斷裂帶突水災害

學科：自然災害與防治

詞目：突泥突砂災害

英文：mud and sand gushing disaster

釋文：又稱涌砂涌泥災害。伴隨礦井突水活動，大量泥砂涌入井巷所造成的災害。泥砂主要來源于巖溶陷落柱、斷裂破碎帶、松散含水層。突泥突砂除造成人員傷亡外，有時還堵塞排水系統(tǒng)，淤埋井下設(shè)備，并常伴生地面塌陷，增加了突水災害的破壞程度和治理難度。 2100433B

涌水量在短期內(nèi)突然成倍劇增的現(xiàn)象稱為突水。通常按突水時涌水的主要水源，將突水劃分為斷層、地表、底板、陷落柱和采空區(qū)積水等五類。我國為底板突水事故多發(fā)性的國家。據(jù)統(tǒng)計，底板突水事故約占我國各類突水事故總次數(shù)的1/4，并且這類突水往往造成重大的災害性損失。

底板突水又常按其突水的峰值流量、動態(tài)表現(xiàn)形式等進行分類。按突水的峰值流量可將突水事故分為特大型、大型、中型和小型突水，其峰值流量分別為大于50m3/min，20-49m3/min，5-19m3/min和小于5m3/min。據(jù)統(tǒng)計，我國發(fā)生的突水淹井事故約有85%以上的事故源于大型和特大型突水事故。峰值流量的大小反映了水源的富水程度、水壓高低和突水通道的暢通程度。一般，直接由奧灰或由奧灰補給的含水層所形成的底板突水具備有富水和水壓高的特點，大多為大型或特大型突水。因此，底板突水對礦井安全生產(chǎn)的威脅很大，常需特殊加以重視。

按底板突水的地點可分為掘進巷道突水和采煤工作面突水兩類。前者的突水地點發(fā)生在開掘于煤層中的準備巷道，后者則發(fā)生在采煤工作面附近且多系因受到采動影響而發(fā)生底板突水。統(tǒng)計資料表明：這兩類突水方式的突水次數(shù)約各占一半左右。應當指出：這兩類突水的機理有所差別，由于防止發(fā)生采煤工作面突水所需的隔水層厚度更大，并且這類突水事故大多為大型或特大型突水事故，它們對安全生產(chǎn)的威脅也更大。所以一般應特別重視防治采煤工作面底板突水。

按照底板突水的動態(tài)表現(xiàn)形式又可分為爆發(fā)型、緩沖型和滯后型三類。爆發(fā)型突水多直接發(fā)生于采掘工作地點附近，并且一旦發(fā)生突水，其突水量在瞬間即達到峰值流量，然后，突水量逐漸減少和趨于穩(wěn)定。這種突水的來勢很猛，水中常夾有巖塊碎屑，有很強的沖擊力，危害最大。緩沖型突水也多發(fā)生在采掘工作地點附近，其突水量則經(jīng)歷由小到大逐漸增長的過程，往往要在突水后數(shù)小時、數(shù)日甚至數(shù)月才增長到最大流量，所以其突水的來勢較緩，沖擊力也較弱。滯后型突水一般是在采掘工作面推進了相當距離以后才在巷道或采空區(qū)中發(fā)生突水，其滯后發(fā)生突水時間可長達數(shù)日、數(shù)月甚至數(shù)年，突水量的增長也可急可緩。突水動態(tài)表現(xiàn)形式的差別反映了隔水層破壞方式的不同。隔水巖層（巖柱）因其拉、剪應力超限而突然破壞時大多形成爆發(fā)型突水；而緩沖型突水則往往是隔水層因滲流速度超限而逐漸破壞了隔水能力所形成的，至于滯后型突水則又往往與礦壓的疊加影響有著密切的聯(lián)系。不同的動態(tài)表現(xiàn)形式反映了不同的突水原因，需分別針對問題所在，采用不同的防治措施 。

前言

第1章緒論

1.1引言

11.2隧道超前地質(zhì)預報的作用和意義

1.3超前地質(zhì)預報發(fā)展與現(xiàn)狀

1.l.1鉆爆法施工隧道超前地質(zhì)煩報的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.3.2TBM施下隧道超前地質(zhì)預報的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.3.3隧邊施工綜合超前地質(zhì)預報的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1隧道超前地質(zhì)預報存在的問題

1.5本書的主要內(nèi)容

第2章隧道突水突泥災害源的地質(zhì)特征

2.1引言

2.2突水突泥災害源賦存特征

2.2.1突水突泥災害類型

2.2.2巖濟突水突泥災害源發(fā)育的某本規(guī)律

2.2.3右溶交水突泥災吉源發(fā)育的主控四素

2.2.4典型突水突泥災害源賦存特征

2.2.5隧邊交水突泥災吉的災變特征

2.3典型突水突泥案例與地質(zhì)分析

2.3.1裂隙型突水突泥典型案例

2.3.2斷層理突水突泥典理案例

2.3.3格洞恪院組突水突泥典型案例

2.3.4暗川型突水突泥典型案例

2.4本章小結(jié)

第3章隧道不良地質(zhì)超前地質(zhì)預報方法

3.1引言

3.2超前地質(zhì)預報方法的物性基礎(chǔ)和物性差異

3.2.1地震波超前預報方法的物性基礎(chǔ)

3.2.2地質(zhì)富達超前預報方法的物懺某礎(chǔ)

3.2.3電阻率超前預報方法的物性基礎(chǔ)

3.2.4激發(fā)極化超前預報方法的物性基礎(chǔ)

3.2.5且他超前預報方法的物性基礎(chǔ)

3.3地質(zhì)分析法

3.3.1工程地質(zhì)調(diào)查法

3.3.2屆前導洞(坑)法

3.3.3屆前水平鉆孔法

3.4地震波超前預方法

3.4.1基于直線類觀測方式的地震超前頂報方法

3.4.2基于三維空間觀測方式的地震超前放報方法

3.4.3某于極小偏移距觀測方式的地震超前預報法

3.4.4TBM施工隧過專用的地震超前預報方法

3.5電法類超前預報方法

3.5.1地質(zhì)古達超前地質(zhì)預報方法

3.5.2瞬變電磁超前地質(zhì)預報方法

3.5.3激發(fā)極化/山陽率法超前地質(zhì)預報法

3.6其他超前地質(zhì)預報方法

3.6.1巖體溫度法

3.6.2紅外探水法

3.7本章小結(jié)

第4章中遠距離含水構(gòu)造瞬變電磁預報理論與方法

4.1引言

1.2隧道瞬變電磁超前探測基本方法和原理

4.2.1瞬變電磁法基本理論與超前探訪時方法

1.2.2瞬變電磁隧道探測改進

4.3隧道多點陣列式瞬變電醋探測方法與不良地質(zhì)體響應規(guī)律

1.3.1隧道多點陣列瞬變電磁探測方法原理

1.3.2隧道多點陣列式瞬變電磁探測三維響戚朋律

4.3.3隧道多點陣列式瞬變電磁探測工作方法

4.4隧道多點陣列式瞬變電磁探測數(shù)據(jù)解釋技術(shù)

4.4.1均勻半空間中回線源瞬變電磁中心點視電阻率公式

4.4.2含偏移觀測點瞬變電磁水平和垂在磁場頻率域響山

4.4.3含偏移距觀測點瞬變山磁時間域響應及晚期視山陽半公式

4.4.4方法驗證與模型算例

4.4.5矢量合成山阻率

4.5鐘家山隧道左洞瞬變電磁超前地質(zhì)預報應用案例

1.6本章小結(jié)

第5章近距離含水構(gòu)造激發(fā)極化超前預報理論與方法

5.1引言

5.2激發(fā)極化基本原理

5.3隧道激發(fā)極化超前探測的多同性源陣列式觀測方式與正演模擬

5.3.1多同性源陣列激發(fā)極化法觀測模式法

5.3.2多同仲源陣列式激發(fā)極化超前探測的正演模擬及其對介水構(gòu)足的響應

5.4多同性源陣列激發(fā)極化超前探測的三維反演成像方法

5.4.1基于加權(quán)函數(shù)的三維電阻率反演成像理論與方法

5.4.2多同性源陣列激發(fā)極化法超前探測的反演數(shù)值算例

5.5激發(fā)極化超前探測水量定量估算技術(shù)

5.5.1二電流半衰時之差參數(shù)區(qū)分自由水和束縛水的微觀機理

5.5.2二電流半衰時之差與水量關(guān)系的物理模型試驗

5.6隧道含水構(gòu)造三維定位與水量估算技術(shù)

5.7隧道超前地質(zhì)預報專用的激發(fā)極化儀

5.7.1時域激發(fā)極化儀

5.7.2多同性源陣列式激發(fā)極化儀

5.8多同性源陣列式激發(fā)極化超前探測方法的應用案例

5.8.1地質(zhì)分析與測線布置

5.8.2激發(fā)極化超前探測數(shù)據(jù)處理與解釋

5.8.3頒報結(jié)果與開挖情況對比

5.9多同性源陣列式激發(fā)極化技術(shù)用于TBM施工隧道的展望

5.10本章小結(jié)

第6章鉆孔精細三維探測理論與方法

6.1引言

6.2電阻率跨孔CT約束反演成像方法

6.2.1含不等式先驗信息約束的電阻束CT反演方和

6.2.2偏導數(shù)矩陣的并行解析快速求解方法

6.3跨孔電阻率CT超前地質(zhì)預報方法

6.3.1跨孔山陽率CT探測的某卒原理

6.3.2二維跨孔電阻率CT組合觀測模式及影響四素分析

6.3.3三維跨孔山阻率CT探測影響阿素分析

6.3.4跨孔電阻率CT測物理模型試驗

6.3.5跨孔山陽率CT探測應用案例

6.3.6跨孔電阻率CT超前探測技術(shù)小結(jié)

6.1鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測技術(shù)

6.4.1鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測的觀測模式

6.4.2鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測正演響應特征

6.4.3鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測反演成像

6.4.4鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測物理模型試驗

6.5本章小結(jié)

第7章隧道綜合超前地質(zhì)預報與聯(lián)合解譯方法

7.1引言

7.2綜合超前地質(zhì)預報基本原則

7.3隧道施工綜合超前地質(zhì)預報方法

7.3.1常用且前地質(zhì)預報方法的特點分析

7.3.2隧遠不良地質(zhì)綜合超前預報方案與流程

7.3.3"同階段全過程"的突水突泥災害源綜合膽前預報方法與體系

7.4基于空間結(jié)構(gòu)約束聯(lián)合反演的隧道綜合超前地質(zhì)預報

7.4.1多元超前預報數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演思想

7.4.2專問結(jié)構(gòu)約束聯(lián)合反演方法

7.4.3以空間結(jié)構(gòu)約束聯(lián)合反演為基礎(chǔ)的綜合地球物理探測的典型案例

7.5隧道施工許可機制與突涌水災害綜合預警

7.5.1施工許可機制

7.5.2施工許可流程

7.5.3施工許可原則

7.5.4突涌水災害綜合預測頂警

7.6本章小結(jié)

第8章代表性工程應用案例

8.1引言

8.2山嶺隧道超前地質(zhì)預報實踐

8.2.1湖北滬蓉西高速公路齊岳隧道綜合超前地質(zhì)預報應用案例

8.2.2湖北滬蓉西高速公路龍?zhí)端淼谰C合起前放報與塌方災害頂警案例

8.2.3湖北宜巳高邊公路馬家坡隧道綜合超前地質(zhì)頂報與聯(lián)合反演應用案例

8.2.4錦屏二級電站輔助洞綜合超前地質(zhì)預報應用案例

8.2.5成蘭鐵路躍龍門隧道綜合超前地質(zhì)預報應用案例

8.3海底隧道超前地質(zhì)預報實踐

8.3.1青島膠州灣海底隧道工程概況

8.3.2青島膠州灣海底隧近綜合超前地質(zhì)預報的作用和內(nèi)容

8.3.3青島膠州灣海底隧道綜合超前地質(zhì)預報方法與體系

8.3.4青島膠州灣海底隧近綜合超前地質(zhì)預報代表性案例

8.1城市地鐵隧道超前地質(zhì)預報實踐

8.4.1城市地鐵超前預報方法的選擇

8.4.2城市地鐵超前預報方法的實施

8.4.3大連地鐵某仄間超前地質(zhì)煩報代表性案例

8.4.4大連地鐵某醫(yī)間重點地段超前預報實踐

8.4.5廣州地鐵某午站超前地質(zhì)煩報代表性案例

8.5隧道施工許可機制與綜合超前地質(zhì)預報的聯(lián)合應用案例

8.5.1工程概況

8.5.2初步評估

8.5.3二次評估與動態(tài)評估

8.5.4ZK19 240~ZK19 420段風險擰制

8.5.5ZK19 120~ZK19 /160段風階控制

8.5.6ZK19 460~ZK19 509段風險擰制

8.5.7ZK19 509~ZK19 610段風階控制

8.5.8ZK19 610~ZK20 180段風險控制

8.6本章小結(jié)

第9章展望

參考文獻

彩圖 2100433B