含山陶廠石膏礦構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬分析

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1、含山陶廠石膏礦構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬分析摘要：為了分析井田內(nèi)主要構(gòu)造斷裂的導(dǎo)水性，為斷層巖柱留設(shè)提供依據(jù)，運(yùn)用有限元法的三維數(shù)值模擬程序，對(duì)陶廠石膏礦現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明，在斷層F17附近存在較大的壓應(yīng)力，在F1及F2斷層附近的石膏礦體中存在拉應(yīng)力，在石膏礦體中的應(yīng)力水平相對(duì)較低且均一。斷層附近的Z方向的應(yīng)力相對(duì)石膏礦體的應(yīng)力低。應(yīng)力矢量分布中拉應(yīng)力矢量主要分布在石膏礦體靠近斷層附近，隨著石膏礦體與斷層距離的增加，逐漸轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，而在斷層的交匯處壓應(yīng)力值較高?！　￡P(guān)鍵詞：石膏礦;地質(zhì)

2、構(gòu)造；斷層；應(yīng)力場(chǎng)　?。篜554：A　?。?672-1098(2012)02-0045-05　　收稿日期：2012-03-13　　簡(jiǎn)介：李全（1966-），男，安徽淮南人，高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事地質(zhì)工程及管理工作?！　umericalSimulationofTectonicStressFieldinTaochangGypsumMine,HanshanCounty　　LIQian,ZHANGYong-tai,SUNYuan-jin　　(mineulatedbyusingthreedimensionalnume

3、ricalsimulationprogramoffiniteelementmethod.ThesimulationresultsshoorebodynearF1andF2fault.Relativelysmallstressuniformlydistributesinthegypsumorebody.ThestressinZdirectionnearbythefaultisloainlydistributesintheorebodiesnearfault.Stressgraduallytransforms

4、intopressivestressfromtensilestress,orebodyandfault,andthepressivestressishigheratthecrossroadsofthefaults.　　Keymine;geologicalstructure;fault;stressfield　　陶廠石膏礦位于含山縣城南17km的陶廠集鎮(zhèn)，是亞洲石膏儲(chǔ)量最大的礦區(qū)之一。2008年3月18日在I22回風(fēng)巷掘進(jìn)過(guò)程中探眼遇斷層突水，最大涌水量大于19200m3／h，，造成礦井被淹。其主要原因是巷道掘進(jìn)

5、遇導(dǎo)水?dāng)鄬?，因此開(kāi)展礦區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究，對(duì)分析斷層導(dǎo)水性，合理留設(shè)斷層巖柱，保證礦井生產(chǎn)安全，采場(chǎng)設(shè)計(jì)及采房穩(wěn)定性分析等具有一定意義。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，特別是把計(jì)算數(shù)學(xué)中的有限單元法用于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分析后，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)數(shù)學(xué)模擬得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，有限單元法已成為構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)定量研究的一個(gè)重要手段［1-4］。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)三維數(shù)值模擬由于采用了更符合實(shí)際情況的邊界條件，同時(shí)考慮了不同層位之間的相互影響、各層厚度變化、巖層產(chǎn)狀、斷裂產(chǎn)狀變化，其模擬結(jié)果不僅可揭示礦層面在平面上的應(yīng)力分布，還能反映剖面上的應(yīng)力分

6、布，能更好地揭示地質(zhì)體在三度空間的應(yīng)力特征和展布規(guī)律［5］?！　?地質(zhì)概況　　研究區(qū)出露的地層主要有三疊系下統(tǒng)和龍山組、南陵湖組、中統(tǒng)東馬鞍山組、月山組、銅頭尖組以及白堊系上統(tǒng)、第四系地層，硬石膏礦層為三疊系中統(tǒng)東馬鞍山組，礦體控制厚度47.27～562.35m，平均468.60m，石膏儲(chǔ)量達(dá)58.2億噸。礦井采用豎井中央石門(mén)開(kāi)拓方式，采用水平分層房式采礦法，目前，礦井生產(chǎn)水平為-400m水平。　　礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置屬于含山—廬江隆褶帶，其中次級(jí)褶皺—陳夏背斜(東段)位于本區(qū)北緣，太湖山背斜(東段)位于本區(qū)南側(cè)［6

7、］，兩背斜之間為陶家廠向斜(見(jiàn)圖1)。礦區(qū)南北被北東向F1和F2相向傾斜正斷層切割，東西各北F13及耙齒山斷層斜切，F(xiàn)19及F18斷層為一組軸向北西的正斷層，其間發(fā)育同走向F17逆斷層。-400m水平上，F(xiàn)1斷層和F2斷層之間是石膏礦體，在F1斷層和F2斷層下盤(pán)主要為灰?guī)r(見(jiàn)圖2～圖3)?！　D1陶廠石膏礦區(qū)域構(gòu)造圖　　圖2陶廠石膏礦4勘探線剖面圖（單位：m）　　2模型的建立摘要：為了分析井田內(nèi)主要構(gòu)造斷裂的導(dǎo)水性，為斷層巖柱留設(shè)提供依據(jù)，運(yùn)用有限元法的三維數(shù)值模擬程序，對(duì)陶廠

8、石膏礦現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明，在斷層F17附近存在較大的壓應(yīng)力，在F1及F2斷層附近的石膏礦體中存在拉應(yīng)力，在石膏礦體中的應(yīng)力水平相對(duì)較低且均一。斷層附近的Z方向的應(yīng)力相對(duì)石膏礦體的應(yīng)力低。應(yīng)力矢量分布中拉應(yīng)力矢量主要分布在石膏礦體靠近斷層附近，隨著石膏礦體與斷層距離的增加，逐漸轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，而在斷層的交匯處壓應(yīng)力值較高。　　關(guān)鍵詞：石膏礦;