中国东部黄淮地区煤矿井筒成片破裂研究

自80年代以来,中国东部黄淮地区许多生产矿井的立井井筒相继出现了程度不同的破裂,对煤矿的安全生产造成威胁.在详细调查的基础上,本文首先归纳了该地区井筒破裂的特征,主要有:(1)井筒破裂段大多位于上覆表土层与基岩交界面附近上下数米之内;(2)井筒破裂时间基本集中在1987年之后的短短几年内,与矿井投产时间长短无对应关系;(3)破裂过程一般是内井壁先出现裂缝,后掉混凝土块,渐渐露出已弯曲的钢筋,最后出现环形带状破裂;(4)井内设备变形明显滞后于井壁破裂.本文介绍了近年来我国学者有关井筒成片破裂机理的研究情况,以及对破裂段采取的加固方法及效果.根据其中一个井筒破裂最为严重的煤矿进行的井下原地应力测量结果,考虑当地地质资料,进行了地应力场有限元模型分析.结合区内地震活动、新构造运动的若干表现以及地壳应力、形变观测对井筒破裂的原因进行了综合分析,认为新构造运动引起的水平构造应力增高可能是黄淮地区井筒成片破裂的主要因素,区内特殊的底含结构及采动引起的四含水流失可能是井筒出现破裂的诱发因素.     

煤矿立井井筒非采动破裂的人工神经网络预测

应用人工神经网络的基本原理,建立了一个基于神经网络的煤矿立井井筒非采动破裂的预测系统,实现了立井井筒破裂预测的智能化。最后将神经网络预测结果与数值计算结果对比,认为应用人工神经网络对立井井筒破裂时间的预测比较准确、实用。     

岩土体变形破坏机制及井筒破裂模式

以淮北临涣矿区为例,在详细调查分析了破裂井筒的矿井水文地质与工程地质条件及其它背景资料的基础上,根据矿区底含土体及煤系基岩风化带变形破坏的影响因素及形成过程,本文首次论论了岩土体变形破坏的四个发展阶段和井筒破裂的四种模式及其间的关系,并揭示了井筒破裂的,从而为防治井筒破裂和评价井筒稳定性提供了依据。     

兖腾—徐淮矿区地应力与井筒破裂关系研究

煤矿立井非采动破裂是一种矿井地质灾害,但对于立井破裂的原因有着多种认识,兖腾—徐淮矿区井筒发生破裂后,有一种观点认为造成井筒破裂的原因是该区内水平构造应力大所致,根据该矿区地应力与井筒破裂关系进行的分析研究,论证了该矿区的井筒破裂与水平构造应力并不存在着很密切的联系。     

兖州矿区立井井筒非采动破裂的非线性预测与判别方法

厚冲积层立井井筒非采动破裂工程地质灾害是人类工程与自然环境相互作用的结果,该灾害的发生给煤矿造成巨大的经济损失,本文采用神经网络及模糊神经网络的方法对立井井筒破裂进行了预测与判别,预测与判别的结果表明,采用神经网络与模糊神经网络方法能够很好适用于立井井筒破裂的预测与判别,准确性高,能够满足实际应用的需要。     

考虑温度效应的井壁竖向附加力反演分析

为了分析考虑温度应力后作用于深厚表土层立井井壁竖向附加力,建立了由于立井内、外壁温度差产生的温度自应力和径向膨胀受阻产生的温度应力解析式。基于井壁是由于竖向应力超过钢筋混凝土井壁极限抗压强度而发生破裂的事实,对作用于井壁上的温度荷载、自重、水平侧压力和竖向附加力在井壁内产生的竖向应力分量进行了分析,结果表明,竖向附加力是导致井壁破裂的最主要因素,温度应力也是诱发井壁破裂的重要因素。同时在考虑井壁温度应力和井壁破裂特征的基础上,利用井壁结构设计理论通过反演分析得到了地层疏水沉降时井壁承受的最大竖向附加力的数值,为新建井壁设计和已建成投产井壁的安全性评估提供重要参考依据。     

井筒非采动变形破坏附加应力影响因素分析

立井井筒的非采动变形破坏是出现在华东厚表土层矿区的一种特殊矿山地质灾害,底部含水层失水压缩变形产生的附加应力是造成这一地质灾害的主要原因。在总结井筒发生非采动变形破坏的地质条件和破坏特征基础之上,通过建立三维数值模拟模型,分析了不同影响因素作用下井筒外壁所受附加应力的大小和变化规律,并根据模拟结果,利用弹性力学厚壁圆筒解建立井筒变形破坏应力状态与底部含水层水头降之间的对应关系,得到井筒变形破坏极限状态下对应的底部含水层水头降为89.5 m。     

高应力下砂土与钢材界面单剪试验研究

疏排水沉降引起的竖直附加力导致了华东地区多个立井井筒破裂,高应力下土与结构界面剪切特性研究是解决这一工程问题的关键。在自行加工、改造的高应力单剪仪试验系统上进行了一系列单剪试验。试验数据分析表明高应力下砂土同钢材界面剪应力-剪切位移关系可用非线性弹性-理想、塑性本构关系描述;高应力下界面的强度准则符合无粘聚力的莫尔-库仑公式表示。     

矿区表土疏水沉降机理及其与井壁破裂的关系

为了揭示矿区表土疏水沉降的机理,并透析表土沉降与井壁破裂之间的关系,从表土疏水沉降的模拟实验入手,分析了矿区表土缩水沉降的机理。揭示了矿区表土层中非压缩区的存在,并在此基础之上分析了立井井筒所承受的负向滑动摩擦力的形成及变动规律,剖析了井壁破裂与表土层厚度及下含水水位的特定对应关系,为揭示井壁破裂时间的可预测性奠定了基础。     

深部土K0参量在井壁稳定性验算中的研究

水平地压计算方式考虑了土的天然特性,利用自行设计的高压K0蠕变试验系统试验得到深部土的K0参量,作为研究山东省巨野矿区埋深近700m的巨厚土层中煤矿立井水平地压大小计算参数,模拟实际状况.分析表明,在厚表土地区进行井筒建设中,由于含水层失水造成井壁竖向附加应力的存在,所以在该类地区进行井筒建设时,不但要进行环向稳定性验算,还应该进行竖向稳定性验算,该妹类地区井筒破坏主要是由于竖向附加应力引起的.     

本刊2006-09-13讯

2006-03-25本刊编辑部收到“浙大玉泉”读者的来信：“贵刊的1998年第三期由山东水利专科学校设计院李林山先生撰写的《喷锚支护与土钉墙》一文被沈阳大学朱江、张忠二人剽窃，其内容甚至题目均基本相同，实乃令人震惊与遗憾。”（《沈阳大学学报》2003年6月第15卷第2期上[文章编号1008-9225（2003）02-0070-02]）。     

义敦成矿带铜银铅锌锡矿产资源调查评价进展与潜力

义敦成矿带地处独特的大地构造部位，经历了复杂的地质构造演化和强烈的岩浆活动，成矿条件优越，矿产资源丰富。1999年实施国土资源地质大调查以来，相继发现了普朗、松诺、卓玛斑岩铜矿；砂西、热朗泽、夏隆等银铅锌矿；热隆、脚根玛锡矿；打马池觉铜金矿等一批具有重要找矿前景的矿床(点)。该地区矿产资源勘查工作程度低，蕴藏着较大的找矿潜力，有望成为国家级重要的有色及贵金属矿产勘查和开发基地。     

Experimental Study of Cement - Sandstone/Shale - Brine - CO2 Interactions

Background

Reactive-transport simulation is a tool that is being used to estimate long-term trapping of CO₂, and wellbore and cap rock integrity for geologic CO₂ storage. We reacted end member components of a heterolithic sandstone and shale unit that forms the upper section of the In Salah Gas Project carbon storage reservoir in Krechba, Algeria with supercritical CO₂, brine, and with/without cement at reservoir conditions to develop experimentally constrained geochemical models for use in reactive transport simulations.

Results

We observe marked changes in solution composition when CO₂ reacted with cement, sandstone, and shale components at reservoir conditions. The geochemical model for the reaction of sandstone and shale with CO₂ and brine is a simple one in which albite, chlorite, illite and carbonate minerals partially dissolve and boehmite, smectite, and amorphous silica precipitate. The geochemical model for the wellbore environment is also fairly simple, in which alkaline cements and rock react with CO₂-rich brines to form an Fe containing calcite, amorphous silica, smectite and boehmite or amorphous Al(OH)₃.

Conclusions

Our research shows that relatively simple geochemical models can describe the dominant reactions that are likely to occur when CO₂ is stored in deep saline aquifers sealed with overlying shale cap rocks, as well as the dominant reactions for cement carbonation at the wellbore interface.     

湖南水口山铅锌金银矿床地球化学特征

根据湘南区域地球化学特征,结合水口山矿田之成矿地质矿床特点.分别研究了不同层位、不同岩性的微量元素地球化学特征以及不同构造条件下的地球化学形为,对两大不同成岩、成矿系列中不同微量元素组合可引起的原、次生晕异常可形成的特征作了较为深入研究、讨论,并总结出化探异常元素组合特点与找矿意义.     

Geological - Geophysical - Geochemical Exploration Models of Copper - Iron Deposits in Southeastern Hubei

This paper discusses geological-geophysical-geochemical models of such typical deposits as the Tieshan-type Fe-Cu deposit, the Tonglushan-type Cu-Fe deposit, the Yehuaxiang-type Cu deposit, the Jiguanzui-type Cu-Au deposit, and the Tongshankou-type Cu (Mo) deposit. The models were established based on practical data of the polymetallic deposits dominated by copper ore in southeastern Hubei. These models, which are graphically illustrated in the paper, systematically summarize the metallogenic geological conditions and the geophysical-geochemical characteristics of copper deposits in this area. The models are of practical significance for studying copper deposits, predicting mineral resources, choosing exploration methods, and searching for ore deposits based on existing ones in the study area.     

三维多极距中梯测深的模拟研究

多极距中梯测深法是一种效率高、信息丰富的新型体积测深技术,而当前常规多极距中梯测深应用与研究多数局限于二维空间,其三维正反演一直是人们研究的热点。本文在四面体交错网格剖分基础上,采用有限单元法对球体等三维模型进行多极距中梯测深数值模拟计算。研究表明,三维数值模拟可有效反映模型的空间分布;在不增加太多工作量的情况下,实现高效体积测深;电阻率和极化率参数模拟相结合分析,模拟精度高,稳定性好;开展倾斜铜板、铜块水槽物理模拟,模拟结果较好反映了模型的空间及电性分布,验证了多极距中梯测深的可行性和正确性,为该方法的实际应用及后续的反演工作提供了重要依据。     

Geological - Geophysical - Geochemical Exploration Models of Copper - Iron Deposits in Southeastern Hubei1

Abstract This paper discusses geological - geophysical - geochemical models of such typical deposits as the Tieshan - type Fe-Cu deposit, the Tonglushan - type Cu - Fe deposit, the Yehuaxiang - type Cu deposit, the Jiguanzui-type Cu - Au deposit, and the Tongshankou - type Cu(Mo) deposit. The models were established based on practical data of the polymetallic deposits dominated by copper ore in southeastern Hubei. These models, which are graphically illustrated in the paper, systematically summarize the metallogenic geological conditions and the geophysical-geochemical characteristics of copper deposits in this area. The models are of practical significance for studying copper deposits, predicting mineral resources, choosing exploration methods, and searching for ore deposits based on existing ones in the study area.