论烧变矿床与烧变岩研究及其意义

烧变矿床及烧变岩系煤自燃的产物。从宏观及微观上搞清其产状、分带性、物质组分及其形成机理。开拓地质科学的新领域,填补岩石矿物学及矿床学中的空白。并作为找煤的有效标志及增加耐火材料、建材、陶瓷原料的新类型和基地。     

神府矿区活鸡兔矿井烧变岩水文地质特征

烧变岩是活鸡兔矿井的顶板充水含水层,直接威胁着矿井的生产安全。烧变岩分布广泛,裂隙发育程度在垂向上规律明显:下剧—中强—上弱。其富水性除受构造、地形和地貌的控制外,还决定于是否接受其他含水层的补给。烧变岩水水质良好,符合国家饮用水标准,供排结合是矿井水综合利用的有效方法。     

陕北烧变岩水-岩作用的劣化特性

鄂尔多斯盆地东北缘陕晋蒙交界地区存在大量煤火高温烘烤形成的烧变岩。与原岩相比,烧变后的岩体结构破碎孔隙发育,在长期水–岩作用下,形成了大量危岩体。以陕北神木大柳塔地区的烧变岩为对象,开展了50次干湿循环试验,测试不同循环次数后烧变岩物理性质与力学性质及其变化,探讨不同烧变程度烧变岩劣化特性。结果表明：烧变岩质量、硬度、力学性质下降,表面亮度降低,粗糙度与红黄色度增强;基于低场核磁共振技术(NMR)测试,烧变岩孔隙体积比例曲线右移,最大孔径扩张;微孔向大孔转化,大孔含量与总孔隙率升高;烧变作用使岩体孔隙发育,且提高了烧变岩的抗侵蚀能力,降低了色度、质量、粗糙度、硬度、力学性质的变化程度。长期水–岩作用可对烧变岩的物理力学性质与孔隙结构造成明显改变,烧变程度与初始孔隙结构能够影响劣化效果。根据研究不同烧变岩的劣化过程,得出加固低烧变程度岩体表面、加固沉积层理与原有裂隙、堵塞高烧变程度岩体孔隙,可降低水-岩作用的侵蚀破坏强度。     

烧变岩岩石学及稀土元素地球化学特征

烧变岩的研究有益于对煤层形成以来所经历的构造运动、古气候和古地理的探讨.为了获得有关烧变岩基本特征的数据资料, 本文利用扫描电镜、能谱测试、古地磁及ICP-MS等测试手段对陕北神木地区烧变岩进行了系统的岩石学及稀土元素地球化学的分析研究.剖面上将烧变岩分成烧熔岩和烧烤岩两个序列.扫描电镜观察及能谱测试显示, 各矿物均显示烧熔迹象, 除伊利石外未发现其他类型粘土矿物; 磁化率测试显示烧变岩具异常高的磁化率; 地球化学分析显示烧变岩稀土元素配分特征近于沉积岩(原岩) 特征; 纵向剖面上, 随烧变程度增大(由烧烤岩至烧熔岩) 其稀土元素总量逐渐减小, 烧熔岩稀土元素总含量较烧烤岩的要明显低; 另外, 烧熔岩表现为较明显的Ce负异常, 而烧烤岩则表现为无Ce异常, 有些甚至表现为偏正异常.      

陕北能源化工基地烧变岩的分布特征及水文地质意义

在分析陕北能源基地烧变岩岩性特征及形成条件的基础上,归纳叙述了烧变岩的分布规律和烧变岩分布区的水文地质特征、地下水形成条件,并简要论述了烧变岩的富水性及其水文地质意义。烧变岩主要分布在秃尾河、窟野河及其支沟的两侧,呈条带状展布,长度十到几十千米,宽度一般1-2km,分布面积近700km^2。烧变岩裂隙、孔洞发育,十分有利于上部萨拉乌苏组地下水的越流补给,通常以大泉的形式排泄于近沟脑的部位,流量、水质稳定;或于烧变岩底部盆形构造区富集,利用烧变岩地下水可缓解近期能源基地供水紧张的局面。     

陕北能源化工基地烧变岩的分布特征及其水文地质意义

在分析陕北能源基地烧变岩岩性特征及形成条件的基础上,归纳叙述了烧变岩的分布规律和烧变岩分布区的水文地质特征、地下水形成条件,并简要论述了烧变岩的富水性及其水文地质意义.烧变岩主要分布在秃尾河、窟野河及其支沟的两侧,呈条带状展布,长度十到几十千米,宽度一般1～2 km,分布面积近700km2.烧变岩裂隙、孔洞发育,十分有利于上部萨拉乌苏组殚地下水的越流补给,通常以大泉的形式排泄于近沟脑的部位,流量、水质稳定;或于烧变岩底部盆形构造区富集,利用烧变岩地下水可缓解近期能源基地供水紧张的局面.     

杨伙盘煤矿烧变岩及其对工作面布设的影响

论述杨伙盘煤矿的地质特征、上部2-2、3-1可采煤层的烧变岩分布范围及可采煤层厚度、结构等,分析煤层的自燃特征及其对工作面布设的影响,认为采用钻探的方法控制煤层自燃的范围,工作面尽多并且实现出煤,可避免盲目掘进造成经济损失和烧变岩含水层对矿井安全的影响。     

生态脆弱区烧变岩研究现状及方向

烧变岩是地质历史时期煤层自燃形成的一种特殊类型的岩体。烧变岩的研究有益于对煤层形成以来所经历的构造运动、古气候和古地理的研究。同时,它也是重要的水文地质勘查对象。50年来,烧变岩的研究多集中于其勘查方法,尤其是较多的论述了其磁性特征与物探确定烧变岩体边界问题。近年来,研究了其水文地质特征。笔者论述了烧变岩的研究现状,提出了烧变岩是一种特殊类型的岩体,空隙、裂隙发育,具有形成富水区的有利条件,是陕北煤炭开发区良好的供水水源。提出了应加强烧变岩内部结构、非均质性特征和空间分布形态的研究,系统开展烧变岩水文地质勘查,评价烧变岩地下水资源,为合理开发利用烧变岩奠定基础。     

注浆技术在治理烧变岩区煤层涌水中的应用

烧变岩储水空间开阔,补泄通畅,富水性强,是陕北侏罗纪煤田采煤区特殊而重要的含水层。基于火烧区分布范围、烧变岩物性特征和矿井主斜井涌水特征的研究,总结出其涌水规律。根据井巷布置和涌水特征,认为对烧变岩区煤层涌水的治理应采取井下注浆和地面注浆相结合的方法,并对各种方法在注浆时注浆孔的布局、结构,注浆材料及其配方、注浆参数等进行了详细说明。注浆效果显示：主斜井、1^#副斜井井壁进行壁后注浆处理后．井壁涌水量控制到3m^3／h以下,封水效果明显;3^-1煤中央胶运大巷及辅运大巷进行超前预注浆后,巷道出水量一直控制在50m^3／h以下．从而保证了巷道掘进的正常进行。顺利的通过了火烧区的富水段。     

重磁2.5D/3D互相约束反演技术在三维地质填图中的应用研究

三维地质填图为我国启动的新一轮地质调查项目,为提高重磁资料在三维地质填图中的应用效果,笔者提出重磁资料2.5D/3D相互约束重磁反演技术方案:利用重磁资料2.5D剖面反演结果、3D物性反演结果作为彼此反演约束条件,并通过了理论模型试验。试验结果表明,该技术方案使反演结果中物性参数、空间位置更接近理论模型体。通过对本溪—临江地区思山岭铁矿磁异常及酸性岩体重力异常进行反演实践——估算磁异常铁矿资源量、研究酸性侵入岩深部展布形态的效果良好,可为大面积三维填图提供有效途径。     

高密度电阻率法的2.5维反演软件

介绍了不平地形条件下高密度电阻率法2.5维反演的算法和程序,该程序可用于九种常用电极装置观测结果的反演。对理论和实测数据的反演结果表明,该算法正确,程序运行稳定,反演效果很好。     

TEM探测深部煤层上覆多电性层的OCCAM反演

瞬变电磁法（TEM）以其对低阻体反映灵敏而被广泛用于煤矿水文地质勘探中,当煤层埋藏较深,上覆地层纵向上有多种电性层存在时,瞬变电磁法晚期经验公式计算结果已不能反映实际情况。通过深入研究OCCAM反演算法,认为选择使误差目标函数达到最小的正则化参数,在反演迭代步长过大时进行压缩迭代步长的控制方法,以及最光滑的模型约束,可以提高反演分辨率。在瞬变电磁数据处理中使用加入了上述参数、控制和约束的反演技术,经对理论模型数据进行反演,反演结果与模型的电性分布规律吻合,表明算法正确;在华北煤田深部采场的瞬变电磁法探测应用中,OCCAM反演分辨出了煤层上覆多种电性地层,效果较好。     

基于贝叶斯理论的反射率法煤田地震波阻抗反演

地震波阻抗反演可以直接提供地下介质的弹性信息,为后续的煤层识别,水通道预测以及陷落柱识别等提供可靠的资料。在面对复杂地质条件时,现有的波阻抗反演方法精度较低,不能满足实际勘探的需求。反射率法通过求解弹性波动方程获得弹性参数信息,能够模拟全波场响应以及地震波的各种传播效应,能更精确地考虑透射损失、多次波等引起的地震波振幅和相位变化,精度较高,且计算效率高于其他波动方程求解方法。因此,基于贝叶斯框架,建立了反射率法的反演目标函数并通过引入柯西分布作为先验分布提高反演结果的分辨率,形成了一种基于贝叶斯的反射率法波阻抗反演方法。将该方法应用于布尔台煤矿地震数据中,获得的波阻抗反演结果与测井资料匹配度较好,相比于常规方法分辨率更高,精度高,能够有效识别薄煤层和深部煤层分布,有效验证了新方法的可行性和有效性。该方法能为利用地震反演技术识别煤层及陷落柱等小构造,预测顶底板水分布提供有力的资料。     

直流电阻率法的深部结构分辨——三维模型的二维反演

利用三维有限差分方法进行深部三维结构的电阻率三维数值模拟,对计算得到的单极-单极和对称四极装置视电阻率剖面进行电阻率二维反演研究。结果显示:单极-单极装置在横向上只要三维异常体中心的水平间距不小于两者中心埋深之和,就可以基本将2个三维结构分辨出来;相同情况下,对称四极装置在横向上的分辨效果优于单极-单极装置;单极-单极装置在垂向上的分辨要优于对称四极装置。     

用TEM反演法进行MT静位移的识别和校正

对瞬变电磁(TEM)资料进行反演时, 采用观测磁场而不用视电阻率, 避免了由于TEM视电阻率定义而引起的误差, 并且由源象磁场和观测磁场之间的拟合进行反演使反演结果受非均匀性影响较小; 将反演结果构置出地电模型, 计算出它的MT曲线作为静位移校正的参考曲线, 使它用于MT静位移校正更为可靠, 同时也解决了两种电磁资料从时间域到频率域的转换问题.由此实现用TEM反演的方法进行MT静位移的识别和校正.实例表明, 这种方法对MT静位移的识别和校正十分有效.      

重磁三维可视化反演系统的设计与实现

重磁三维可视化反演解释系统一直是国内外重磁勘探领域的研究重点之一。介绍了基于Visual C++与OpenGL环境研发的重磁三维可视化反演系统,详细阐述了系统的设计思想与实现的关键技术,包括可视化技术、面向对象技术、图形拾取技术、碰撞检测技术及反演约束技术等。系统具有人机交互几何反演与最优化物性自动反演两种功能,可满足目标异常、区域模拟和盆地建模。     

用XRD表征煤变质程度的改进方法

目前煤变质程度的X射线衡量方法存在γ带不好分峰、δ峰信息没有被使用、扣除背底不合理等问题,通过对比分析不同变质程度煤的X射线衍射图谱,提出在不扣除背底信息前提下,使用002峰斜率、延展半高宽和δ峰信息来修正变质系数公式。经过多组不同变质程度煤样X射线衍射（XRD）图谱的计算验证,表明该方法能够较好地表征煤的变质程度,避免了γ带不好分峰、δ峰有效信息没有使用和扣除背底不合理等问题,是一种简单可行而又较为准确的衡量煤变质程度的方法,建议在行业内推广使用。     

煤层断裂的三维转动场分析——以阜新矿区王营井田为例

用板壳大变形理论转动角计算方法,对阜新矿区王营井田煤层大变形断裂和破裂带进行分析和预测。结果表明,地层大变形断裂转动分析结果与实际勘探结果基本吻合,拟合度较高。     

饱和土体中空沟对移动荷载被动隔振的 2.5D边界元法分析

根据饱和土Biot理论及移动荷载特性,采用积分变换方法,推导了半无限饱和土体频域-波数内的边界积分方程,讨论了2.5D边界积分方程中Cauchy的奇异性,并分析了空沟对移动荷载引起饱和土体振动的被动隔振效果。通过与已知文献结果比较,验证了算法的正确性。数值结果表明,采用2.5D BEM不仅可以解决具有复杂表面的移动荷载作用下动力响应问题,而且可极大减小计算工作量。对于饱和土体受高速移动荷载作用,空沟更能有效减小土体孔压、竖向位移的振幅;当荷载速度较小时,空沟对土体表面的水平向位移几乎不起衰减作用,甚至有放大效应。另外,随空沟距振源的距离增大,空沟能够更好阻隔土体表面波传播。