第6章 岩层移动变形机理
- 格式:pdf
- 大小:2.22 MB
- 文档页数:58
《开采损害与环境保护》课程教学大纲一、课程的性质和目的《开采损害与环境保护》是采矿工程专业一门专业基础课,学生通过本课程的学习,了解矿山资源开采的同时各种地质损害(灾害)的类型及特征,开采损害的防治措施以及矿山环境保护技术的发展等,使在专业基础知识中所学到的理论和方法进一步得到深化并运用到解决实际问题中去。
通过本课程的教学,使学生树立正确而较为全面的矿山开采损害与环境保护的概念,培养学生分析与解决问题的能力、实事求是的态度和严谨细致的作风,为后继课程的学习、毕业设计及将来在生产实践中应用打下基础。
二、课程的基本要求及重点、难点(一)课程的基本要求1.学习和掌握地表沉陷与损害特征、岩层移动和地表变形的一般规律性、开采损害监测与评价方法、建筑物保护矿柱的留设方法、建筑物下开采、铁路下开采、水体下开采的问题,受水体威胁矿床的开采技术及特殊采矿方法等基本知识、基本理论和基本技术。
2.学习和了解矿山资源与环境、采矿沉陷土地复垦、矿山废水控制与处理、矿山固体废弃物处理以及矿山环境与可持续性发展方面的新技术、新方法。
3.通过学习使学生基本掌握和了解地质灾害基本理论和矿山开采损害与环境保护方面的基本知识。
(二)重点、难点1.矿井开采地质灾害类型及防护技术;2.岩层与地表移动的一般规律;3.开采损害的基本理论与防治手段;4.建筑物下压煤开采的技术方法;5.概率积分法岩移计算理论;6.采矿塌陷地生态环境恢复技术。
三、本课程与其它课程的关系本课程作为采矿工程专业的必修课与“采矿工程”、“弹性力学”“岩石力学”、“矿山地质”、“矿山测量”等专业课程有密切的关系,采矿工程专业或非采矿工程专业的大学本科学生,须在具备了上述课程的基本知识后才能学好本课程。
四、课程内容与要求第一篇开采损害的类型及特征第一章开采损害类型及特征(2学时)1、学习目的和要求通过学习了解矿山开采对土地、房屋、地下构筑物、工业广场设施、井筒及工程地质灾害等,掌握其基本机理和分析方法。
1.什么是矿山压力和矿山压力显现?答:地下岩体被采动以前,在其自重的作用下形成的原岩应力是处于平衡状态的。
当在煤、岩体内开掘巷道或进行回采工作时,就会破坏原来的应力平衡状态,引起岩体内的应力重新分布。
这种由于矿山开采活动的影响,在巷硐周围岩体中形成的和作用于巷硐支护物上的力定义为矿山压力。
由于矿山压力的作用在巷道、回采工作面引起的一系列力学现象,如围岩的变形或挤入巷道,岩体破坏、移动或冒落,煤体被压碎、片帮或突然抛出,支架的变形或破坏,充填物产生压实,岩层和地表的移动或塌陷等,这些由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象,统称为矿山压力显现,简称为矿压显现。
第二章矿山岩体的原岩应力及其重新分布一、内容提要1 .岩体内原岩应力的概念岩体内形成原岩应力的主要原因有两种,由于岩体自重而引起的自重应力和由于地质构造运动而引起的构造应力。
自重应力是形成岩体垂直应力和水平应力的根本原因。
构造应力主要是指水平应力。
在矿山地质构造简单地区的岩体可能只有自重应力,在地质构造复杂地区的岩体中可能同时有自重应力和构造应力存在。
二、习题1.什么叫原岩应力状态,对原岩应力状态有几种假说?答:地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体叫做原岩。
原岩的原始应力状态。
原岩所处的应力状态叫做原岩的原始应力状态。
关于原岩的应力状态有两种假说:(1)弹性假说,认为岩体处于弹性状态,其受力与变形的关系附合虎克定律,在垂直应力作用下将在岩体中引起水平应力的作用,其侧压系数λ=0.25~0.43。
(2)静水应力状态假说,认为在地下深处的岩体由于长期的地质作用和岩石的拐变作向应力和垂直应力趋于相等,即侧压系数λ=1。
第三章 回采工作面上覆岩层活动规律及其分析一、内容提要1.老项岩层的梁式平衡回采工作面自开切眼向前推进一段距离以后,直接顶开始垮落,老顶悬露于采空区之上而未折断,类似于一端由工作面前煤壁支撑,另一端由边界煤柱支撑的两端固定的梁。
地质活动背景下岩层演变过程及其规律解析地球是一个活跃的行星,地质活动对地球上的岩层演变起着重要的作用。
岩层演变是指岩石在长期地质作用下发生的变化过程,包括岩石的形成、改造和破坏等。
在地质活动的背景下,岩层可以发生多种演变过程,其演变规律也在不断探索和解析中。
岩层演变过程主要包括岩石的形成、变质作用和岩石圈动力学作用等。
首先,岩石的形成是岩层演变的起点。
岩石形成可以分为三类,即火成岩、沉积岩和变质岩。
火成岩是由地球深部熔融岩浆冷却而形成的,例如玄武岩和花岗岩;沉积岩是由风化、侵蚀、运移和沉积过程形成的,例如砂岩和泥岩;变质岩是在高温高压条件下原有的岩石发生变质过程形成的,例如片麻岩和石英岩。
这些不同类型的岩石在地质历史长河中经过相应的演变过程。
其次,变质作用是岩层演变过程的重要组成部分。
当岩石受到高温、高压或其他外界条件的作用时,岩石中的矿物成分和结构会发生相应的改变,形成新的岩石。
变质作用可以分为接触变质和区域变质两种类型。
接触变质是指岩石受到热液的加热作用,造成岩石的矿物组成和结构的改变,例如云母片岩和硅质岩。
区域变质是在大范围的地质作用下,岩石受到高温和高压的影响,从而形成新的岩石,例如麻粒岩和大理岩。
变质作用对岩石的演变起着至关重要的作用,它使岩石的成分和结构得以改变,增加了地球内部物质的多样性。
此外,岩石圈动力学作用也是地质活动背景下岩层演变的重要因素。
岩石圈是由地壳和上部地幔组成的,它们在地球内部不断运动和变化。
地球上的板块运动和地震是岩石圈动力学作用的直接体现。
板块运动会导致地壳在挤压和拉张力作用下发生变形和断裂,从而形成山脉和地震带。
这些运动和变化也会影响到岩石层的稳定性和演变。
地震和火山喷发等地质灾害是岩层演变过程中的重要事件,它们不仅可以改变岩石的结构和性质,还会对地球表面和环境产生巨大的影响。
岩层演变过程中存在一些规律,这些规律是通过对地质作用和岩石演变的观察和研究得出的。
首先是地层叠加规律,地层是岩石演变的基本单位,在地质历史中,各个地层按照时间顺序叠加,形成了不同的地层序列。
岩石变形与地壳运动机制分析地壳是地球上最薄的外层,承载着地球上所有陆地和海洋的重量。
地壳的变形和地壳运动是地球上最常见的地质现象之一,对于地质学家和地球科学的研究具有重要意义。
本文将对岩石变形及地壳运动机制进行分析,以加深对地质学的理解。
一、岩石变形的类型岩石变形是指岩石在地质作用下发生的形态和结构上的变化。
根据岩石发生变形的方式和特征,我们可以将岩石变形分为以下几种类型。
1. 压缩变形压缩变形是指岩石受到外界力量的挤压,造成其体积减小,变形过程中会产生一定的压力,常见的压缩变形形式有褶皱和逆冲断层。
2. 拉伸变形拉伸变形是指岩石在地壳的扩张作用下发生的变形,使岩石的体积增大,拉伸变形主要体现在岩石的延长和裂隙的形成。
拉伸变形的典型形式有断裂和裂谷。
3. 剪切变形剪切变形是指岩石在外力作用下发生的平行错动的变形,这种变形主要发生在岩石的裂隙面上,形成了剪切面。
剪切变形常见于岩石中的节理或断层面。
二、地壳运动的原因地壳运动是指地壳在地球内部和外部力量的作用下发生的运动过程。
地壳运动是地球上各种地质现象和构造形态变化的根本原因。
1. 构造力构造力是指地球内部的地壳构造和岩石变形产生的力量。
构造力可以通过板块构造理论来解释,地壳被分为若干个构造板块,板块之间的相对运动产生了巨大的构造力,导致地壳的变形和运动。
2. 外力作用外力作用主要是指地球上的重力和其他的地表力量对地壳的影响。
重力是地壳运动中最主要的外力作用之一,通过引起物质的下沉和隆起,进而导致地壳的变形和运动。
三、地壳变形与地质灾害地壳变形和地质灾害之间存在着密切的联系。
地壳的变形常常是地质灾害的前兆和诱因,研究地壳变形机制对于预测和防范地质灾害具有重要的意义。
1. 地震地震是地壳运动中最常见的地质灾害之一,它是地壳变形和地壳运动的结果。
地震的产生是由于地壳中的岩石断裂和错动,释放出了巨大的能量,形成了弹性波导致地表震动。
2. 滑坡滑坡是地壳变形过程中的一种常见现象,它指的是由于岩土体自身重力以及外界作用力的影响,导致山体或坡面发生的连续或间歇性的滑动现象。
地质构造变形机制分析地质构造变形是指地壳中岩石的形状或其内部构造成分发生变化的过程。
地质构造变形机制的分析对理解地壳变形的原因和演化过程非常重要。
本文将围绕地质构造变形机制展开讨论,并通过实例分析,探索不同类型的构造变形机制。
一、压力变形机制地质构造中最常见的变形机制之一是压力变形机制。
当岩石受到外部压力的作用时,其体积可能会发生压缩或伸展,导致岩石发生变形。
压力变形主要包括折叠、层间滑动和逆断层等。
折叠是指地层在受到水平压力的作用下发生弯曲和变形。
这种变形常出现在构造带、褶皱山链等区域。
折叠通常分为对称折叠和不对称折叠。
对称折叠指的是两侧地层在褶皱轴线两侧对称产生的折叠,而不对称折叠是指地层在褶皱轴线两侧不对称产生的折叠。
层间滑动是指岩层在受到剪切力的作用下发生滑动和位移。
这种变形机制通常在断裂带发生,特别是在板块边界和断层带。
层间滑动导致地层错位和位移,对地质构造变形起到重要作用。
逆断层是一种常见的构造变形形式,发生在两个岩块之间。
逆断层是由岩石受到压力的作用而发生的,使得上部岩块相对下部岩块向上位移。
逆断层常伴随着褶皱的形成,这两种变形机制共同作用导致了地壳的构造变形。
二、剪切变形机制剪切变形机制是指岩石在受到剪切应力作用下发生的变形。
剪切变形机制通常发生在断裂带,当岩石受到水平方向的剪切力时,其内部结构会发生滑动、位移和拉伸等变形。
逆冲断裂是剪切变形的一种常见形式,通常出现在板块边界和构造带。
该断裂导致岩石套块上移,岩层错位。
逆冲断裂一般由地壳导致的压缩应力产生,与构造变形密切相关。
走滑断裂是另一种重要的剪切变形机制,主要通过平行岩层滑动而产生。
走滑断裂是在两个岩块之间相对滑动,不导致岩层错位或形成褶皱。
该断裂常伴随着地震活动,对地壳的构造变形有重要影响。
三、扩张变形机制扩张变形机制是指岩石受到拉伸应力作用时发生的变形。
扩张变形通常发生在板块分离或裂隙系统扩张的地区,导致岩石发生拉伸和断裂。