期刊名称: 《中国煤炭地质》 创办日期: 1989年
主管单位:国务院国有资产监督管理委员会
主办单位: 中国煤炭地质总局 主编:谢志清 刊期:月刊 出版地:北京市 国内统一刊号(CN): 10-1364/TD 国际标准刊号(ISSN):1674-1803
通过对盘县煤田开展地质调查,发现煤田内发育滑脱构造层。为了探究研究区内滑脱构造的特征、样式,采用野外地质调查、剖面测量、矿井地质调查、地质钻探、钻孔岩心编录、显微煤岩分析等技术手段,综合分析滑脱构造发育的部位、空间赋存特征及构造样式。根据滑脱构造样式分析了不同构造样式下盆地内资源勘查工程部署原则、层位选择、钻探技术难点以及与瓦斯等隐蔽致灾因素的关系。研究表明:滑脱构造主要发育于三叠系飞仙关组中下部和二叠系龙潭组中部的12~18煤层间,厚20~60m,地层破碎,其间煤层为构造煤,伴随发育揉皱。滑脱构造样式有逆冲推覆、顺煤层型滑脱、顺峨眉山玄武岩型滑脱、雁列式断裂型、断层相关褶皱五种类型。滑脱构造层与盆地内“三软”煤层、突出煤层、高瓦斯煤层以及构造应力集中涉及矿井安全生产隐蔽致灾因素具有高度耦合性,表现为发育滑脱构造的部位不仅是目前盆地内煤层气含量高、矿井煤与瓦斯突出事故频发的层位,是优质煤炭资源的产出层位,也是煤矿“三软”煤层顶板事故的重点管理层位。研究成果为煤与煤层气资源勘探、开采以及矿井安全生产、隐蔽致灾因素排查治理提供基础地质资料。
通过对太行山东麓赋煤构造带中段井田构造的深入研究,认为临城、邢台、隆尧三个矿区的构造成因是重力滑脱运动;重新认识梳理了太行山东麓煤田基本构造形态;矿区内各个井田都是独立的滑脱体、多个滑脱体聚集形成的滑脱体群,覆盖了太行山山前断裂带,断裂的隐伏露头线应向西移动;以滑脱体为主体的井田构造有其特殊性,需要根据其形成机理去解释,传统方法可能导致井田构造解释失真,进而影响到井田经济价值评价和矿井开采。
为了研究彬长矿区雅店煤矿的H_2S异常和超限的形成机理,通过对矿井主采4号煤层地温条件、不饱和烃、硫酸盐分布、地下水pH值、硫酸盐还原菌(SRB)生存条件及采矿扰动等分析,认为研究区具有20~40℃适宜的地温条件和pH值为7.70~7.78的洛河组弱碱性水良好条件,为硫酸盐还原菌(SRB)苏醒和繁殖提供了生存条件,在硫酸盐还原菌(SRB)的还原作用下,使得煤层中的硫酸盐矿物被还原成为H_2S代谢排出(生),进入煤层孔裂隙等储存空间(储),受煤系地层顶底良好的封存作用使得H_2S得以保存,受采矿活动的影响,H_2S沿裂隙和地下涌水逸散至巷道回风流中(运—逸),造成H_2S局部异常和超限,构成了“生—储—保—运(移)—逸” H_2S形成机理和条件。
内蒙古准格尔煤田是煤系金属富集的典型,可以作为新的稀土元素来源,燃煤产物是煤型稀有金属提取冶炼的直接原料。运用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、X射线衍射分析仪(XRD)、能谱扫描电镜(SEM-EDX)等对内蒙古鄂尔多斯准能矸石电厂流化床燃煤产物进行了分析测试,结果表明:(1)准能矸石电厂炉前煤稀土元素含量190.42μg/g,与世界煤相比表现为轻度富集,但在燃烧后,在粉煤灰和底灰中发生明显的分异,煤中稀土元素约80%进入粉煤灰,使得粉煤灰中稀土元素含量达到865.37μg/g,换算为稀土元素氧化物(REO)含量约为1 081μg/g,参照《稀土矿产地质勘查规范》(DZ/T 0204—2002)规定的稀土元素工业品位要求,具有开发利用价值;(2)准能矸石电厂燃煤底灰与粉煤灰中的矿物种类基本一致,仅存在含量上的差别。燃煤产物的主要组成矿物包括莫来石、石英、赤铁矿、玻璃体等。其中莫来石含量16.3%~19.8%,非晶质玻璃体含量65.7%~69.1%,粉煤灰矿物中莫来石含量与附近的国华电厂(原准格尔电厂)及其他电厂相比相对较少,而非晶态玻璃体含量较高,可能的原因是其炉前煤(黑岱沟6号煤)中主要矿物高岭土(74.7%)转化为非晶态的偏高岭土所致;(3)利用扫描电镜对粉煤灰进行了研究,整体看粉煤灰由形状、大小不规则的颗粒组成,主要成分为硅铝矿物,但基本看不到煤粉炉粉煤灰中常见的玻璃微珠,主要原因是样品所采集的流化床炉燃烧温度较低;在粉煤灰中观察到了稀土元素矿物独居石及稀土元素氟氧化合物,独居石矿物可能源于原煤,在煤炭燃烧过程中矿物结构没有发生改变,煤中的氟碳铈矿物可能在燃烧过程中结构发生了改变,形成稀土元素氟氧化合物附着于硅铝矿物边缘,粉煤灰中稀土元素的其他赋存形式可能存在于硅酸盐玻璃相中。
以滇东寻甸-大湾下寒武统渔户村组磷矿为研究对象,基于钻孔的岩心编录和系统采样,通过薄片鉴定、扫描电镜及能谱分析、主量元素、微量元素分析测试等工作,对该区磷矿的物质组成、磷质来源进行了研究。结果表明,生物对磷质富集成矿具有重要作用,吸收了磷元素的磷质生物体可以直接堆积成矿,而生物的死亡腐解也为磷酸盐沉积创造了有利的物理化学条件。
贵州重安江流域皮陇河源头区采矿形成的煤矿酸性废水(AMD)对地表及地下水造成严重污染。由于地处碳酸盐岩发育区,岩溶作用极其发育大大增加了AMD治理难度。基于喀斯特地区煤矿AMD治理项目实践,根据AMD产生和污染机理,结合区内地质环境条件和先进生态修复理念,采用生态修复综合技术对区内一系列生态环境问题进行系统治理:源头区采用“主动治理”技术,使用生石灰对AMD进行中和,对煤矸石等尾矿进行无害化封存填埋的同时修复相对隔水层杜绝源头AMD产生;末端采用“被动治理”技术综合应用,使用石灰石修筑可渗透反应墙、沉淀反应池、可渗透反应岸和生态湿地等工程,对AMD系统收集、逐级净化;同时在人工湿地中利用微生物、植物和水生动物联合作用对水体重金属离子逐级去除并恢复水生生态系统功能。治理后水体pH值由2.54~3.90提升至7.10~8.19,多呈弱碱性,Fe离子浓度由137.51mg/L下降至0.24mg/L,净化率达97.76%,重金属离子Hg、Zn、As等均得到净化。目前治理工程运行稳定且寿命随时间推移而延长,这一实践经验对喀斯特地区煤矿AMD治理具有重要推广应用价值。
针对华昱矿区面临的生产、生活用水匮乏,水资源复用率低,严重制约矿区可持续发展的问题,提出将矿井水资源纳入区域水资源进行统一配置利用是解决该问题的关键。通过对五家沟煤矿、元宝湾煤矿和南阳坡煤矿22组矿井水水样进行水质分析,确定了区内矿井水的水质类型,将总硬度、氟化物、硫酸盐、亚硝酸盐、总铁和矿化度作为评价指标,构建水质评价模糊综合矩阵对区内矿井水水质进行评价。根据区内煤矿自身涌水和生产用水的实际情况,提出了“多井联动调配+井上下协同净化+分质供水+梯级利用+全复用”的水处理新模式。结果表明,区内矿井水为含悬浮物和高矿化度矿井水,矿井水水质级别为Ⅴ级,水质极差水样有20组,该类水样占比为90.90%,经深度处理后产水水质均达到了《地下水质量标准》(GB/T14848—2017)中的Ⅰ类标准,水资源利用新模式实施后,满足了各矿井不同用水的供水需求,实现了煤矿间的多井联动调配和零排放。
东山岩溶水系统是兰村泉域的重要组成部分,查明其补给、径流、排泄关系,对兰村泉域水资源开发利用与保护有重要的指导意义。根据地质构造、地下水流场,将东山岩溶水系统划分为补给-径流区、转换带和汇水区。采集了岩溶水~(14)C样品,根据测试值计算了系统内岩溶水年龄,并分析了其整体分布特征及成因。选取了5条具有代表性的路径,分析在径流过程中岩溶水年龄的变化过程。结果显示:从补给区到汇水区岩溶水年龄逐渐增大,在转换带由于现代水通过范庄断裂的补给,其年龄减小,接近现代水。将系统岩溶水划分为杨兴河补给-径流区、乌河补给-径流区、现代水补给区、大盂盆地汇水区及阳曲盆地汇水区。据此,将东山岩溶水系统分为杨兴河岩溶水子系统与乌河岩溶水子系统。
覆岩离层注浆是一个系统工程,一般有可行性研究、设计、施工三个阶段,可行性研究阶段是项目开展的前提与基础。通过分析煤矿的煤田地质资料,可以初步筛选出可能适用覆岩离层注浆充填技术的采煤工作面。对此提出了覆岩离层注浆充填技术可行性初判方法——研究地质资料确定注浆充填层位范围,再判断此范围内是否具有厚层硬岩。以郭庄煤矿3310工作面、三元煤矿4326工作面为例,详述了初判步骤,确定了离层注浆低位距3~#煤顶板至少为25倍煤厚,注浆高位取基岩风化带底板埋深与0.3倍煤层埋深二者的较大值,分析了注浆目标关键层一般为层厚6m以上的砂岩或砂岩组,介绍了利用EXCEL进行成果整理的方法,形成了初判成果图。研究可为类似项目提供参考。
宁波宁南地区位于宁奉平原南部,地貌类型属于冲湖积平原,地表上部分布厚20m左右淤泥质土,工程性能差,区内建筑物一般采用桩基础,桩端持力层选择埋深20~30m的圆砾或碎石,对于荷载较大或变形要求高的建筑物,选择埋深40m左右的中风化粉砂岩作桩端持力层,成(沉)桩困难,桩基质量难以控制,费时,费力,造价高。静钻根植桩集合了传统管桩和钻孔灌注桩的长处,具有混凝土预制桩的高强度,水泥土侧摩擦性能好、地层钻进适应性广、无挤土效应、减少泥浆排放量、可避免沉桩外力损伤桩身、低噪声等诸多优点。通过宁南新城某工业项目,采用静钻根植桩,施工顺利,高效控制桩基质量,节省工期,经济效应显著。以本项目为例,通过勘察、设计、试桩,检测,探讨了静钻根植桩在该地区适应性,为今后在宁南地区的工程实践提供了借鉴。
为了减少隧道点云噪声对隧道中轴线提取精度的影响,提出主成分分析(PCA,Principal Components Analysis)算法点云法向量估计与随机抽样一致性(RANSAC,Random Sample Consensus)算法相结合的隧道中轴线提取方法。首先对隧道点云数据进行ROI(Region of Interest)区域提取及统计滤波预处理,其次通过PCA算法估计隧道点云法向量并进行点云法向量方向一致化处理,通过设定阈值分别提取满足要求的隧道拱顶及拱腰处法向量,最后用RANSAC算法代替最小二乘算法对筛选出来的法向量提取出精度较高的隧道中轴线。实验结果表明,本文方法所提取出来的隧道中轴线受噪声影响较小,斜率最大偏差0.007 1,最小偏差0.000 3,算法稳定性好,结果精度较高。
膏盐岩层是一种良好的油气盖层,可作为探寻油气的一种先行有利条件,识别膏盐岩层对油气勘探具有积极的指导意义。目前地震波在膏盐岩层传播规律与波场特征有待进一步研究,尤其复杂构造膏盐岩对下伏地层的地震成像影响一直是勘探领域关注的热点问题之一。地震正演模拟可为揭示地震波在膏盐岩层传播规律、描述波场特征提供重要支撑。首先模拟研究了水平薄沉积膏盐岩层同地震子波分辨率问题,其次针对强变形的膏盐岩构造,设计了“眼球状”盐丘模型和复杂膏盐岩入侵白云岩的逆冲推覆地质模型,对地震地质模型进行了地震正演模拟和数据叠加、成像处理。结果表明:受限于地震子波频带,薄膏盐层厚达二分之一波长方可完全分辨;通过波动方程差分求解对复杂含膏盐地质体进行实际地震模拟,可动态显示地震波场向下延拓的细节特征;膏盐岩层引起的多次波、散射波及导波等干扰降低了下伏层反射波信噪比和连续性;利用覆盖次数较高观测系统可增强有效反射信号能量,识别一定厚度地下薄膏盐岩层;高速膏盐岩对下伏地层能量具有屏蔽作用,且使下伏地层产生明显“上拉”假象,模拟应用进一步深化了对含膏盐岩层地震波场的特征认识。
探地雷达技术广泛应用于城市道路病害探测领域。道路异常检测通常需要人工目视解译来实现,存在较强的主观性和不确定性。本文基于YOLOv5目标检测算法进行设计改进,提出了一种探地雷达图像道路空洞异常检测的方法。该方法添加了一个微小目标特征检测的预测头,并引入卷积块注意力模块和高效的交并比损失函数。模型不仅迭代收敛快、回归精度高,还优化了边界框回归任务的样本不均衡问题。通过消融实验表明,改进后的方法在道路空洞检测应用中检测精度明显得到提升,平均精度均值由81.62%提升到83.90%,对道路空洞病害异常的检测效果有很大提升。