复杂地质

复杂地质（精选十篇）

复杂地质 篇1

复杂地质环境是引发煤矿地质灾害的主要条件, 一般情况下, 复杂地质环境的结构呈现多样化的表现, 地质内风险发育的机率非常大, 不利于地质的稳定性。复杂地质很容易受到地层性能、外力、自然环境等因素的影响, 发生破坏性较大的地质灾害, 严重影响了地质的稳定分布, 同时增加了地表活动的风险性, 体现了复杂地质的危险性。

1 复杂地质条件下的煤矿地质灾害分析

复杂煤矿地质条件, 是指岩浆岩侵蚀煤层严重, 地质构造复杂, 煤层赋存极不规律, 呈鸡窝状, 厚度变化大, 多数不可采。因此, 更好的开发利用有限煤炭资源, 安全回收现有的煤炭资源, 提高资源回收率, 延长矿井服务年限, 是煤矿技术管理的重要工作。

地层、岩相等构造中含有比较剧烈的运动, 如:断块、沉积等, 对原有的地质造成一定程度的冲击, 引起了明显的地质灾害。结合复杂地质的表现, 此类条件下最为常见的煤矿地质灾害进行分析。

1.1 地面塌陷

地面塌陷是煤矿地质中最常见的灾害, 地面塌陷的直接影响因素是采空区。煤矿采空区中, 暴露了大面积的地质面积, 干预了地面的稳定性, 再加上采空区安全防护的水平不足, 即会引起大规模的地面塌陷。煤矿复杂地质中的地面塌陷问题, 还受到岩石力学的影响, 如:振动、渗透, 都是引起地面塌陷的主要因素。煤矿地质中的地面塌陷, 存在很大的安全风险, 对周围的环境、土体以及生活区有明显的影响, 降低了地质结构的稳定性[1]。地面塌陷是煤矿地质灾害中的主要表现, 不仅破坏了煤矿安全开采的环境, 更重要的是影响了煤矿开采的经济效益, 很容易引发风险事故。

1.2 煤与瓦斯突出

复杂地质条件下的煤矿开采, 很容易发生煤与瓦斯突出的风险。此项地质灾害发生在一定深度的煤矿开挖中, 集中在断层、褶皱等地层位置, 煤与瓦斯突出风险发生时, 有明显的征兆, 降低了煤矿开采的安全风险, 可以保护人员安全。煤与瓦斯突出中, 复杂地质条件是最主要的影响因素, 也存在其他因素的综合作用, 增加了煤矿开采的风险性。

1.3 矿井突水及淹井灾害

煤矿开采地层中的地质复杂, 即可降低煤矿地层的稳定性, 促使地层中出现诸多风险性因素[2]。例如:煤矿所处地层中, 含有大量的断层、岩溶等复杂地质, 在多雨季节内, 复杂地质在煤矿开采区囤积大量的水, 导致矿井失去了正常的排水能力, 形成了矿井突水及淹井的灾害, 严重威胁了煤矿作业的安全性。

2 复杂地质条件下煤矿地质灾害的预防

工作面的地质条件从断层多少、褶皱大小和数目、火成岩侵入情况等方面分解若干指标, 划分为简单、较简单、较复杂、复杂、极复杂五个类型, 复杂地质条件下的煤矿地质灾害, 具有毁坏性的特点, 结合复杂地质条件, 针对煤矿地质灾害提出有效的预防措施。

2.1 地面塌陷的预防措施

煤矿地质灾害中, 地面塌陷的预防措施, 主要围绕治理地表下沉、沉降等问题展开, 合理保护煤矿开采的环境[3]。上文中表明, 煤矿中地面塌陷的直接原因是采空区的影响, 所以采空区, 提出预防地面塌陷的措施, 落实“采→注→采”的方法, 先在煤矿作业区域中开采中窄条, 用于充当煤矿工作面, 全面控制地层岩石的变化, 维护地表的平衡, 在此基础上, 填充开采的窄条, 预防采空区内的岩石发生断层, 确保采空区稳定后, 再开采剩余的宽条部分, 规避煤矿开采中潜在的塌陷风险。

2.2 煤与瓦斯突出的预防措施

煤与瓦斯突出中的预防措施, 需要明确此类地质灾害发生的征兆, 如:煤矿地层构造紊乱、地压过大、瓦斯涌出异常等, 一旦煤矿开采中出现此类征兆, 表明有可能发生煤与瓦斯突出征兆, 此时需要采取治理措施, 快速疏散煤矿作业人员, 保护煤矿作业现场[4]。煤与瓦斯突出预防中, 应该严格按照煤矿作业的规范安排开采工作, 杜绝煤矿开采现场潜在风险。

2.3 矿井突水及淹井灾害的预防措施

复杂地质条件下, 煤矿矿井突水及淹井灾害的预防措施有: (1) 防:在复杂地质条件下, 提前做好防水的工作, 预防矿井突水灾害, 进而预防淹井灾害; (2) 堵:当煤矿矿井面临强降水时, 应加强堵水控制, 以免矿井积水, 提高煤矿现场的堵水能力; (3) 疏:及时疏通煤矿矿井周围囤积的雨水, 采用疏导的方式将雨水引流到安全的地方; (4) 排:在煤矿施工现场设置排水系统, 主动排掉矿井中的水, 保护矿井安全; (5) 截:配合矿井堵水, 将雨水拦截在安全的位置, 避免雨水流入到煤矿现场。通过上述方法, 提高煤矿矿井安全的管控能力, 解决复杂地质条件对煤矿地质灾害的影响。

3 结束语

复杂地质是预防煤矿地质灾害的重点区域, 因为复杂地质本身风险性高, 所以增加了煤矿地质灾害的预防难度。在预防复杂地质条件下的煤矿地质灾害时, 还要结合煤矿现场的实际情况, 便于治理复杂地质条件中的灾害, 加强煤矿工程的保护力度, 改善地质条件, 以此来降低煤矿地质灾害的发生机率, 提高复杂地质的稳固性。

参考文献

[1]陈伟.常见地质灾害预防措施[D].成都理工大学, 2011.

[2]刘刚锋.地质环境条件与地质灾害危险性[D].长安大学, 2010.

[3]吕孟懿.奉节县地质条件及地质灾害状况调查分析[D].成都理工大学, 2014.

复杂地质 篇2

复杂地质条件下深部钻孔勘探疑难问题处理

论述了复杂地质条件下出现的勘探疑难问题,提出了具体的解决措施.实践表明,不仅提高了庙沟铁矿深部钻孔地质勘探质量,而且在对深部钻孔地质勘探中出现的卡钻、水泥注孔时待孔时间的.准确控制和深部隐性断层错断矿体等问题的处理积累了宝贵的经验.

作 者：雷民 许雁超 LEI Min XU Yan-chao 作者单位：河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿,河北,秦皇岛,066501刊 名：矿业工程英文刊名：MINING ENGINEERING年，卷(期)：7(4)分类号：P62关键词：复杂条件 地质勘探 疑难问题 措施

复杂地质 篇3

【关键词】复杂地质条件；安全高效开采；地质保障技术

煤炭在我国现阶段使用的能源中占有很大的份额，由于煤矿长时间开采使得我国一些大型煤矿的浅部资源日益减少，这就需要增加对煤矿的开采深度，而煤矿深层的地质条件非常复杂，甚至无法建立巷道。在有些矿井所在的矿区地质条件很复杂，存在着发育较为强烈的地质灾害、复杂的地形地貌、岩性岩相变化大、水文地质条件不良以及人类工程活动强烈等复杂地质条件，这些复杂地质条件严重威胁了矿物开采过程中开采人员的安全，所以需要对矿井周围的地质条件予以勘察。而且随着机械开采程度的进一步普及，将使得巷道和开采区的建设变得更加困难，只有不断的完善地质保障技术才能在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采。

1.研究地质保障技术对复杂地质条件下矿井安全高效开采的意义

煤炭作为我国的主体能源，对于我国的经济发展有着很大的影响作用，而浅层煤矿储量正在减少，若要继续开采将会面临许多复杂地质条件。据调查数据显示目前已有数百个矿井的开采深度超过了600米，如果按照这样的开采速度矿井开采深度将在20年内达到1500米，意味着要对矿井进行难度较大的深度开采。不过我国深层煤矿储量却非常丰富，但是没有进行系统性的勘察，而且深层开采没有很好的地质优势。据我国第三次全国煤炭储量统计，我国的大型的煤矿在地底2000米以上的达到五万多亿吨，已确定煤矿储量为一万多亿吨，预测煤矿储量达到四万多亿吨，不过这些煤矿都位于地底深层。我国的常规煤矿开采深度一般在600米以内，对于地底2000米的深部煤矿没有系统的勘探工作，甚至没有好的勘探思路，在开采技术上还不够成熟。另外科研人员也很少涉及地底深处的地质环境勘探，所以贸然对深处矿藏进行开采势必带来安全上的威胁。而随着我国浅层煤炭资源的告罄，开采深度将会越来越深，地质条件也变得更加复杂，只有进行大规模、全方位、系统性的地质勘测工作才能保障复杂地质条件下矿井安全高效开采。[2]

2.影响矿井高效开采的地质因素

能够危害矿井安全并且高效挖掘的地质因素有很多种，这些因素主要有矿井煤层的分布，矿区地质环境、高瓦斯地质区、地底温度和压力以及水文地质，在这些影响因素中对于不同的矿井都有着不同的比重，但是矿区地质构造环境对于任何矿井的安全高效开采都有很大程度的影响。

2.1地质构造

煤矿地质构造环境极其复杂，这些复杂的地质环境包括断层和陷落柱。断层对于矿井安全高效开采存在着极大的威胁，如果在煤矿开采过程中前方出现地质断层轻则造成上千万元的财产损失，严重时将危害开采人员的生命安全。断层的出现将使得开采工作停滞，并要寻找新的矿区进行开采，断层的落差对于开采的人员有着较大的危险性，如果不能及时撤离将会造成严重的煤矿安全事故。[3]

2.2陷落柱

陷落柱主要影响是破坏了可开采煤层的构造并使得煤炭的储量大量减少，对于矿井的正常开采工作有着较大的影响。陷落柱主要存在于石灰岩地层环境中，是由于地下水长期流动而造成岩石溶蚀，这样就形成了空洞的洞穴。在上层物体的重力作用下，溶洞坍塌，在溶洞上面的煤层也随之陷落，从而造成煤层被破坏。陷落柱可造成煤层被大规模破坏，被破坏的煤层的煤矿储量将急剧减少，严重时造成矿井提前报废的后果。在开采过程中一般不会为了避免陷落柱而转弯开辟巷道，而是坚持原施工方案，通过顶板的方式来直接穿过陷落柱。而在原方案的实施中，不仅要对顶板进行管理还要对巷道进行通风运输，这将极大地影响了矿井的开采效率。陷落柱还会阻碍机械化采矿，在陷落柱较多的矿区采煤机器和液压支架将无法使用，严重时会跌落到陷落柱内。[4]

2.3水文地质条件

水文地质主要指的是自然界中地下水的变化和运动现象，在矿区进行开采过程中，会出现含水层与煤层非常接近，有的含水层在煤层之上，中间仅隔着砂砾层。如果开采不慎则会造成砂砾层断裂并使得上层的含水层跌落，造成矿井出现大规模的水淹，对于这些积水要通过长时间的抽取才能重新进行开采。在以前煤矿开采技术落后的情况下，为了防止已开采煤层发生自燃现象可以采用向其灌浆的措施，即出现了大量人为的含水层，现阶段为了重新开采下层煤矿必须要对这些灌浆水排空消除水害危害。因此在矿井挖掘之前要对所开采区域进行全方位的水文地质勘探，避免在有大规模的含水层进行开采，这将在很大程度上影响了矿井的安全高效开采。

3.复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术

通过前面对影响矿井安全高效开采的地质因素的分析，目前已进行了相关研究来降低这些因素的影响，下面将介绍复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术。

3.1高分辨率三维地震勘探技术

高分辨率三维地震勘探技术是集多学科为一体的综合性应用技术，也是目前对煤炭的主要勘探技术。三维地震勘探技术能将矿区内的断层直接反应出来，完全可以避免较大落差的断层，通过对断层的控制将能很好的完成安全高效的煤矿开采工作。通过勘探可以判断此矿区是否适合机械化开采作业，这项技术以其优秀的性能被广泛的运用于国内煤矿的探测中。

3.2地质雷达探测技术

地质雷达探测技术主要是利用高频电磁波对所属矿井的地质予以探测，通过电磁波的反射信号可以全面的分析地层的特征信息，地质雷达对于断层极为敏感，利用地质雷达探测技术将能够极大的加快施工速度，地质雷达探测比高分辨率三维地震勘探技术所探测的断层信息更为准确。

3.3钻探超前探测技术

在煤矿开采过程中会对施工的巷道打孔以排放瓦斯，通过瓦斯的排放情况进行分析便能够预测前方巷道的构造。这样就可以在前方结构较小的情况下预先采取措施，避免在小构造的环境中出现瓦斯超限的事故。

3.4无线电波坑透技术

无线电坑透技术主要功能是查明前方巷道的地质构造情况，通常大功率的坑透仪能够对巷道前方的工作面进行探测，以便对前方可能出现的情况采取相应的措施，这将有效的防止矿井中的瓦斯事故。

3.5覆岩破坏探测技术

在煤矿的开采过程中往往会导致其上方的岩石遭到破坏，岩石结构遭到破坏极有可能会出现坍塌的情况，另外岩石坍塌还可能导致含水层破裂对矿井造成了水灾的威胁。网络并行电法CT探测将能够利用预埋电极对所在施工面进行探测，避免岩层及含水层断裂而威胁开采的安全高效性。

3.6远距离超前探放老空区水

在煤矿开采过程中会采用探放水工程来建立巷道，而探放水工程会对施工造成较大的影响，并可能会导致老空区的煤层自燃，这将严重危害巷道工作面的安全施工。所以在巷道建立的时候通常采用探放和挖掘同时进行的方式，并根据老空区水的实际存在情况采取相对应的高效快捷的排水方式，即可以利用老空区水下方的巷道来开凿合适的放水孔，远距离超前探放老空区水将能够有效的避免煤层自燃并最大限度的减少对巷道施工的影响。

在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采需要很好的地质保障技术，随着未来矿井深度的不断增加，对于地质保障技术的要求将变得更高。

【参考文献】

[1]张世阔，曹思华.复杂地质条件下矿井安全高效开采地质保障技术[J].煤矿安全，2010-04-10.

[2]毕杰，张蕾.地质保障技术遏制煤矿事故的关键.煤矿安全高效开采的基础[J].中华合作时报，2011-10-18.

地质工程复杂地质体可视化分析 篇4

现有的地理信息系统 (GIS) 都主要表达二维的地表地物的图形和属性信息, 要扩展到真三维包含地下地质结构的地质信息系统还有差距。一个大型地质工程项目从可行性研究阶段、初步设计阶段到详细设计阶段, 乃至到工程运行期的管理与监测期, 建设周期长, 往往积累了大量的地质资料, 用三维模型图形图像来表达、解释和管理如此庞大的资料比光靠数据库和图表图纸等传统手段来得有效的多。建立地质工程复杂地质体的三维模型, 处理岩层界面与结构面组合关系, 逼真反映地下地质结构全貌, 将为地质工程工作者分析研究工程地质现象和发现掌握岩土体结构规律提供一种崭新的研究手段和研究方法。

1 复杂地质体可视化研究与开发现状

TITAN三维建模软件是由北京东方泰坦科技有限公司开发的TITAN地学综合信息系统中的一个组件, 是基于框架建模的思想研制开发而成的, 利用平行或基本平行的剖面数据建立起三维空间任意复杂形状物体的真三维实体模型。TITAN三维建模软件的组成部分有: (1) 剖面数据处理模块, 建立剖面数据, 为建立三维实体模型提供由一系列平行的剖面组成的框架数据, 数据剖面由多边形、环和点元素组成; (2) 对应关系处理模块, 建立剖面之间、多边形之间、环之间和点之间的对应关系, 为建立三维实体模型提供剖面间的一一对应关系, 从而建立建模元素之间在三维空间中的联系; (3) 模型处理模块, 建立实体模型, 用剖面数据和剖面间的对应关系建立起三维实体模型, 并且可以对模型进行任意切割、计算面积和体积的处理。此软件只是三维建模与图形处理的引擎, 适用面广泛。但在面向具体专业时, 需要添加或扩充专业模块, 比如工程地质专业模块等。纵观国内外几种软件的研究与开发现状, 对于地质工程专业的复杂地质体建模与分析的针对性不强, 没有充分体现地质工程专业的特殊性, 不能够很好地满足地质工程生产与研究的实际需要。

2 地质工程复杂地质体三维建模和可视化的关键技术问题分析

2.1 离散数据的插值与拟合地质信息的插值和拟合函数要根据

实际勘测数据建立, 实测数据越丰富精确, 得到的地质模型越能够真实描绘出这些信息的空间分布规律。对于不同的地质信息, 需采用不同的拟合函数。地表地形测量数据 (X坐标、Y坐标和地表高程Z) 、地下水位埋深测量信息 (地下水位测点地表X坐标、Y坐标和水位埋深h) 等的曲面图形生成可归结为双自变量离散数据的插值和拟合。空间曲面插值函数有以下构造方法, 如与距离成反比的加权方法 (Shepard方法) , 径向基函数插值法 (Multiquadric方法) , 平面弹性理论插值法等, 它们同样适用于单个连续地层界面、地球物理勘探数据、地球化学勘探数据以及岩土体物理力学参数在地质体空间的分布。

2.2 三维数据结构地质工程地质体一般是不规则形体, 在计

算机图形学中曲线和曲面总是分别通过很多微小直线段和微小三角面逼近, 来模拟地层岩性界线和岩层曲面, 即岩层界面 (和地表曲线、地下水位面等地质层面界线) 和岩层曲面都分别是许多微小直线段和微小三角面的集合。这就要求必须具备有效的分层的三维数据结构, 比如地质工程地质体空间中的点由有三位坐标分量表示, 微小直线段由其两个端点组成, 地质层面界线由所有属于该边界的微小直线段组成, 而岩层曲面由微小三角面组成。有效的三维数据结构能够确保人机交互和查询的实现。

2.3 曲面求交地质体中存在大量各种层面, 包括地表、地下水

位面、地层层面等, 当出现地层不整合、地层尖灭和地下水出露于河谷地表等情形时, 就自然会遇到曲面间求交的问题;地质体三维模型的上部边界是地表曲面, 通过数学方法拟合出的岩层面或地下水位面不应超出地表曲面, 即超出部分不应显示。同样的, 当显示多层地层时, 下面的每一岩层应以其上一岩层为边界。因此, 为了可视化地层界面必须要解决地层面与地表或其他地层面的求交问题。另一方面, 在剖面图成图时, 地质界线的绘制是通过显示剖面 (平面) 与各种地质界面 (曲面) 求交所得出的交线。因此曲面求交包括地质界面 (层面) 之间的相交, 和地质界面与剖面的相交两类问题。

2.4 三维拓扑结构分析从地质学角度看, 拓扑是地质对象间

关系的表格, 拓扑表存储层位间上覆、下伏和交切等的地层学关系及地质空间位置关系。拓扑也可视为允许这些地质关系合理储存的数据结构。例如, 考虑多层地层, 上一个岩层的底面和与其相邻的下一个岩层的顶面是上下岩层这两个实体的公共部分或共享边界, 它们之间的拓扑关系就是相邻和同一的关系, 在存储数据时只存储上一个岩层的底面或其相邻的下一个岩层的顶面, 即相邻岩层的边界曲面可以存为一个地层曲面, 大大减少数据存储量。评价地质模型系统的优缺点往往决定于描述地质对象所用的拓扑结构。

2.5 可视化技术地质工程复杂地质体可视化是利用计算机技术

将工程勘测获得的数据转换为形象直观便于进行交互分析的地下地质结构空间形态的立体图和剖面图形, 其基础是工程数据和测量数据的可视化。利用可视化技术可以从庞大的地质勘测数据中构造出地质工程中对于边破稳定性和地下硐室变形破坏等起关键作用的岩层和结构面, 并显示其范围、走向和相互交切关系, 帮助工程地质人员对原始数据做出正确解释, 继而为工程地质分析具体问题提供决策支持。通过离散地表地形测量数据的插值计算并用不同颜色表达高程的差异达到山峦起伏和河流侵蚀切割山地形成河谷的状态的可视化。

3 复杂地质体三维建模与可视化技术的初步开发与应用

3.1 地质工程复杂地质体三维建模与可视化的研究基于离散

采样数据的插值与拟合的思想, 即将离散数据转化为连续曲线曲面, 地质工程复杂地质体三维建模与可视化的过程是, 从勘探数据库中提取各种地质信息的坐标位置及岩土体的物理力学参数, 通过不同的拟合与插值函数得到地质层面 (曲面) 和地质实体的三维计算机图形显示, 表达地质信息在研究区域内的分布规律。生成地质岩层面和地质实体后, 实现从任意角度观察建立的模型, 实现根据指定的剖面走向、倾向和倾角生成垂直剖面。

3.2 初步开发工程勘测空间数据库管理。工程勘测空间数据

库在收集整理现场勘测数据后录入各分项数据表, 这些数据表不仅包括地质信息的位置数据, 更重要的是提供属性数据。以地层岩性数据表为例, 要求录入钻孔编号、岩层起始深度、岩层终止深度、层厚、岩性 (地层名称) 、地层代码 (地层年代) 、岩层走向、岩层倾向、岩层倾角、接触关系、地质描述等数据。随着工程勘测的进展, 能够方便地修改补充和管理勘测数据。

4 小结

地质工程复杂地质体的三维建模与可视化研究对于地质工程岩土体结构的研究、直观表达地质体信息在地质工程岩土体中的分布规律和指导地质工程项目的勘测施工都具有重要意义。地质工程岩土体是复杂的不规则形体, 存在各种地质岩性层面和结构面, 完全表达地质信息及岩层和结构面间的位置、相互切割和组合关系, 地质工程复杂地质体的三维建模与可视化研究是大有作为的。

摘要：地质工程复杂地质体中的各种地质信息, 可以通过野外勘探实测或监测仪器记录获得, 但一般都是散乱数据, 工程地质工作者很难对其在工程岩土体中的分布规律有一个整体和直观的把握。各种地质信息, 包括地表地形、地下水位、地层界面、断层、节理、风化带分布、侵入体及各种地球物理、地球化学、岩土体的物理力学参数或数据的等值面 (线) 等, 都可以看作是三维空间中的函数, 利用各种野外实测资料分别建立相应的曲面拟合函数, 进而利用计算机建立三维地质模型, 达到直观地表达地质信息在工程岩土体中的分布规律、提高对于地质规律的认识、指导地质工程项目的勘测施工及监测的目的。

复杂岩层地质冲击成孔质量控制 篇5

【摘要】本文主要介绍琅岐闽江大桥桩基冲击成孔施工的特点及经验，总结了一套复杂岩层地质冲击钻孔施工组织方法，对高强度、复杂岩层地质冲击钻孔施工工艺及其事故处理等进行了分析总结，以供参考。

【关键词】复杂岩层；冲击；钻孔桩；施工

1、概述

1.1工程概况

琅岐闽江大桥及接线工程Ⅰ合同段主桥边辅墩及引桥桩基桩径为180cm；钻孔桩均按柱桩设计，要求桩底进入微风化岩不小于1.5倍桩径，且沉渣厚度不得大于5cm。

通过方案比选，主桥边辅墩及引桥φ1.8m桩基采用成本较低、破碎高强度岩层效果较好的冲击钻机冲击成孔施工工艺。

1.2水文、气象条件

1.2.1水文条件

场地地下水类型主要为浅部填土中的上层滞水，中部中砂层中的孔隙承压水，以及基底不同风化程度岩层中的孔隙-裂隙承压水。

地下水埋深0.50～3.10米，赋存于基地不同风化程度花岗岩构造系中的岩层空隙-裂隙承压水，各含水层存在直接水力联系，由于风化程度不同，风化孔隙裂隙率和连通性差异较大，总体透水性较弱，富水性也较弱。

1.3地质条件

1.3.1地层地质情况

本区段位于大桥亭江侧陆域，地势较平坦，主要为道路和农田，，地面高程4.66～6.17m。土体层厚度11.3～55.7m，岩体为花岗岩。

土体层主要为：表层为厚1.7～3.1m松散素填土、杂填土，其下主要为流塑状淤泥②2（局部夹薄层卵石②6），淤泥②2层厚9.6～43.3m，N3～N1墩下部为可塑性为主的粉质黏土（③1）厚度为7.4～17.1m、局部有中密的中砂透镜体（③4），厚度为2.2～2.5m。

岩体整体上埋藏较浅，岩面起伏大，风化厚度相差较大。强风化层厚薄不均，厚0.5～8.6m，多为密实砂砾状，底部夹少量碎块状；中风化层整体较薄，一般不超过一米，有些部位缺失；部分强风化岩中夹有1.5～2.0m微风化残余体，微风化面起伏很大，埋深11.8～66.6m，高程-6.51～-60.63m。

由于本段强风化层、中风化层整体厚度薄且不连续，微风化岩埋藏浅，采用端承桩基础，桩端置于微风化基岩中。

1.3.2岩土体设计参数建议值

根据钻探、原位测试和室内土工试验结果，并结合钻进情况和现场野外鉴定，综合确定场地岩土体设计参数建议值如下表所示。

岩土设计参数建议值表

1.3.3不良地质作用

不良地质现象主要为沙土液化。桥址地震设防裂度为7度区，工程场地在埋深20米以内分布有饱和的粉砂、细砂层，为可液化土，场地液化等级为严重。

特殊岩土主要为软土（淤泥、淤泥质土）和风化岩，其中软土分布十分普遍，厚度达50m，水平层理明显，局部呈千层饼状，局部层理面附粉砂，具有高灵敏度和触变性。桩基施工时须特别注意淤泥塑性变形的问题。

2、钻孔施工

2.1钻机选型

根据钻孔桩桩径、桩长及地质条件，选用CK2000型及CK2200型两种冲击钻机配备泥浆净化器等配套机具进行成孔作业。该机为大口径冲击钻机，适用于各种地层，特别是卵、砾石层和坚硬岩层，比其他类型钻机有较高的钻进效率和成孔质量。钻机性能参数见下表。

冲击钻机性能表

2.2冲击成孔

采用冲锤冲击成孔，泥浆沉淀除渣，正循环钻进、清孔施工工艺。开钻前向孔内注入泥浆，以冲击锥小冲程反复冲击造浆。在通过护筒底口及底口以下2～4米时，采用浓泥浆、低冲程，高频率反复冲砸，使孔壁坚实不塌不漏。

①开孔及整个钻进过程中，孔内水位要求保持1.5m～2.0m水头高度，并低于护筒顶面0.3m以防溢出泥浆，掏渣后及时补水。每钻进2m和在地层变化处及时捞取渣样，以便与勘察设计时的地质剖面图进行核对，同时也为泥浆、钻锤及钻进速度的选择提供更为直接的资料。

②在钻孔施工过程中，冲程要根据土层情况而异：在通过坚硬密实岩层或漂石之类的土层中采用中冲程，冲程过高，对孔底振动大，易引起塌孔。在通过高液限黏土、低塑形淤泥土层时，采用高冲程。在易坍塌或流砂地段用小冲程，并提高泥浆的粘度和相对密度。

钻进成孔过程中各类地层中的冲程及泥浆比重选用值见下表。

各类地层钻进中的冲程及泥浆比重选用表

③在通过岩石或漂石，如孔内岩层表面不平整或倾斜，先投入粘土、片石，将表面垫平，再进行冲击钻进，防止发生斜孔、卡钻或掉钻事故。

④钢丝绳的长度要均匀地松放，一般在松软土层每次松绳5cm～8cm，在密实坚硬土层每次松绳3cm～5cm。为正确提升钻锤的冲程，在钢丝绳上采用油漆做出长度标志，防止松绳过少，形成“打空锤”；松绳过多，则会减少冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。

⑤采取泵吸正循环沉淀除渣，通过粘土造浆悬浮岩屑，再将钻渣循环至孔口，采用筛网将泥浆中的岩屑除去。

⑥在掏渣后或因其它原因停钻，再次开钻时先由低冲程逐渐加大到正常冲程，以免卡钻。

2.3冲击成孔注意事项

1）防渗漏技术措施

若遇岩石破碎，裂隙发育地层，泥浆渗漏的可能性极大，必须采取预防措施，防止孔内水头突然下降导致孔口护筒被水压压坏或引起局部破碎岩塌孔。始终保持护筒内泥浆面高出护筒外水面1.5m以上，一旦发生渗漏，及时采取增大泥浆比重和粘度、回填粘土等措施进行处理。

2）在钻进过程中，发生故障或突然停电，设法尽快将钻头提起，以免埋钻。

3）在钻进过程中，定时检查钻头直径，当冲锤磨损到比原尺寸小2～3cm或刃口磨钝时，及时补焊。

4）冲击钻一般采用正循环清渣，清孔速度慢，清孔效果差，很難达到柱桩沉渣指标要求，需采用泵吸反循环清孔工艺，确保清孔质量。

5）复杂岩层地质冲击钻孔常见事故预防和处理见下表。

复杂岩层地质冲击成孔常见问题、原因和处理方法

3、总结

基于复杂地质地貌探讨地质勘察技术 篇6

1 地质勘查技术体系的构成现状

1.1 物探技术

在探测方法方面现已形成七大系统与系列, 即区域重力调查、第二代航空物探、井中与地下物探、海洋物探等技术系统及油气勘探、固体矿产找矿、水工环物探等技术系列。在仪器设备方面已建有十数家地勘仪器制造厂, 可批量生产各类物探仪器, 满足了国内勘查行业的需要。国际常规类型我们均有, 且已更新3 代至5 代。

1.2 化探技术

近年来取得了突飞猛进的发展, 填补了多项技术空白。首先六种方法即水系沉积物、土壤、岩石、地植物、水化学、地气等测量技术业已建立, 并取得发展与提高。其次在应用方面, 除用于地质找矿之外已有成效的用于环境地质、农业地质、污染监测、考古勘察、医学地质等多方面。

1.3 遥感技术

自50 年代中期开始采用航摄像片进行区域地质调查工作以来, 地质遥感技术飞跃进步, 包括可见光、红外、微波等多波段成象的现代遥感技术已广泛用于区调、成矿远景预测、国土与农业调查、水工环地质普查等多方面, 特别是城市遥感综合调查 (如北京8301工程) 取得显著社会效益和经济效益。

1.4 钻探技术

经过数十年的努力我国钻探技术进展很快。岩芯钻探已推广了绳索取芯金刚石钻探, 并朝着多种钻探工艺配合的方向发展。冲击回转钻探、定向钻探、反循环钻探、坑道钻探、复杂岩层钻进技术等都取得了成效。泥浆体系从高固相转为低固相、从单一无机为主转为高分子为主, 地勘水泥和惰性堵漏材料也已得到推广。钻探技术已用于陆地区调与普查、能源与固体矿产、地热与建筑基础等勘探;水域里的滨海钻探、深海钻探和极地钻探等, 以及地下坑道中仰孔、斜孔钻探等。

1.5 坑探技术

勘探掘进即凿、装、运综合机械化程度已有相当大的提高并形成作业线。勘探坑道软弱围岩盯注、锚、喷加固支护技术和独立长巷通风技术, 以及坑道内柴油机尾气净化装置等皆已具有相当高的技术水平。中型液压凿岩机的消化吸收良好并已在生产中推广使用, 同时还积极推广了“新奥法” (NATM) 施工掘进技术。

1.6 矿物鉴定和加工技术

由于岩矿鉴定技术的全面提高导致矿产分选和综合利用水平大幅度的提高。这方面首先是显微镜法、费氏旋转台法、油浸法及矿物分选的重液分离、磁性分离法等普及最早。后来又发展应用X光衍射粉沫法、差热分析法、透射电子显微镜等鉴定技术。并且也引进与研制了电子探针、扫描电镜、红外吸收光谱、穆斯堡尔谱、顺磁共振谱、四圆单晶X光衍射仪、同位素质谱仪等现代技术和设备。

2 全面提高复杂地质地貌勘测技术途径

2.1 物体探测技术

物体的探测是地貌勘探的第一项工作, 传统的勘测技术不仅不准确, 而且需要从业人员实地勘测, 增加了勘测的难度, 降低了勘测的效率。经过几代勘测人员的不断探讨和研发, 目前已经有一批新型的物体探测设备被逐渐的应用起来, 主要有超导磁力仪、微伽重力仪、探地雷达、岩性探测仪、大功率TEM系统等;在此基础上, 科研人员继续进行技术的研发, 并逐渐改良了第一代的科学设备, 逐渐研制出第二代技术如VSP技术、Av O技术、CT技术、X光检测技术、压电与压磁技术等;目前, 地质勘察的最新物体探测技术为解释成图软件, 该软件能够利用远程遥感技术, 将探测的技术进行自动化的处理和对比, 然后依托固有的解释成图软件, 对物体探测进行实时的分析。

2.2 化探方面

第一是研究地气法和寻找深理矿床方法, 以及扩大化探在农业和环保方面的应用研究;第二是探索特殊矿种 (如铂与铂族元素等) 分析方法、多元素野外现场快速分析方法与轻便设备;第三是编制各种地球化学图件 (分幅、分省、分成矿区、分不同景观单元) 。

2.3 遥感方面

遥感技术已经成为了地质勘察工作一项必不可少的技术, 但是就目前的应用而而言, 遥感技术还能够进行更深入的发展, 以便于更好的应用在地质勘察技术中。须知, 应用了遥感技术, 对于一些复杂地质来说, 就可以实现远程对接和管理, 完全解决了人力的压力。目前科研人员通过长期的研究和讨论, 主要确定了三个遥感技术重点发张方向:其一, 热惯量制图研究, 如果这种技术研究成功, 并取得测试的成功, 那么遥感技术的测量结果将更加的精准可靠;其二, 加大雷达技术的配合, 应用雷达技术和光谱原理, 扩大遥感技术检测的领域;其三, 推广图象变换程序, 如果这项技术取得了突破, 那么图像转化的速度将会得到大大的提高, 同时图像之间的转变也会变得随心所欲起来。

2.4 岩矿分析

第一开展超痕量的稀有分散元素、贵金属元素、气液包裹体中有关化学成分测定技术与岩矿同位素分析技术研究;第二探索能源矿产中有机成分测定、离子探针、超细磨等技术与装备;第三推广岩矿全分析、多元素同时分析、离子色谱、原子荧光等分析方法。

2.5 岩矿鉴定

第一加强探索对岩矿表面物化性能与工艺性能测定技术研究;第二开展对矿物新材料的测定技术、细菌冶金技术、煤歼石开发利用新技术等的开发工作;第三普及低品位金矿堆浸技术、磁团聚重选工艺及设备、矿物学找矿和化学物相找矿技术、非金属深加工工艺。

3 结论

复杂地质 篇7

1 复杂地质段的工程特性

1)高填方区。西康线由于受到地形地物的限制,需经过两处高速公路施工弃土的高填方区。高填方区表层为新近人工填土,属欠压实的抛填土,厚度4.5 m～11.0 m。根据扰动土重塑试验成果,其粉质粘土的压缩模量Es=3.45 MPa,属高压缩性土,具有结构松散、变形量大、湿陷性、自重压密性和沉降不均匀的特点,达到稳定状态的自然沉降周期较长,不能直接作为管道的埋管层位。若采用大开挖方式埋置到下部稳定层位,施工开挖作业时管沟壁的不稳定性也是其主要的工程地质问题。2)高陡边坡。西康线的关沟口高陡边坡勘察中,在西侧的岩质陡坡,其边坡高度高,倾角大,有的岩体呈垂直甚至临空状态,具有自重惯性力的作用,沿着原有的不连续面发生拉张开裂和错动,具有下滑的趋势。另外,在上部坡体的挤压下,坡脚岩性相对软弱的岩层产生较大的流变并向坡面产生一定的挤出,从而使坡脚产生压密和坡体上部产生拉张变形。高陡边坡东侧接近冲沟段为崩坡积土质边坡,地表坡角为30°～45°,坡体由粉质粘土夹块石组成,钻孔揭露土层厚度达10.10 m,块石含量约为25%,通过工程地质调绘和实际钻孔,推测下伏基岩面坡角约25°～35°。3)滑坡。滑坡对管道危害的大小取决于管道与滑坡的相对位置,而滑坡对管道的危害可分为两种形式:a.直接威胁管道安全;b.威胁管道附属设施。当管道位于滑坡体内,或者位于滑坡前缘推覆与掩埋地段,以及滑坡后缘拉裂区时,一旦滑坡失稳都会对管道本身产生直接威胁,一方面可以直接剪断与拉裂管道,另一方面还可以造成管道悬空暴露或掩埋。滑坡失稳在直接对管道自身产生威胁的同时,还会对其附属设施产生破坏,如对管道边坡护坡、挡土墙、混凝土盖板、岸坡护堤等,进而威胁到管道安全。

2 复杂地质段的地质条件评价

2.1 高填方区

针对填土区施工开挖作业时管沟壁的不稳定性,我们计算了填土的垂直边坡的自稳高度(h0)。影响填土边坡稳定性的主要因素是粉质粘土的抗剪强度,根据重塑土抗剪试验结果,计算的填土垂直边坡的自稳高度见表1。填土的天然密度ρ=1.79 g/cm3,自然休止角θ=27°。

从表1可以看出,填土垂直边坡的自稳高度天然状态下为3.65 m,饱和状态下为2.54 m,而管道通过段填土的实际厚度为4.50 m～11.00 m,大于其垂直边坡的自稳高度。

2.2 高陡边坡

对西康线中关沟口高陡边坡石质边坡的评价,主要采用工程地质综合分析法影响边坡稳定性的主要因素是岩体的完整性结构面的结合能力与结构面的产状。在自然状态下关沟口高陡边坡的石质边坡段,基岩主要为震旦系下统耀岭群(Zsyl)石英片岩、二云石英片岩,局部见脉状花岗岩,岩体完整性较好,片理倾向为北,倾角30°～35°,管道走向为103°～124°,冲沟两侧坡向分别为116°和297°,二者与岩层倾向均成大角度相交,边坡的稳定性较好。

对关沟口高陡边坡东侧的土质高陡坡的地基稳定性评价,采用折线形滑面传递系数法进行稳定性计算。管道走向与斜坡最大推力方向基本一致,根据勘察现场的实际情况,以管道中线剖面作为计算模型。土体重度(γ),根据土样室内试验成果,结合野外观察、钻探揭露的情况,按综合土石比0.75∶0.25确定,土体综合天然重度取20.5 kN/m3,饱和重度取21.85 kN/m3;土体抗剪强度取天然状态C=28 kPa,=14.3°,饱和状态C=20 kPa,=12°;地表附加荷载为天然气管道自重,按5 kN/m取值。

按不同工况对关沟口东侧土质边坡进行稳定性计算,结果如表2所示。

2.3 滑坡

对于长输管道滑坡的勘察,主要利用1∶10 000地形图和1∶2 000放大图,采用工程地质调查的方法评价滑坡对管道的影响。

按照不同的分类标准,将滑坡进行归类。根据滑体形成的原因、物质组成进行分类,沿线滑坡类型大多属于坡积层滑坡,少量属于残积层滑坡和人工堆积层滑坡;根据滑体厚度分类,大多属于滑坡体影响深度小于6 m的浅层滑坡;根据滑坡体体积分类,多数属于体积小于3万m3的小型滑坡,少量属于3万m3～50万m3的中型滑坡。

3 工程处理建议措施

3.1 高填方区

对于管道的设计方案,我们建议可采用沟埋敷设(开挖)方式通过,将管道埋置于稳定的粉质粘土层中,但直立开挖情况下的管沟壁是不稳定的,必须进行放坡处理。填方区新近填土结构松散,且赋存上层滞水,管沟开挖应采取排水和临时支护措施。

如果管道需要从填土层通过,也可采取地基处理措施,可采用换填法,分层夯实换填土层,同时做好填土区的地面排水措施,防止周围填土因地表水渗入影响换填土区域的稳定。

当采用短桩方案,可设计排桩,桩顶可连接成梁,桩尖置于稳定的粉质粘土层不小于2 m,管道置于桩顶梁之上。若采用该方案,设计时应进行相关稳定性计算。同时做好填土区的地面排水措施,防止周围填土因地表水渗入影响场区稳定。

3.2 高陡边坡

根据本段管道沿线地基土的岩性、结构与工程性状,建议将管道嵌入强风化石英片岩一定深度,两侧陡坡段需采取条石堡坎沿管线护坡,必要时可采用固定墩稳管;过沟段管道宜适当深埋,并应采取防浮、防冲刷稳管措施;东侧土质边坡开挖条件下处欠稳定～不稳定状态,需作绕避处理或进行抗滑治理。

3.3 滑坡

通过西康线沿线调查和统计,处于滑动或滑动临界状态的滑坡有23处;沿线存在局部不稳定的地段,如果管沟开挖过程中,受施工不当或支护措施不到位等因素影响,可能导致滑坡或坍塌等地质灾害的地段有16处。

由于受管道沿线滑坡及潜在滑坡等影响,勘察专业及时与设计沟通,对管道线路进行了局部改线或调整,改线的地方有22处。对管道距滑坡有足够安全距离的地段未进行改线;对线路绕避难度较大,提出了可选择滑坡体后缘并设置永久性挡墙的措施;对管道影响不大的滑坡,建议采取坡体削坡,管道深埋,地表水的疏导,或设置永久性挡墙,加强施工期间的支护措施或选择合适地方穿越,采取进一步勘察和处理建议及措施。

4 结语

1)复杂地段的专题分析评价,能较好地解决长输管道勘察中易忽视的重点和难点问题,对存在的不良地质作用、地质灾害等问题及时发现,以便对选定的线路路由进行调整或进一步论证技术方案、路径的经济合理性;2)在管道设计前期应对复杂地质段有充分的了解,对选线时未能发现的地质问题,宜在勘察时进行分析评价,并做好整治方案;3)复杂地段的专题分析可提前对施工和管道运营中出现的工程地质问题进行分析和预测,可有效减小施工发生次生地质灾害的概率和管道运营中的成本;4)在进行复杂地质段地质条件评价时,要注意多种因素的独立作用与相互作用,并应从成因、特点、防治措施及措施效果等多方面综合考虑。要不断总结工程实例中的经验,为日后的地质条件评价工作提供可靠依据。

参考文献

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复杂地质构造区域瓦斯治理实践 篇8

南桐矿业有限责任公司红岩煤矿核定生产能力60万吨/年, 目前实际生产能力58万吨/年, 剩余服务年限36年。矿井采取平硐+暗斜井多水平分区式开拓, 走向长壁后退式采煤法, 综合机械化割煤机落煤, 全部垮落法处理采空区。目前开采水平标高为±0m水平, 阶段垂高180m, 开采深度540~620m。

该矿井为煤与瓦斯突出矿井, 建矿至今发生煤与瓦斯突出共计37次, 1999年7月以后未发生瓦斯突出。矿井井田受丛林向斜及鲜家坪背斜影响较大, 南翼受丛林向斜影响严重, 伴生次级石磬坝向斜与郭家湾背斜, 并有贯穿整个煤系的F32断层, 南翼突出点均在地质构造带附近。

矿井仅一层煤k1煤层为可采煤层, 南翼原始瓦斯含量17.23m3/t, 瓦斯压力为3.9Mpa;北翼原始瓦斯含量16.4391m3/t, 瓦斯压力为4.0Mpa, 原始瓦斯含量与瓦斯压力均较高。南翼煤层平均倾角16°, 平均煤厚1.8m, 北翼煤层平均倾角30°, 平均煤厚1.7m。按相关管理规定, 以及采用瓦斯地质法分析, 具有突出危险性, 采掘前瓦斯治理必须达标。

2 治理技术方案

矿井为单一煤层开采, 无保护层开采, 采掘前必须对煤层进行预抽, 区域防突措施为预抽煤层瓦斯。煤巷掘进前, 距煤层真厚15~25m位置布置底板岩石专用抽放巷, 对煤层瓦斯进行预抽 (兼作运输巷) 。抽放巷内向预掘煤层实施穿层预抽钻孔, 控制预掘煤巷轮廓线外倾斜煤层上帮不小于20m, 下帮不小于10m;缓倾斜巷道上下帮均不小于15m。钻孔布置方式为矩形分布, 达不到设计要求的, 立即进行补孔。穿层钻孔按4m抽放半径布置预抽钻孔, 但是这样布置钻孔数量多, 工程量大, 瓦斯治理成本高, 并且治理工期较长。抽采效果受煤层透气性和坚硬系数的影响, 瓦斯治理、抽采效果不明显。为此, 我们经过反复试验, 根据不同的生产实际采用了下列方法进行瓦斯治理, 初步取得了一些效果。

2.1 穿层钻孔预抽煤层瓦斯

为提高穿层瓦斯抽放效果, 采用“水”治瓦斯对煤层瓦斯进行预抽。2012年矿井引进水力压裂预抽煤层瓦斯技术, 采用高压向煤层压入大量水, 煤层在高压力下产生裂隙, 释放煤层瓦斯。压裂期间, 多个钻孔在高压压裂下, 相距70-100m的相邻钻孔喷出煤, 喷出煤量7t~30t, 并伴有瓦斯喷出。压裂钻孔进行抽采时始抽瓦斯量最高达1.2m3/min左右, 在三水平南翼首个回采工作面现已施工的6个压裂钻孔, 单孔最长预抽时间750d, 瓦斯浓度仍为75%~95%, 平均瓦斯抽放纯量为0.3~0.5m3/min, 单孔抽放半径约75m。

虽提高了抽放量, 减少了抽采钻孔数量, 减少了钻孔进尺, 降低了大量成本, 但压裂孔结合部因地质构造和水压不均匀因素影响, 存在局部抽采空白带, 整个预抽块段要快速达标仍需要相当长的时间, 在矿井接替比较紧张的情况, 单一的压裂孔治理法同样存在一定的局限性, 但是控制面积有了较大的提高。

2.2 双向联合治理瓦斯

以水力压裂为先, 水力割缝为辅的治理策略, 先采用高压水力压裂预抽煤巷瓦斯, 施工间距100m, 压裂后进行抽放。在两个压裂孔之间, 采用水力割缝进行补孔预抽, 加强对预抽区域的抽采力量, 提前实现抽采达标。

水力割缝钻孔布置半径按煤层抽采的难易程度及煤层厚度进行布置, 矿井水力割缝钻孔抽放半径布置, 呈矩形分布。进行割缝后的钻孔瓦斯抽放浓度为50%~80%, 平均瓦斯抽放纯量为0.2~0.5m3/min。通过对水力割缝孔的实施, 掘前煤层瓦斯治理达标时间仅4个月实现达标, 与常规穿层钻孔治理钻孔进尺减少了三分之一。

2.3 工作面块段瓦斯治理方案

采前利用回采工作面底部的中部抽放巷, 向回采工作面区段实施采前水力压裂钻孔。由于工作面倾斜方向上距离较长, 区段中部按三花或五花状交替布置压裂孔, 使工作面中部无空白带。局部地点的地质构造, 依靠水力压裂高压的能力, 在工作面中部形成大面积的压裂区, 预抽工作面的瓦斯。现在正在研究采用顺层钻孔实施水力压裂的技术方案, 届时中部抽放巷就可以取消, 在巷道布置上面节约工程量。

实施了水力压裂后, 采用两巷向工作面中部实施中风压顺层钻孔。顺层钻孔采用3200型中风压钻机实施, 风力排渣, 孔径90mm, 布置间距8~12m, 上下钻孔尽量相交, 有效治理回采区段煤层瓦斯。

3 回采瓦斯治理

3.1 上隅角瓦斯治理

工作面回采时, 采用U形通风方式, 综采工作面采用无煤柱开采, 割煤机直接割到风巷, 由于两巷采用锚网+锚杆+钢梁钢带联合支护, 风巷处下顶不完全, 给瓦斯积聚留有较大空间, 上隅角瓦斯濒临报警值, 隅角瓦斯传感器时而发生报警声。利用风障稀释上隅角瓦斯, 但效果不明显, 监测传感器仍处于报警临界值, 悬挂不符合质量标准化规范。

为解决上隅角瓦斯超限问题, 经反复研究采用U+尾排通风方式。工作面风巷保持沿空护巷, 采煤机不能回采至风巷, 留下走向3~5m、倾向3~5m的煤墩, 沿空进行护巷。施工一条回风巷连接至采区回风上山, 工作面尾排系统构建完成, 设置禁区, 有效的解决的工作面上隅角瓦斯超限的问题, 工作面回采至今, 上隅角瓦斯保持在0.3%~0.4%之间, 回风瓦斯保持0.2%~0.4%。

3.2 工作面卸压瓦斯治理

随着工作面回采作业, 受采动影响, 煤层瓦斯的涌出, 给工作面瓦斯管理造成极大的威胁。由于工作面卸压瓦斯及围岩瓦斯没有得有效抽放, 在回采工作面老塘角瓦斯较大, 回风巷、尾排系统瓦斯一样居高不下, 多次濒临报警值。

根据以往矿井治理回采工作面瓦斯的方案, 回采期间受采动应力影响, 工作面及前方5m为瓦斯散逸区;5~50m为瓦斯富聚区, 50m以外为瓦斯稳定区。采用钻机向瓦斯富聚地点施钻, 预抽工作面前方卸压瓦斯。回采后抽采工作面采空区冒落带及煤层卸压瓦斯。钻孔布置在回采工作面采动应力前方5~50m, 5~10m布置一组, 终孔点位于煤层顶板冒落带。

经资料收集, 在采动应力范围附近, 卸压瓦斯抽放负压在3~5kPa, 压差10~20mm H20, 瓦斯浓度25~75%, 通过计算卸压钻孔瓦斯抽放量为0.2~0.5m3/min, 回风瓦斯得到有效控制, 实现回采工作面瓦斯“零”超限。

4结论

综上所述, 采用多形式、多手段、多配合的瓦斯治理方法, 达到安全、高效的治理煤层瓦斯。

通过多措并举、应抽尽抽、效果达标治理煤层瓦斯, 使矿井安全、高效生产得到有利保障。

摘要：根据《防治煤与瓦斯突出规定》《瓦斯抽采达标规定》之要求, 突出煤层在采掘作业前必须进行瓦斯治理达标。红岩煤矿煤层地质构造复杂, 以海相构造为主, 常规处理瓦斯的方法, 在生产过程中具有一定的局限性, 不能对待开采区域进行有效瓦斯治理, 必须采用多措并举、应抽尽抽、综合治理的方式, 提升抽采效果, 缩短达标时间, 在时间、空间上分别予以保障, 才能做到矿井合法、合规、安全、高效组织生产。

复杂地质条件下综采技术的应用 篇9

平煤股份八矿戊9-10-14122采面位于戊四采区西翼下部, 为戊9-10-14121、戊9-10-14141采面的下分层, 跨上分层采面区段煤柱布置, 东至戊四轨道上山, 西邻已回采过的戊9-10-14120采面, 南邻已回采过的戊9-10-14101采面, 北邻已回采过的戊9-10-14141采面, 南北下分层均未回采。采面东西走向长689.9 m, 南北平均倾斜宽137 m, 实体煤段煤层厚4.4 m, 下分层段煤厚2.0～2.4 m, 平均厚2.2 m, 可采储量26.5万t。采面为戊9-10煤层下分层, 煤层直接顶为再生顶板, 基本顶为浅灰色细砂岩, 条带状, 具有明显水平层理。直接底为泥岩, 遇水易膨胀;基本底为砂质泥岩及细砂岩。采面煤体及巷道状况如图1所示, 煤岩层综合柱状如图2所示。

戊9-10-14122采面地质情况较为复杂, 煤体共分为6个部分, 4块实体煤, 2块下分层。各部分情况如下:第1块段, 切眼以外运输巷97 m、回风巷38 m实体煤段;第2块段, 从运输巷218点外44 m处以外, 137 m实体煤段, 倾斜29 m, 受断层影响, 煤层不稳定;第3块段, 戊9-10-14121外切眼实体煤段。倾斜宽75 m, 走向长65 m;第4块段, 戊9-10-14121与戊9-10-14141区段煤柱段, 倾斜宽23.5 m;第5、6块段, 下分层块段。

采面中间有3条老巷道, 1条为原戊9-10-14122采面运输巷, 工字钢梯形棚支护, 年久失修, 预计巷道内大部分支护已不完好, 巷道内可能聚集瓦斯, 直接影响戊9-10-14122采面的正常出煤和安全生产, 需要随回采逐步恢复老巷口处的支护, 保证通风。另2条分别为上分层戊9-10-14121运输巷、戊9-10-14141回风巷, 已被片帮煤和冒落顶板填充严实, 其中遗留有水管、槽子和大量工字钢等铁质设备。老巷处采面顶板较碎, 煤体松软。3条老巷延伸至终采线位置, 对安全生产造成一定的影响。

回风巷为工字钢梯形棚支护, 服务过3个采面, 服务年限超过10 a, 经过多次翻修, 顶板破碎, 巷道两帮煤体松软, 顶板漏渣、巷帮片煤处较多, 巷道在多次翻修时偏离中心线, 弯曲不直。运输巷为U型棚支护, 在掘进到550 m断层处时, 顶板发生一次长25 m、最大高度4.5 m的大冒顶。冒顶区域通风不畅, 发生煤炭自燃和瓦斯积聚, 即用编织袋装渣充填, 之后利用罗克休材料进行注射封闭, 形成长30 m、宽3.5 m的人工顶板。2条巷道自切眼往外65 m偏离中心线24°。采面运输、回风巷共揭露7条断层, 其中运输巷216点处断层带为3条阶梯状正断层, 累计断距5.0 m, 影响长度80 m。

该工作面采用倾斜长壁采煤法, 综合机械化采煤工艺, 全部垮落法控制顶板。

2 回采工艺及支护方式

该采面采用综合机械化采煤工艺, 配备MG200/475-W型采煤机, SGZ-764/500WS型输送机, SGW-80T型转载机, ZY4000-14/30型液压支架87架, ZY4000-12/25型液压支架6架。支架具体支护参数见表1。

3 安全管理存在的问题和采取的技术措施

(1) 采面煤体赋存状况复杂, 有实体煤、煤柱、下分层, 且分布较不规则, 存在由实体煤向下分层过渡的情况, 也有下分层向实体煤过渡的情况及下分层与煤柱交界处的管理等问题。

采取的安全技术措施:①第1块段。切眼以外运输巷97 m、回风巷38 m实体煤段。沿顶留底煤回采采高 (2.7±0.1) m, 两端头使用ZY4000-12/25支架, 采高 (2.2±0.1) m, ZY4000-12/25支架与ZY4000-14/30支架交接段逐步过渡。②第2块段。从运输巷218点外44 m处以外, 137 m实体煤段。倾斜29 m, 受断层影响, 煤层不稳定, 沿底留顶煤回采, 采高 (2.2±0.1) m。③第3块段。戊9-10-14121外切眼实体煤段。倾斜宽为75 m, 走向长为65 m。沿底留顶煤回采, 采高为 (2.2±0.1) m。④第4块段。戊9-10-14121与戊9-10-14141区段煤柱段, 倾斜宽23.5 m。沿底留顶煤回采, 采高 (2.2±0.1) m。⑤第5块段。下分层块段, 采高 (2.2±0.1) m。⑥由下分层进入实体煤托顶煤平缓进入。由实体煤进入下分层, 若实体煤沿顶留底回采, 距下分层15 m托顶煤落底, 每刀落底不少于0.1 m;若实体煤沿底托顶回采, 降低采高平缓进入。⑦在距实体煤与下分层交界处的塌陷三角区10 m时, 向采煤区、通风区汇报, 由相关业务保安部门组织人员到现场检查指导。距塌陷三角区5 m时, 施工单位组织专人用长度不少于10 m的钻杆多角度打探测孔, 瓦斯检查员用辅助管检测瓦斯浓度均不大于0.8%后, 正常组织生产。

(2) 存在“采面3条老巷内遗留有工字钢、铁道、管子等铁质杂物, 顶板破碎, 采煤机割到铁质杂物时易损坏采煤机”的问题。

采取的安全技术措施:①老巷顶板完整区域。每天组织专人由采面向老巷里用合适单体柱配合长2.4 m的圆木梁或半圆木逐棚套棚维护老巷, 维护长度3 m, 保证当天采面的正常推进。②老巷顶板破碎区域。用圆木或结实半圆木沿走向一端插入老巷段支架前梁上方不少于0.2 m, 另一端打单体柱腿, 圆木或半圆木托住老巷内已维护好的圆木棚梁, 用木料将顶板“刹实背严”, 采面推进时带压拉移支架, 逐步托住圆木梁推进, 单体柱影响割煤时提前回出。③老巷内煤矸堆积区域。先把能够看到的工字钢腿等杂物回出, 然后采煤机割煤。如果滚筒即将接触到工字钢腿等铁质杂物时, 及时停车, 回出杂物后再开采煤机割煤。④上分层回采过的老巷。有时在煤体内遗留工字钢、轨道等杂物, 采煤机割到此地时降低滚筒, 待工字钢等露出一定长度时用钢锯锯断运走, 锯断之前将露出部分用铁丝绑到支架前梁上。

(3) 回风巷道年久老化, 顶板巷帮破碎漏渣, 巷道偏离设计中心线, 弯曲不直, 回采过程中可能会造成采面输送机上窜下滑。

采取的安全技术措施为:①用液压单体柱配合半圆木在工字钢棚间加套棚子, 并用液压单体柱配合工字钢沿走向在巷道两边架设抬棚加强支护, 巷道内管线电缆重新规范吊挂。巷道内每天安排专人维护顶板、巷帮, 清扫碎渣。②回风巷棚子回撤根据现场情况而定, 下帮腿在煤壁处, 上帮腿和梁在切顶线处回撤。若顶板特别破碎, 回撤棚子可能造成冒顶时, 就不回撤上帮腿和梁, 但加强了上隅角瓦斯管理, 吊挂10 m长导风障, 并在上隅角架设喷雾。③巷道偏离中心线, 造成采面倾斜长度变化不定, 采面走向有变化, 根据现场情况适当调整伪倾斜, 甚至多次出现机尾超前机头的情况。在回采80 m时, 采面变短, 回风巷上帮扩帮, 并分2次回收多余的4组支架和溜槽, 采面变长时, 上出口用液压单体柱配合金属铰接梁加强支护, 保持采面上超前缺口“二三排”控顶。

(4) 胶带运输巷掘进至550 m处遇断层发生冒顶, 为避免冒顶区域内煤自然发火与瓦斯聚集, 用罗克休密闭形成人工假顶。

密闭空间内可能有大量瓦斯、CO等有毒有害气体, 且该处顶板破碎, 支护困难 (图3) 。采取的安全技术措施:①该段巷道U型钢支护不提前回撤, 仅在采面煤壁推进到棚子处时摘掉巷道上帮棚腿。②用DZ-25 (28) 型单体柱配合2.6 m长圆木或工字钢在采面煤壁以外10 m U型钢间套棚。③在采面煤壁外不少于10 m范围内采用HDJA-1000型金属铰接顶梁配合DZ-25 (28) 型单体支柱架设双排走向托棚;双排超前以外在U型钢梁下用液压单体支柱打中柱。

(5) 运输巷揭露的Fundefined、Fundefined、Fundefined3条阶梯状正断层落差达到5.0 m, 且上分层采面回采期间揭露的断层向实体煤延伸, 构成断层带。

断层的位置及顶板破碎段位置随采面推进变化, 对采面的安全回采造成影响 (图3) 。采取的安全技术措施:①顶板较好、断层落差小时, 采用“上盘破顶、下盘沿顶”的方法平推硬过断层;若顶板较好、断层落差大时, 采用“上盘破顶、下盘托顶”的方法平推硬过断层。②顶板破碎区域, 使用采煤机割煤容易引起冒顶时, 采取打眼放小炮落煤或人工手镐落煤, 人工清煤并架棚维护措施, 然后通过采煤机。③当破岩处岩石坚硬、容易损坏采煤机时, 打眼放震动炮松动岩层。④过断层段适当降低采高。

(6) 采面设计走向长690 m, 倾斜长131.0～137.4 m, 切眼外65 m处采面沿走向需转24°转角。

过此地段时, 打破了常规的机头超前机尾模式, 先以机头为中心点, 机头不动过机尾, 令刮板输送机下滑, 然后以机尾为中心, 机尾不动过机头, 使采面稳步转向, 效果明显。

4 结论

(1) 所采用的综采技术有效解决了下分层综采工作面回采过程中遇到的特殊问题, 尤其是过老巷、煤柱、高冒区及采长不一、下分层且分布较不规则、实体煤向下分层过渡、下分层向实体煤过渡、下分层与煤柱交界处等问题, 顶板、瓦斯、机械管理效果明显, 具有良好的推广应用价值。

(2) 在平煤八矿戊9-10-14122采面实施综采技术后, 实现了安全回采, 保证了产量, 提高了工效, 创下了该工作面在特殊环境月产超7万t的佳绩。

(3) 该技术的成功实施, 不仅为平煤八矿在复杂地质条件下的安全回采积累了经验, 而且为煤矿井下同等条件下的开采提供了有力的技术支撑。

摘要：分析了戊9-10-14122采面复杂的地质条件, 阐述了综采技术在该面的探索与应用。通过探索和使用, 有效控制了该面在生产过程中的顶板、瓦斯、机械等事故的发生, 确保了综采工作面的安全生产, 提高了回采效率, 实现了矿井的安全、高效生产。

复杂地质 篇10

关键词：复杂地质综合物探数据处理

地质复杂程度(c omplicacy ofgeology)主要指某一地区的地层、岩性、岩相、构造、矿产、水文等各种地质内容的变化程度。相对说，变化大的复杂，变化小的简单，介于二者之间的为中等。它是影响地质工作方法选择、工作量的大小和效率等的重要因素，也是制订地质工作计划的依据之一。就某种物探技术方法的作用而言，应视其解决具体地质或工程问题的适宜性和效果进行评判，无论哪一种先进的物探技术方法，由于它们所测试的物性特征参数各异，往往也只是其它方法的补充和印证，而不是对常规物探方法的取代或覆盖。许多常规的物探方法，如联合剖面法、电测深法、地震折射法等，其作用和效果仍不可忽视。事实表明，采用综合物探技术和综合分析解释，使各方法成果相互佐证，取长补短是提高物探资料解释精度和可靠性的必由之路。

1、物探方法分析

1.1覆盖层探测法

主要有电法勘探、地震勘探、水声勘探、放射性测井和井中流体测量等。在地面开阔、工作量较大的测区，地面物探可采用一种方法全面探测，另一种方法在主要测线和地質条件较复杂的地段作辅助探测。通常以点距较大的电测深作全面探测，以点距较小的地震剖面作重点配合，以便综合分析解释。当覆盖层中各层具有明显的波阻抗差别，并符合相关规定的条件时可采用浅层反射波法，以利于提高覆盖层分层的地质效果。在水库、湖泊、浅海、港口码头和水面较宽、水较深、水流较缓和沉积物粒径较小的河道，探测水下地形、淤泥和砂层厚度时，宜采用水声勘探。用密度测井、井中流体测量测定各层的密度与透水性，当钻孔下有过滤管时，可进行自然伽玛测井，密度测井和井中流体测量。当钻孔下有普通套管时，只能进行自然伽玛测井和密度测井。

1.2隐伏构造破碎带法

探测隐伏构造破碎带的物探方法主要有，地震勘探、电法勘探中的电阻率法、激电法、充电法、自然电场法和甚低频法，放射性勘探中的a卡法和微重力探测等。由于隐伏构造破碎带存在着复杂的地质情况，各种物探方法的应用效果会有很大的差异，需要通过试验工作确定。但应本着先简后繁，综合应用的原则安排生产。

1.3岩溶探测法

调查表层岩溶的地面物探方法较多，主要是电法，包括直流电法(电测深与电剖面)、电磁法(甚低频法与频率测深)及激发极化法(时间域与频率域)；微重力法、地震法(浅层折射波法和浅层反射波法)、地温法等。探测孔间岩溶的井中物探方法有钻孔电磁波透视法、声波透视法和地震波透视法。探测洞间和洞壁岩溶的地下物探方法，可应用钻孔电磁波透视法，声波透视法及地震波透视法探测洞间岩溶；应用地质雷达探测和微重力勘探洞壁岩溶。在地表或水下调查地下暗河的出露点，主要应用地温法，测量地表、地下水及河水的温度，可以查找地下暗河在地表或在河水中出露点。

1.4探测基岩风化层法

探测基岩风化层的主要地面物探方法有初至折射波法和电测深法，辅助方法有浅层反射波法和对称四极电剖面法。钻孔中探测风化带的方法，在无套管时，主要使用电阻率测井和声波波速测井，有套管时主要使用地震波速测井(地面激发孔中接收)和放射性测井，平洞内探测风化带的主要方法有声波法和地震波法。

1.5探测软弱夹层法

探测软弱夹层的方法是综合测井。可根据地质物性条件在视电阻率、微电极系、侧向、屏蔽刷子电极电流测井、自然伽玛、密度、自然电位、声速、超声成像测井和钻孔电视、井径测量等方法中选择几种，不应使用单一方法探测软弱夹层。被探测的软弱夹层厚度不足20cm时应采用1：50或1：20的深度比例尺.测井记录时电缆的升降速度，除上限应符合要求外，对薄夹层的探测还应尽量降低速度，并保持匀速不得上下窜动。

2.工程应用效果

由于各种物探方法的应用都依据一定的物理前提，且地质、地球物理条件和边界特征对测试成果具有较大的影响，使得这些方法技术存在着一定的条件性和局限性，加之大中型重点工程大多具有比较复杂的地质和工程问题，所以采用单一的物探方法一般难以查明或解决有关地质和工程问题，此时应考虑综合物探进行施测，以提高物探成果的地质解释精度和成果分析质量，满足工程勘察之需。如吉林某抽水蓄能电站输水洞线的物探工作中采用了地震折射、浅层反射和电测深法联合探测下伏的强风化白云岩层，查明了起伏形态和埋藏深度，取得了很好的应用效果。

在鞍山某引水工程线路的地球物理勘探中，也采用了多种物探技术方法联合测试，从获得的物探资料来看，其成果均满足了水工设计、地质勘察和任务书的技术要求。总之，作为物探技术人员应在详细分析已有勘察资料(区域性和地区性)的基础上，经过实地踏勘和现场方法试验来选择多种物探方法，以达到最佳的测试成果，从而发挥物探技术的先进作用。

物探工作结束后，沿工区中部垂直I号、Ⅱ号异常方向施工了一条巷道，其标高为600m，两个异常体标高350m～400m。巷道通过I号异常下方时，没有发现断层和向斜构造，巷道通过Ⅱ号异常下方时，地层均正常，证明这一区域的水层反射波变差是上部的岩浆岩屏蔽所致。位于工区南部边界附近Ⅱ号异常内的斜补13钻孔，在第四系基底以上二叠系地层顶部揭露33.5m厚的基性岩浆岩，表明对Ⅱ号异常的解释正确、可靠。

3、结束语