁连山区造成一定的影响,其中泥盆系以高度角度不整合覆于前亦系其位移发生了顺时针的移动,同时经过对体系研究发现这些都是以顺时针扭动的运动方式进行移动的,并且这种以水平为基的扭动对侧面产生了挤压现象,而这同中国西北部个构造体系所表现出来运动方式也是存在一定共性的,与中国东部华夏系等的运动也是相吻合的,从这些都可以证明古河西系不可能是由北东――南西向的水平单一产生的挤压而形成的,而是祁连山区西侧偏北、东侧偏向南而产生的水平耨动运动方式所形成的,且经过实践研究发现,这符合祁连山地质构造情况,也符合我国其他地区巨型构造体系中大陆地壳运动规律。
古河西系在本山区西部受祁吕系和康藏系复合;东部与河西系、陇西系等符合,且地质构造的形态被复杂和歪曲。例如天祝一带受到陇西系改造的影响作用,其褶皱轴方向逐渐由北西向西转变;昌马西北以及兰州东部地区因受祁吕系复合改造的影响,中新生代的地层受到不同程度的掩盖,导致地质构造行迹变得模糊不清。在之后的时间内,古河西系受到其他体系重接的作用,使得一些构造行迹有复活的现象。令爱古河西系还能够显现出一定的东西向构造行迹,且这种东西向构在古河河西断裂破坏的作用下,其走向也由北西西向南东东发生了变化,呈现出一定的扭动行迹,同时这种变化对古河西系也产生了一定的影响,导致古河西系构造线与古东西向构造整合,进而导致古河西系产生了局部弯曲的现象。通过对古河西的物质成分进行检测发现,其中主要成分是沉积厚度在20000米的碎屑岩、碳酸盐为主,同时其中还含有大量的中基性火山岩,这也是古河西系具有早古生代地层的标志之一。另外一些震旦亚代的碎屑岩和碳酸盐及火山岩岩层也在其中。
3. 古河西系之后构造体系及其复合现象分析
3.1 祁吕贺兰山字型前弧西翼褶带
祁吕贺兰山字型西翼褶带在古河西系之上复合,据研究发现,它可能始于泥盆纪,而其雏形形成于二迭、石炭纪时期,并在白垩纪发展成熟。祁吕贺兰山字型西翼褶带与东翼有一定相似的地方,其主要表现在两者都是有一系列单一的弧形褶带所构成的,且西翼从北到南可以分为敦煌――龙首山弧形褶带、走廊南山弧形褶带、托来山反S型褶带、托来南山反S型褶带以及拉脊山褶带等。同时在各褶带之间还存有玉门――酒泉――张掖、昌马――黑河――门源、托来河――大通河、西宁等槽地。而祁吕贺兰山字型西翼褶带的总体走向由东往西依次为:北东东――东西――南东――南东东反S型,其反射弧主要是由三列向北突出的弧形褶带所构成的,且越向北发展,其弧形的行迹约为清晰。祁吕系西翼北界主要是以它最北位置的弧形褶带进行划分的,其反射弧顶位于桥湾的北侧,并与天山――阴山东西向复杂构造带南段呈斜接和重接的关系。同时反射弧南部由于受到康藏系的影响,两者之间的接线较为模糊,但是仍旧可以以海相二迭、三迭系的范围来进行划分,也就是以日月山经过托来山与阿尔金山进行连接。祁吕系西翼尤以反射弧对古河西西改造明显,其北部地区的两个弧形褶带与古河西系由门源至肃南呈现一定的重接关系,之后有向北西方向不断延伸,并逐渐偏东西移动,再往西由昌马西方向南西方向移动,最终以40°~50°交角反切断北向西的古河西系。而在敦煌――龙首山、走廊南山两者弧形褶带在之间,古河西系的中新生代大部分都被掩埋在了槽地之中。同时祁吕弧形西翼的东南段、门源――宝鸡等低段也有一定的反射弧复合的现象存在,但是整体表现的并不明显。祁吕系西翼褶带与天水――宝鸡带、秦岭――昆仑东西向复杂构造带有重接关系,但是向东与东西向复杂构造带逐渐产生分离,最终与北东东――被动向吕梁――恒山褶带进行联合形成向南突出的完整的山字型前弧。
地质构造论文:不同地质构造煤层开采技术分析
[摘 要]我国的地质地貌复杂,气候类型多样,因为我国的疆域辽阔跨越的经纬度都很大,地质构造复杂。然而我国的煤炭开采受到地质构造的影响较大。地质构造的复杂就要求在开采煤层的过程中要应对各种突发的地质状况,并采取不同的应对措施。下面本文详细描述几种地质构造的形态,并结合实际的情况来阐述在煤层开采是怎样避免陷落柱,岩浆侵入等不利的影响,并有针对性的分析其中的缺点和采取具体的措施。
[关键词]地质构造 煤层开采 技术分析
地质构造的的类型有很多种,如断裂构造、单斜构造、褶皱构造、破碎带等。
断裂构造是指岩层在地壳发生运动时其连续性和完整性遭到破坏的而形成的地质形态。断裂面两侧的岩层没有发生明显的被破坏的迹象被称为裂隙。裂隙对煤层的开采的过程中有着直接的影响,对钻研爆破,地下水的处理,以及灯板的管理都有着直接的影响。岩块沿着破裂面有明显的位移的断裂构造称为断层。断层面两侧的岩体称为断盘。当断层面是倾斜的时候,则断层面以上的部分为断盘的上盘,以下的部分为断盘的下盘。断层面是垂直时是没有上下盘之分,对于两盘相对的上升或者是下降课分为上升盘和下降盘。在现实的地质构造中断层可以分为正断层、逆断层和平推断层。所谓正断层是指上盘相对来说下降,下盘则反之;逆断层指上盘相对的上升,下盘与之相反;平推断层指断层的两个盘相对水平方向移动。根据断层的组合形式不同可以构成多种地形,如地堑、阶梯构造等多种形式。断层在各矿区都有出现,其类型多种多样,规模大小也是各种各样。大断层一般情况下落差高于50米;小断层的落差一般小于20米。在煤矿的开采生产设计中断层因其规模大小各异,种类繁多且分布广泛对其影响是很大的。
单斜构造是指岩层在一定范围内其倾斜方向和倾角大体是一致的,则称为单斜构造。它往往是褶皱岩层或其他构造形态的一部分。一个地区内的一系列岩层如向同一方向倾斜,其倾角也大致相同,则称为单斜层或单斜构造。其倾角是煤层或者是岩层和水哦宁之间的较大的锐角夹角,一般来说倾角的大小直接决定着煤层的开采的难度大小,倾角越小开采就越容易,倾角越大开采就越难。根据倾角的大小可以将煤层划分为急倾斜煤层、倾斜煤层以及换倾斜煤层。煤层或岩层与水平面相交线称为走向线。在任何一个煤田中,在同一个煤层内的不同地点,煤层的地质构造的单斜构造倾角和走向一般是不会发生太大的变化,或者变化也是很微小的,当然也有例外毕竟地质构造复杂无比什么情况都有可能。
褶皱构造是指岩层或煤层因在构造运动的作用下而变形,形成的一系列连续弯曲。岩层或煤层的连续完整性未遭到破坏,是岩石塑性变形的表现。对于煤层或者岩层向上突起的地方被称为背斜,向下凹陷的地方是向斜。在自然地形中背斜和向斜一般是连接在一起的。
但是煤层的开采条件不只是这些,煤层的厚度、结构等变化是影响采煤方法选择、采区布置以及矿井生产能力的主要因素。煤层的产状对煤矿的设计、建设和生产起着重要的影响因素,可以根据这些条件拟定煤层开采方案和选择开采的方法。煤层产状平缓、走向和倾向方向状况变化较小这个可以考虑设计采用大型综合机械化矿井开采,比如倾角较小的褶皱构造地带;当煤层的倾角较大,煤层褶皱紧密或者断裂构造的情况,这会给煤层的开采带来很大的困难和阻碍,采煤的机械受到限制生产能力很难提高,一般这样的构造地带的煤层宜设计中、小型矿井,根据煤层和岩层的复杂程度可以将井田构造划分为简单、中等、复杂和极复杂四种类型。
评价煤层的地质条件,预测煤层开采的时候可能会出现的状况和产生的后果,以便于合理的选择煤层的开采有利的地区,或者是提出合理科学的不良地质条件的解决方案,保障煤矿的合理设计,顺利施工生产。对工程施工方式和效果能够产生明显的影响主要的是取决于严实和土层的性质。为了保障矿井安全并且经济的通过表土层,必须清楚表层土的性质,选择合理科学的施工方法。如果是稳定的表层土可以先挖掘随后进行支护这种传统的施工方法;但是如果表层土不稳定在采煤的过程中要先进性支护然后进行挖掘,或者是采取特殊的施工工艺。
煤矿开采的过程中瓦斯是最为要注意的气体,瓦斯是在煤炭开采的过程中产生的,主要是煤层和岩层中涌出的气体。瓦斯在达到一定浓度时遇到火很容易发生爆炸,对人和煤矿安全生产都会带来极大的危害。在资源勘探时是无法能够的测定煤层在开采过程中瓦斯的相对涌出的量,只能在一定程度上评价煤层中瓦斯的含量,并且对将来瓦斯级别进行估计和评测从而确定瓦斯的等级。除此之外煤尘也是引起爆炸的一个主要原因,煤尘是煤炭开采过程中所产生的煤的微粒。煤的挥发分越高煤尘爆炸的可能就会越大。所以煤炭开采的过程中特别是爆炸性危险的矿井,一定要严格的控制风速,防止煤尘飞扬。在《煤矿安全规程》上明确规定:查地质报告,必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定资料,以利于矿井的设计与建设。
煤层的开采其受到的影响因素有很多,工程地质条件、水文地质条件、地温地质条件、煤层的厚度、煤层的构造。煤层的发育稳定程度、人为安全因素等等,所以煤层开采要严格进行勘测和评估,进行科学的预测和合理的适当的影响度发展分析,包括事故发生后及时时间的处理方法和准备工作,做到防患于未然。从而保障工作人员的安全和煤矿安全生产。
作者简介
栗占有(1963-),男(汉族),河南省登封市大金店人,大专,工程师,国家注册安全工程师,主要研究方向:采矿地质。
地质构造论文:页岩气地质构造特性与分析
[摘 要]页岩气是一种非常规天然气资源,吉林油田松原采气厂所在区域有相当的页岩气储量,为有效开发页岩气等天然气资源,需要对其基本分布情况进行分析,并结合地质资料和测井资料等对储层物性、孔隙结构和渗流机理等地质构造特性进行探究。
[关键词]页岩气;天然气;储层物性;孔隙结构
页岩气作为一种非常规的天然气资源,主要是以游离、吸附状态分布于地下,我国具有相当大的资源储量,吉林油田所在的松辽盆地区域陆相沉积盆地的页岩地层中蕴含着丰富的页岩气资源。页岩气藏一般孔隙度、渗透率低,在地质构造上具有鲜明的特点,造成其在解吸和吸附特征上与常规天然气和致密砂岩气多流、多尺度渗流特性具有明显的区别。所以,需要对页岩气资源分布情况进行一定的把握,并结合天然气开发实际,对页岩气地质构造特性进行分析,并结合不同颗粒尺寸页岩气的渗流情况,对页岩气开发条件进行地研究,从而为下步页岩气的勘探开发创造条件。
1 吉林油田页岩气资源特征
1.1 吉林油田页岩气资源状况
吉林油田在长岭、农安等气田区块都发现了页岩气资源,在青山口组和嫩江组等白垩系地层广泛分布页岩气资源,其中青山口组页岩气资源厚度大、储层稳定,而嫩江组页岩气分布范围广,青山口一段页岩气质量较高,含油气资源量多。青山口组页岩气平均厚度在5米左右,位于松原市附近的中央拗陷区厚度较大,可达40米左右,西部斜坡区不发育页岩气资源。嫩江组一段页岩气发育在地层中部,页理发育较好;嫩江组二段在底部一般发育2到3个储层,西部斜坡区不发育,中央拗陷区发育厚度较大,可达3-10米,东南隆起区厚度达3-4米,由于嫩江组二段存在剥蚀作用,导致地层大面积缺失。
1.2 吉林油田地质构造和物化特征
青山口组广泛分布深湖和半深湖相,总体埋藏较深,在沉积环境和沉积中心的控制下分布稳定,但是在东南隆起带埋藏浅,且在剥蚀作用较大的区域存在部分出露现象,比如在登娄库区块北部高点存在局部出露,露头埋藏深度达到5-20米。嫩江组东南隆起带和南部埋藏较浅,一般在10-400米之间,在西部和北部埋藏深度较深,页岩气层产状与地层产状一致。
页岩气一般呈现灰色或灰褐色,具有泥质结构和贝壳状断口,致密块状或平行层理构造,火烧会冒烟,并伴有浓烈的沥青味。
1.3 成矿规律及页岩气分布
在松辽盆地地质发育中,伴随着长期的地质沉积过程,造成整体沉降,使湖侵面积增大,构造强烈时期层序发育为湖侵域,构造微弱时期发育为低位域。在地质沉积过程中,温暖湿润的环境使湖泊生产力增加,为页岩气生成提供了丰富的有机质。全球海平面上升导致湖海产生沟通,页岩气广泛发育于湖侵域,半深湖和深湖相带成为页岩气的有利形成区域,青山口组中央拗陷区是最有利发育地位;嫩江组时期,湖盆面积较大,页岩气在中央拗陷区、东南隆起带广泛发育。
2 吉林油田页岩气储层构造、孔渗特征和渗流机理分析
2.1 储层构造特征分析
一是储渗结构特征。页岩储层主要以天然裂缝和基质孔隙为储渗空间,后者又可细分为微裂隙、溶蚀孔、有机质生烃形成的微孔隙和残余原生孔隙等。微裂缝在为页岩气提供储渗空间的同时,还有利于吸收天然气的解析,成为页岩气运移和开采的通道,同时,与大型断裂连通的微裂缝不利于页岩气保存,地下水也会通过裂缝进入储层,导致开采中见水早、含水上升快,不利于长期开采。
二是物性特征。低孔、较致密和特低渗是页岩气储层的重要物性特征,同时,页岩气储层吸附气的含量受到黏土矿物含量的影响,特别是伊利石对吸附气体影响严重,黏土中碳酸盐、硅质等脆性矿物导致页岩气储层产生大量天然裂缝,对储层的压裂改造造成重要影响。
2.2 孔渗结构特征分析
一是页岩孔隙系统结构。储层的孔渗结构是气田地质构造的组成部分之一,页岩孔隙系统是页岩气系统的重要参数,页岩天然气储层的渗透率低,孔隙度介于2%到15%之间,吉林油田页岩气地质构造孔隙结构主要由天然裂缝、水力压裂裂缝、有机质和非有机质四种孔隙介质构成,孔隙结构主要包括微米尺度孔隙和纳米尺度孔隙。
二是页岩渗透率特征。在气藏资源开采中,气体运移能力是其重要概念和表征量,影响页岩气的开采效率,页岩气资源渗透率处于纳米数量级,对页岩气渗透率测量造成了困难,存在测量时间长、结果性低等问题。
2.3 吉林油田页岩气渗流机理
页岩气受到储层结构、孔渗结构和成矿规律等影响,在气藏开采中主要经过三个过程:一是气井钻井完成后,地层中压力下降,页岩气储层表面吸附的气体在压降作用下脱离岩层表面,产生解析与裂缝中存在的游离气体形成混合气。二是高浓度区域的游离页岩气因浓度差作用,向低浓度区域流动,形成天然气扩散,由于页岩气储层的地质构造决定了其渗透性低、孔隙度小,导致扩散以分子扩散、表面扩散为主,扩散过程伴随浓度变化始终,直至气井中浓度一致。三是在页岩气储层中气渗性低,而在气井井通中渗透性较高,所以会在气井井筒和储层裂缝中产生流动势,在流动势作用下页岩气由裂缝和孔隙流向气井井筒,更加有利于开采。
基于吉林油田页岩气等特殊天然气资源的地质构造、储层物性和孔渗结构特征分析,结合天然气勘探开发已具备的经验,在下步的页岩气资源开采中,首先要采集具备代表性的页岩气样品进行物性分析,收集储层丰富区块的地层特点,在横向和纵向上进行页岩气展布特征和分布范围分析,并研究相应的勘探开发参数,为下步进行页岩气开采打下基础。
3 结论
综上所述,吉林油田长岭、农安气田区域广泛分布页岩气资源,虽然现在仍未进行有效开发,但对资源分布状况进行把握,对储层地质构造和物性特征进行简要分析,可以更加深入的了解区域开发条件,为下步勘探开发奠定坚实的基础。
地质构造论文:论煤矿地质构造情况对安全生产的影响
[摘 要]煤炭作为我国社会主义现代化经济建设的主要能源之一,在我国的经济建设与人民日常生活中都占据着十分重要的地位和作用。因此,对于其地质结构的研究与勘查是十分有必要的。随着矿井开采的不断深入,井下地质构造(断层、陷落柱)对生产的影响日趋严重,如何能安全顺利高效地通过地质构造,将影响降低到最小,需要从多方面入手,采取科学合理的措施,严格执行相关注意事项,这是确保安全有序作业的基础和保障。
[关键词]地质构造;煤与瓦斯突出;出水机理;安全回采率
1 引言
地质构造主要通过影响煤层中瓦斯的保存条件和软分层的发育来控制煤与瓦斯突出发生的条件。在煤炭形成的漫长地质时期,煤层受到沉积作用、煤化作用和构造运动等影响,在煤体内部产生大量的裂隙、孔隙、褶皱和断层等构造类型。煤层的自燃主要经过氧化放热、蓄热散热和蔓延扩展等环节,裂隙、孔隙、褶皱和断层通过影响各个环节的发展,从而影响煤层的自燃。构造应力是控制矿区采动损害的一个不容忽视的因素。
2 地质构造对煤矿生产安全的主要威胁
(一)矿井水灾与地质构造的关系
地质构造是导致出水事故的关键,加强地质构造分析预测及防治措施落实,提高安全回采率,有利于延长矿井的生产年限,这对煤炭资源日益枯竭,剩余储量受水威胁严重的煤矿区来说尤其重要。煤矿采煤工作面地质构造主要包括断层、陷落柱、岩浆岩侵入体、不良封闭钻孔等,很多的灾害性突水都是源于这些地质构造。研究分析矿井出水的条件,关键是弄清各种不同形态的地质构造在井下出水所起的作用,掌握其规律,做到防患于未然。总结近年来煤矿水害发生的基本规律,我们可以得出以下结论:
1、在矿井水害发生位置方面,主要发生在矿井掘进巷道的迎头,由于掘进过程中遇到地质构造(掘进前未探知)造成不同水源的水突入矿井。
2、采煤工作面突水,主要是回采过程中遇到工作面内部地质构造 (陷落柱、封闭不良钻孔等)和顶底板采矿扰动诱发的导水破裂带导通不同水源水突人矿井。
(二)瓦斯事故与地质构造的关系
煤与瓦斯突出常发生在地质构造破坏地带已为大量实践所证实,煤与瓦斯突出的危险性与地质构造复杂程度有密切关系。地质观察及研究表明,矿区构造特征控制煤与瓦斯突出的分布,构造的分级、分区和分带造成煤与瓦斯突出分布的不均衡。
(三)采煤沉陷
采煤沉陷是我国煤炭矿区现存的较大安全隐患之一,如果不能对其进行有效的管理和控制,就难以保障煤炭开采工作的安全、稳定、有序进行,甚至有可能造成大规模的人员伤亡,对于社会的安定也会造成一定程度的影响。
煤矿区地质构造的不同是引起采煤沉陷事故发生的根本原因之一,不同的地质构造其岩石组成成分、硬度、强度都有很大的差异,因此,引发采煤沉陷的几率也有所区别。
针对这一主要原因,在煤矿区设立时就要可采取如下措施:1、煤炭矿区管理人员和技术人员要对矿区实地情况进行系统、科学的研究与勘查;2、逐步制定一套或多套详尽、合理、科学的煤炭开采计划和开采组织形式;3、在煤炭开采中一定要尽量避开较易发生采煤沉陷的地区。
3 构造应力对矿区采动损害的影响
矿区采动损害,是因煤炭井工开采对覆岩和地表地质环境造成的损害。从构造地质学的观点来看,矿区采动损害是在地壳构造运动产生的应力作用、岩体本身重力以及地下开采活动联合影响下发生的主采煤层上覆岩、土体的一种特殊的表生构造现象。
对于一个具体的煤矿区来说,要么处于挤压构造应力场,要么处于拉张构造应力场。挤压与拉张是煤矿区常见的两种最基本的构造应力状态。
由于构造应力的作用,可以改变采动影响下的岩层移动方向和移动量的大小,同时也影响井下巷道的变形破坏模式。如果煤矿区处于挤压构造应力场中,在煤层未开采之前,侧向挤压应力早己存在,它使煤层覆岩有向上弯曲的趋势;在煤层被采出后,覆岩重力首先克服侧向力造成的向上的弯矩,剩余的垂向力才引起煤层顶板向下弯曲变形。同时,由于侧向挤压构造应力的存在,使岩体所受围压升高,必将使岩体的力学强度增加,从而减小煤层开采对覆岩的损害。
另一方面,由于岩石的抗拉强度低,在受拉张应力作用后,很容易产生张节理,使岩层的连续性遭到破坏,失去内聚力;拉张应力的作用可以抵消一部分因重力作用在岩层中产生的水平关联应力,从而使岩块受到的侧向夹持力减小甚至消失,很容易在重力作用下失稳沉降,即使拉张应力不足以使岩层破断,也会使岩体的围压降低,从而导致岩体强度的下降。为了保护煤矿区地质环境,煤炭资源开发活动必须要有一个度,要把开采强度限制在煤矿区地质环境可以承受的范围之内。
4 提高煤炭矿井开采的利用率,回收率
随着开采水平的延深,煤层产状及地质构造发生了很大的变化,地质构造非常复杂,所以对煤的有效开采与回收也变得困难起来,如何提高煤炭矿井开采的利用率,回收率,提高经济效益是我们当前矿业工作的一个重要挑战,面对这一挑战,我们提出了以下应对办法:1、进行补充矿井地质勘探、巷探,调查研究煤系地层中伴生矿产的储存情况和能利用价值;2、计算和核实矿井储量,掌握储量动态,提高储量级别,设法扩大矿井储量,及时提出合理开采和利用煤炭资源的意见;3、研究地质构造、煤层和煤质的变化规律;4、长期坚持井下现场观测收集掌握及时手资料。对煤系地层观测时,对一切穿过煤系地层的井巷均应逐层观测其岩性特征和厚度,对煤层、标志层和煤层顶底板需做重点观测。
对煤层观测时不论是否可采,都必须进行观测和描述。严格按照以上应对办法才能有效的判断出断层的构造形态及分布规律和发展方向,减少煤炭资源的丢失,提高煤炭的回收率。
5 结论
在煤矿的开采活动中,探明地质构造的类型和规模是保障安全生产的及时步。时刻注意地质构造的变化,预防煤矿重大事故的发生。关于地质构造对煤矿安全生产的研究,今后将主要集中在以下几个方面:地质构造对煤与瓦斯突出影响的定量化分析;地质构造对煤层自燃的定量化分析;地质构造对矿区采动损害的定量化分析。
地质构造论文:试述地质构造的主要形式及对矿山工程的影响
【摘要】地质构造是指组成地壳的岩层和岩体在内、外动力地质作用下发生的变形变位,从而形成诸如褶皱、节理、断层以及其他各种面状和线状构造等组成的地壳岩层和岩体。矿山工程是指在矿山进行矿产资源开采作业的工程。本文主要是针对矿山工程中的沉积岩、岩浆岩以及变质岩等岩石的构造特点,以及主要地质构造形式对矿山工程建设产生的影响,进行阐述和分析。
【关键词】地质构造;形式;矿山工程;影响
1、前言
矿山工程在建设过程中容易受到多种因素的影响,其中地层岩性、地质构造对矿山工程建设的影响最为明显。尤其是在不同形式的地质构造都会对矿山工程中的建设工作产生不同的影响,因此针对地质构造形式的研究对保障矿山工程安全生产有着重要作用,这对解决矿山工程建设中的安全隐患等问题有着重要的现实意义。在矿山工程建设过程中建设单位通过对地质构造的深入研究,可以保障充分利用地质构造中的构造优势,避开地质构造中的劣势,从而保障矿山工程建设的顺利进行。
2、矿山工程中主要岩石分类与构造特点分析
2.1沉积岩的构造特点
矿山工程中需要面对多种类型的岩石,沉积岩就是矿山工程中常见的岩石之一,常见的沉积岩一般都是以层状分布为主要形式,而且沉积岩受到其自身特性影响具备良好的层理性。常见的沉积岩,有直径大于3毫米的砾和磨圆的卵石及被其它物质胶结而形成的砾岩,由2毫米到0.05毫米直径的砂粒胶结而成的砂岩,由颗粒细小的粘土矿物组成的页岩,由方解石为其主要成分、硬度不大的石灰岩等。正常情况下机械性沉积岩主要包括胶结成分与颗粒成分,胶结成分主要是由钙、铁、硅以及泥等物质构成,其中硅质和铁质胶结的岩石较为坚硬,且不容易发生变形,而钙质胶结则会使岩石容易出现溶解,泥质胶结的岩石在遇到水的时候会出现软化的现象,因此,不同成分的沉积岩具有不同的特性。目前在沉积岩中所含有的矿产,约占全部世界矿产蕴藏量的80%,是矿山工程建设过程中主要研究对象。
2.2变质岩的构造特点
变质岩是矿山工程中较为常见的岩石种类之一,是由岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生变质而形成的岩石,在矿物成份、结构构造上具有变质过程中产生的特征,也常常残留有原岩的某些特点,变质岩的物理力学性质不仅与原岩的性质有关,而且与变质作用的性质及变质程度有关。变质岩由于其成分上有较大的区别,这也就导致不同种类的变质岩变质程度也有深浅的区别,而这也直接导致岩石的岩性等方面也具有较大的区别。在矿山工程中常见的变质岩的稳定性相对较差,根据其变质环境的不同可以对其进行以下划分,石英岩石、大理岩石、板岩等,而且不同种类的变质岩排列结构也存在很大的差异性。
2.3岩浆岩的构造特点
岩浆岩(又名火成岩)是指岩浆冷却后(地壳里喷出的岩浆,或者被融化的现存岩石),成形的一种岩石。常见的岩浆岩有花岗岩、安山岩及玄武岩等。一般来说,岩浆岩易出现于板块交界地带的火山区。它们的特点通常是一个具体构造环境的典型,可以研究板块构造,在一些罕见情况下,它会含有重要矿物,例如花岗岩中可能有钨,锡和铀。矿山工程中常见岩浆岩的分类较为简单,主要可以根据其成分将岩浆岩划分为侵入岩和火山岩,但是矿山工程中常见岩浆岩的结构及其矿物组成却是相对较为复杂,如果是深层的侵入岩则其岩石的体积相对较大,岩石内部结晶较为均匀。而火山岩却和侵入岩存在较大的本质区别,因为火山岩的成分中一般都含有不同程度的凝灰,而且火山岩间层之间还存在有很多不规则的结构,岩浆岩在学界一直被认为是均质岩石,所以常见的岩浆岩物理力学的指标相对较好。
3、地质构造的主要形式对矿山工程的影响
3.1背斜构造对矿山工程的影响
背斜构造外形上一般是向上突出的弯曲,岩层自中心向外倾斜,核部是老岩层,两翼是新岩层(这一点是其与向斜的根本区别)。矿山工程领域中背斜的顶部在实际上容易受到张力的作用,将会导致岩石较为脆弱,容易破碎的岩层是便于矿山开采工作进行,由于背斜岩层向上拱起,且油、气的密度比水小,所以背斜常是良好的储油、气构造。同时建设单位还可以通过对背斜进行研究来确定钻井位置,这对减少矿山工程中的资源消耗有着重要的意义。
3.2向斜构造对矿山工程的影响
向斜构造属于褶曲构造的基本形态之一,与背斜相对。其两翼指向上方,中央向下屈曲,褶弯内之岩层,愈往中央,愈为年轻。在地形的原始形态中向斜往往会使其形成谷地,但是由于向斜岩层槽部在实际上容易受到挤压,这便使其物质坚硬且不容易被侵蚀,经过自然界长时间的侵蚀后会使向斜地层形成山岭地貌。由于向斜岩层底部岩石容易接受沉积但是却不容易被腐蚀,岩性相对较为坚硬,在矿山工程建设过程中向斜构造具备良好的储水构造,建设单位可以在向斜构造处寻找水源,为矿山工程提供丰富的水资源。因为向斜岩层向上弯曲,受力集中于中心,同一平面上各点受力不均匀,不宜修建铁路、隧道等工程。
3.3断层构造对矿山工程的影响
断层地质构造主要是指岩体在受力作用下出现了断裂,从而导致两侧的岩体沿着断裂面发生十分明显位移的断裂构造,断层的大小是与岩体受力作用的大小有所区别,规模大小不等,大者沿走向延伸数百千米,常由许多断层组成,可称为断裂带。断层破坏了岩石的连续完整性,对岩石的稳定还明显受到构造作用的强烈程度影响,随着地质构造作用的加强,断层泥、糜棱岩进一步发育,其稳定性更差,此外断层的宽度、倾角破碎程度对岩体的稳定性也有极大的影响,近于直立的断层就容易使采空区垮塌,破碎带越宽其稳定性就越差,从而影响工程的稳定性,与工程建设有着密切的联系。断裂性质的不同具有显著的差异,压性断层因受到较大压应力作用,内部充填结构致密的断层泥、糜棱岩,地表降水不易渗入,相对而言在雨季安全性较好,其倾角一般较缓,产生垮塌的可能性小。张性断层则相反,一般来说,张性断层引起两盘岩层产生层间错动的规模很小,结构松散的碎裂隙岩、断层泥不发育,其稳定性差。通常情况下矿山工程线路垂直通过断层比顺着断层方向通过受的危害小。
3.4其它地质构造形式对矿山工程的影响
另外对矿山工程建设有影响的还有节理构造,就是岩石受力而出现的裂隙,但裂开面的两侧没有发生明显的(眼睛能看清楚的)位移,是地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。根据力学性质又可分张节理和剪切节理。前者即岩石受张应力形成的裂隙,后者即岩石受切应力形成的裂隙。沿较大切应力方向发育的细而密集的剪切节理,称为“劈理”。在地壳中,节理常作为矿液的流动通道和停积场所,直接控制着脉状金属矿床的分布,也是石油、天然气和地下水的运移通道和储聚场所。但节理过多发育会影响到水的渗漏和岩体的不稳定,给水库和大坝或大型建筑带来隐患,在石灰岩地区,节理和水溶作用形成喀斯特。
4、结语
矿山地质构造主要有褶皱、断层、节理等类型,地质构造对于矿山工程的安全具有很大影响。所以在进行矿山工程建设过程中,建设单位要科学、合理、系统的对地质构造进行分析和研究,充分利用所处地区地质构造中的优势,在避免地质构造形式对矿山工程带来不良影响的同时,可以确保矿山工程建设的安全性与合理性,这对提高矿山工程的建设效率、减少成本投入等方面有着重要作用。