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
废弃矿井煤层气(AMM)开发兼具经济及环保效益,具有重要的研究意义。基于中国知网(CNKI)和Web of Science期刊核心合集数据库,系统地检索了关于AMM研究的相关文献,分析了200篇论文的分布特征,归纳了近20年国内外关于AMM的发展现状及研究内容,探讨了AMM的研究不足及发展趋势。研究结果表明:(1)国内外AMM论文数量总体呈现上升趋势,尤其是在中国近5年论文上升趋势明显,说明AMM研究逐渐成为国际研究热点;(2)中国AMM研究较多的科研院校为中国矿业大学,其次为煤炭科学研究总院西安分院,境外研究AMM较多国家为美国、波兰、德国、英国等国,研究机构较多的为波兰的AGH University of Science Technology;(3)20年来国内外主要研究方向为AMM资源潜力评估、AMM扰动储层描述及富集规律研究、开采技术优化、气体泄漏监测、气源成因探究等方面。通过综述国内外研究成果得出采空区煤层气多动态汇集于采空区上部裂隙带;废弃矿井资源量评估方法国外主要采用下降曲线法,国内主要基于物质平衡原理和资源叠加原理形成多种评估方法;国外主要研究方向多集中于甲烷成因来源、资源评估方法的改进以及环境评估监测。最后指出AMM生物成因气贡献的确定、AMM动态富集分布规律的认识、资源量估算模型方法改进,环境风险评估,AMM开发地质—工程—环境一体化评价体系的制定是今后的重要研究趋势。
为分析济源市盘古寺-五龙口断裂带地热区地热水化学特征和估算地热资源量,在分析地热区地质背景的基础上,根据地热井地热水水质分析结果,采用Gibbs图对地热水的水化学类型和地热水化学组分成因进行分析,采用热储法对地热区的地热资源量进行估算。结果表明,第四系松散岩热储层地热水化学类型为HCO_3-Ca·Mg型,寒武系—奥陶系碳酸盐岩热储层地热水化学类型为SO_4·HCO_3-Na·Ca型,太古界片麻岩热储层地热水化学类型为Cl·SO_4-Na型,化学组分的形成主要受水岩作用与蒸发作用控制;地热区热储中储存的热量为3.62×10~(16)J,可开采热量为4.79×10~(15)J,为该地热区地热资源的开发利用提供参考。
在目前煤层底板突水评价模型中,变权模型解决了常权模型中权重不变所导致的主控因素指标值被其他指标中和的问题,凸显了主控因素指标值突变的控制作用特征。但变权模型中状态变权函数区间划分不符合正态分布规律,同时,调权参数的确定过于繁琐。针对此,对现有变权模型进行改进,首先将状态变权函数区间由四段式,调整为符合正态分布的三段式,即惩罚区间、不惩罚不激励区间、激励区间。其次,通过分析主控因素指标值归一化累积频率确定变权区间阈值,并分别选取累积频率界限值25%、75%对应值作为各区间的阈值d_(j1)、d_(j2)。最后,通过对调权参数赋初值、微调整,确定最终调权参数,从而构建煤层底板突水的变权评价模型。以三交煤矿5号煤层为例,应用改进的分区变权评价模型对目标煤层底板突水脆弱性进行评价,并与常权评价模型评价结果进行对比分析,发现突水危险区整体分布趋势一致,但局部断层突变处存在明显差异,表明变权模型有效凸显了断层对突水的控制作用,较好地刻画区域底板突水情况,较符合实际。
榆神矿区地处毛乌素沙漠地带,生态环境脆弱,水资源短缺。煤炭开采时对水资源的保护备受关注。以榆神矿区小保当二号井田为研究区,采用物理相似材料模拟实验,确定了小保当二号井2~(-2)煤层开采导水裂隙带发育高度,在此基础上,通过对比煤层至风化基岩含水层之间的距离与导水裂隙带发育高度的差值,并结合保水采煤试验与采动损害监测结果,引入保护层厚度指标,预测2~(-2)煤层开采对风化基岩含水层的影响程度。研究结果表明:小保当二号井2~(-2)煤层开采后导水裂隙带发育带发育高度约为150m,裂采比约25倍。将2~(-2)煤层开采对风化基岩含水层的影响程度划分为无影响、轻微影响、一般影响、严重影响4种类型,研究区为无影响区和轻微影响区,其中,轻微影响区占全井田范围的0.03%。
在山东裕龙石化项目桩基施工过程中,部分场地使用花岗岩块石抛填,块石粒径大小不一且硬度较高,块石间几乎没有黏连,块石抛填深度在13m左右,为桩基施工带来了较大难度。根据以往的施工经验,结合项目的质量技术要求,提出了四种引孔工艺并进行了现场施工试验。结果表明:针对预制桩施工的大型改装潜孔锤钻机引孔工艺以及针对灌注桩施工的大型旋挖钻机全套管钻进护壁引孔工艺比较适合本区的工程场地条件,施工速度较快,可为今后的类似工程提供借鉴和参考。
随着城市建设的飞速发展,高层建筑日益增多,随之出现了大量超大、超深基坑,复杂的工程地质条件与周边建筑环境,给基坑支护工程带来了很多难题,单一的基坑支护体系往往已无法满足基坑稳定性要求。以北京市某基坑工程为例,介绍了一种新型组合支护体系——灌注桩-钢管桩复合土钉墙,通过与桩锚支护体系的对比研究,得出该组合支护体系在深基坑支护工程中的优越性。利用Midas GTS有限元分析软件,对基坑开挖过程进行模拟研究,对比分析了支护结构位移变形、基坑周边道路沉降等数值模拟结果与现场监测数据,结果表明:该组合支护体系对增强结构稳定性、控制边坡位移变形、减小土方开挖过程中对周边建筑环境的影响等方面具有良好作用。
滨海地区存在大量的软土、淤泥和淤泥质黏土,在建筑物等外荷载作用下容易产生较大的沉降,群桩复合基础可以提高软土地区的承载力,减少建筑物的沉降。为了研究群桩基础的承载力特性,依托某软土地区高速公路实际工程,借助数值模拟手段,分别对素土、群桩条件下的承载力特性进行了分析,其中群桩工况考虑了桩间距、桩长和桩径三个影响因素。分析结果表明:相同的条件下,素土的承载力为2 300kN,群桩的承载力52 000kN。群桩可以显著提高软土的承载力,桩径、桩长和桩间距可显著影响群桩的承载特性,其中增大桩长和缩短桩间距可更好地提升承载力,施工时需要综合比选以确定最佳组合方案。
为控制不对称基坑开挖形变、保障基坑稳定性和安全性,开展不对称基坑开挖过程中的沉降变形与数值模拟研究。以西安某地铁坑中不对称开挖工程为例,选取桩体水平位移、桩顶沉降、地表沉降和周围建筑物沉降4个变形指标,对其施工进行监测和Plaxis 3D有限元模拟。研究发现:随着基坑开挖,桩身水平位移不断增加,其最大值为8.23mm;桩顶沉降呈波动趋势,最大值为0.45mm;地表沉降也不断增加,最大沉降值8.81mm,且靠近基坑侧土体沉降较远离侧高15%左右,承载建筑物一侧土体的水平位移较未承载侧高12%;周围建筑物沉降量随着离基坑距离的减小而增加,最大值为9.4mm。通过对比分析发现4个变形指标的实测和模拟结果虽略有差异,但变化趋势基本一致,且4个指标的变形均处于变形控制范围内,不对称开挖过程基坑十分安全和稳定,说明该工程选择的桩-撑联合支护方式能有效控制不对称开挖过程的基坑变形,且在坑中坑不对称开挖工程中使用数值模拟方式能确定基坑开挖方案的安全性。
针对露天采石场失稳因素丢失,失稳边坡临滑预警输出量误差偏大的问题,提出一种基于改进遗传算法的露天采石场失稳边坡临滑预警方法。结合露天采石场环境特征,通过支持向量机对遗传算法及其参量进行优化,利用改进后的遗传算法对失稳条件进行判定、评价、输出,完成露天采石场失稳边坡临滑预警。实验结果表明,在提升失稳边坡临滑预警应用方面,该方法具有较好地提升作用,且方法整体稳定性与控制效果均能达到实际应用的要求。
在煤层气勘探开发中,因采用低固相钻井液存在堵塞煤层孔隙、清水钻井液存在对煤层井壁稳定性支撑差等问题。在宁夏回族自治区惠农区MS01井采用可降解无固相钻井液体系,完成井后进行破胶作业,7h后完成钻井液破胶,实现了高聚物的降解,加入清水替出,一次洗井达到清洁目的并顺利交井,直接解析成功。由此可见,可降解无固相钻井液在破胶剂的作用下,能够在几小时内完成钻井液破胶,实现高聚物的降解,保护储层,促进煤层气的产出。此研究为类似工程提供了有益借鉴。
绿色矿山建设是一项复杂的系统工程,涵盖了矿产资源开发的全过程。目前我国绿色矿山建设已取得长足进展,但在全国范围内推进绿色矿山建设工作仍具有艰巨性和复杂性,存在对绿色矿山建设的认识不足、相关政策和制度不完善、资金投入渠道亟待明确等问题。针对当前面临的问题,提出建议:各地政府部门应形成自上而下的共识;制定和完善标准与政策;建立激励与约束机制;建立产权清晰、多方参与的投入体系。
花岗岩地热资源在广东省地热资源中占据重要地位。广东省内花岗岩分布广泛,具有良好的地热地质要素:构造位置上毗邻欧亚大陆板块边界,构造活动频繁,发育大量深大断裂;花岗岩放射性同位素含量高,使其具有较高的放射性衰变生热率;丰沛的大气降水为水体对流提供源源不断的热载体。结合花岗岩地热地质,探讨中深层花岗岩地热勘查中地球物理手段的适应性。以广州花都中深层花岗岩水热型地热勘探为例,展示了音频大地电磁法和广域电磁法结合运用于中深层花岗岩水热型地热勘查的有效性。
山东济宁煤田新河煤矿延深区由于地质构造复杂,常规三维地震勘探及二次精细化处理解释地震地质成果均不能满足煤矿开采需要,因此矿方对该区开展了高密度三维地震勘探。高密度三维地震野外原始数据采集采用小道距、高覆盖、宽方位角观测系统,进一步提高了资料的信噪比、分辨率和保真度。地震资料成像采用克希霍夫叠前时间偏移技术,提高了构造成像精度。通过与常规三维地震资料对比,新生界底界面、侏罗系上部厚层岩浆岩顶底界面及侏罗系底界面、主采3~#煤层、深部16~#煤层反射波在高密度三维地震时间剖面上有了明显的改善;采空区反射特征明显,时间剖面及振幅属性显示其边界与实际开采边界吻合较好;褶曲形态及断层组合及分布更加合理,取得了较好的应用效果。该项目的成功应用为高密度三维地震勘探技术在山东省煤矿采区的推广应用积累实践经验,具有一定的指导和借鉴作用。
以Landsat-5和Landsat-8遥感影像数据为基础,通过地表温度反演和支持向量机分类法分别获得研究区城市热岛的空间分布和土地利用/覆盖变化数据,再利用ArcGIS对上述结果进行叠加分析。结果表明:城市热岛范围与强度随着时间变化呈上升趋势;土地利用/覆盖的变化在空间位置上会影响城市热岛效应;其中城市中建设用地与裸土地是导致热岛效应加剧的主要原因,而水系与植被对城市热岛效应有明显的抑制作用。