石膏矿 含山陶厂石膏矿结构应力场数值模拟分析

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1、石膏矿 含山陶厂石膏矿结构应力场数值模拟分析 摘 要：为了分析井田内关键结构断裂的导水性，为断层岩柱留设提供依据，利用有限元法的三维数值模拟程序，对陶厂石膏矿当代结构应力场进行了模拟。模拟结果表明，在断层F17周围存在较大的压应力，在F1及F2断层周围的石膏矿体中存在拉应力，在石膏矿体中的应力水平相对较低且均一。断层周围的Z方向的应力相对石膏矿体的应力低。应力矢量分布中拉应力矢量关键分布在石膏矿体靠近断层周围，伴随石膏矿体和断层距离的增加，逐步转化为压应力，而在断层的交汇处压应力值较高。关键词：石膏矿;地质结构；断层；应力场中图分类号：P554文件标识码：A文章编号：1672-109802-0

2、045-05收稿日期：2021-03-13作者介绍：李全，男，安徽淮南人，高级工程师，学士，关键从事地质工程及管理工作。Numerical Simulation of Tectonic Stress Field in Taochang Gypsum Mine, Hanshan CountyLI Qian,ZHANG Yong-tai,SUN Yuan-jinAbstract:In order to analyze water permeability of big tectonic faults and provide the basis of fault waterproof rock pi

3、llar setting,modern tectonic stress field of Taochang gypsum mine was simulated by using three dimensional numerical simulation program of finite element simulation results showed that relatively large compressive stress exists near the F17 fault，tensile stress in gypsum ore body near F1 and F2 faul

4、t. Relatively small stress uniformly distributes in the gypsum ore body. The stress in Z direction nearby the fault is lower than that in the ore body. Tensile stress vector in stress vector distribution mainly distributes in the ore bodies near fault. Stress gradually transforms into compressive st

5、ress from tensile stress,with increase of distance between gypsum ore body and fault, and the compressive stress is higher at the crossroads of the faults.Key words:Gypsum mine;geological structure; fault;stress field陶厂石膏矿在含山县城南17 km的陶厂集镇，是亚洲石膏储量最大的矿区之一。2021年3月18日在I22回风巷掘进过程中探眼遇断层突水，最大涌水量大于19 200 m3

6、h，造成矿井被淹。其关键原因是巷道掘进遇导水断层，所以开展矿区结构应力场研究，对分析断层导水性，合理留设断层岩柱，确保矿井生产安全，采场设计及采房稳定性分析等含有一定意义。多年来伴随计算机技术的高速发展，尤其是把计算数学中的有限单元法用于结构应力场分析后，结构应力场数学模拟得到快速发展和广泛应用，有限单元法已成为结构应力场定量研究的一个主要手段1-4。结构应力场三维数值模拟因为采取了更符合实际情况的边界条件，同时考虑了不一样层位之间的相互影响、各层厚度改变、岩层产状、断裂产状改变，其模拟结果不但可揭示矿层面在平面上的应力分布，还能反应剖面上的应力分布，能更加好地揭示地质体在三度空间的应力特征和

7、展布规律5。1 地质概况研究区出露的地层关键有三叠系下统和龙山组、南陵湖组、中统东马鞍山组、 月山组、 铜头尖组和白垩系上统、第四系地层，硬石膏矿层为三叠系中统东马鞍山组，矿体控制厚度 m，平均 m，石膏储量达亿吨。矿井采取竖井中央石门开拓方法，采取水平分层房式采矿法，现在，矿井生产水平为-400 m水平。矿区区域结构位置属于含山庐江隆褶带，其中次级褶皱陈夏背斜在本区北缘，太湖山背斜在本区南侧6，两背斜之间为陶家厂向斜。矿区南北被北东向F1和F2相向倾斜正断层切割，东西各北F13及耙齿山断层斜切， F19及F18断层为一组轴向北西的正断层，其间发育同走向F17逆断层。-400 m水平上，F1断层和F2断层之间是石膏矿体，在F1断层和F2断层下盘关键为灰岩。图1 陶厂石膏矿区域结构图图2 陶厂石膏矿4勘探线剖面图2 模型的建立本文关键研究含山陶厂石膏矿-400 m水平地质结构对矿体应力场的影响，为分析井田内关键结构断裂的导水性， 为断层岩柱留设提供依据。 所以， 计算模型的建立关键依据石膏矿体埋深-400 m结构分布。