中国北方岩溶区地下岩溶水库-地表水库联合调蓄

从中国北方岩溶水资源环境动力系统特征出发 ,论证北方岩溶区地下岩溶水库地表水库联合调蓄的意义。以济南泉域为例 ,探讨了封闭千佛山断裂 ,开发西郊地下岩溶水库和地表水库联合调蓄 ,以达到保泉供水目的的可行性。结果表明 ,在中国北方岩溶区进行地下岩溶水库地表水库联合调蓄 ,将可有效地截取地表洪水 ,增加地下水开采量 ,调节地下水与地表水资源环境。从而为解决我国北方岩溶水资源紧缺问题提供一条有效途径。     

基于统计分析的地下厂房边墙最大收敛变形多指标预测方法

准确预测围岩变形是大型地下硐室科学设计与安全施工的重要前提之一。现有地下硐室围岩变形预测方法主要基于已施工部位围岩变形情况来预测未施工部位围岩的变形趋势,难以满足工程勘察设计阶段准确预测围岩整体变形的要求。在统计分析国内31例大型地下硐室实测资料的基础上,提出了一种适用于工程勘察设计阶段的大型地下厂房边墙最大收敛变形多指标预测方法。该方法分析了31例工程案例的实测数据,发现单轴饱和抗压强度与地应力的比值(强度应力比R/σ)、地质强度指标(GSI)和完整岩石的材料常数m_i对围岩变形影响较大,并给出了相应的计算方法,同时采用最大收敛变形与硐室高度比(相对变形值U/H)评价了围岩变形量值的大小。通过大量的统计分析建立了地下硐室相对变形值U/H与3个指标之间的预测公式。通过工程实例验证了所提大型地下厂房边墙最大收敛变形预测方法。结果表明,该预测方法的计算结果与实际结果非常接近,说明了所提方法的合理性。     

北方地下取水工程的环境影响评价方法探讨

结合从事取水工程环评及管理工作的经验,简要介绍了北方地下水资源的特点,及不同勘探程度工作成果的基本内容,同时介绍了该类工程环境影响评价的进展;就该类项目与规划的协调性、不同类型水源地的评价深度及卫生防护带划分等方面的评价方法、评价内容等进行了讨论;以已完成的该类工程的环境影响评价成果作为案例,说明实际工作中应根据项目类型及所处地区的不同,确定相应的评价重点与评价内容,最后简要展望了此类项目的发展趋势,并提出了今后工作的建议。     

基于二项logistic回归模型与CART树的煤层底板突水预测

为定量评价煤层底板突水信息对突水过程的影响程度,获得煤层底板突水规则,采用二项logistic回归与CART树相结合的方法进行煤层底板突水预测。在煤层底板突水信息分析的基础上,建立了包含全因素的煤层底板突水预测概率模型,基于向后逐步回归分析方法获得了包含6项主要突水信息的精简煤层底板突水预测概率模型。通过CART树算法获得了煤层底板突水规则,分类测试结果表明,所获得的突水规则分类准确率达到91.67%。     

中国北方安加拉植物群

中国北方发育的安加拉植物群是我国晚古生代植物区系的重要组成部分,主要分布于边疆省区,自石炭纪至二叠纪均有发育。安加拉植物群与其相关的华夏植物群在早二叠世及以前,在各自分布区平行发展,仅在晚二叠世出现少数植物分子相互迁移至对方地区形成混生现象,这与地质构造发展关系密切。     

中国北方磷矿成矿预测

在中朝准地台、塔里木准地台边缘深断裂附近和台中隆起带以及天山-兴安、祁连-秦岭、额尔古纳几个地槽褶皱区的中间地带,不同程度地具备中国北方三种主要类型磷矿的成矿条件。研究分析认为中国北方的内生磷矿具有良好的找矿前景,绿岩带型磷矿和古元古代沉积变质磷矿显示一定的找矿潜力,沉积型磷矿一般品位低、规模小。通过归纳,在中国北方划分出磷矿的二级城矿区4个、三级成矿带15个、四级成矿亚带19个。圈定成矿预测区A级2个,B级C级各23个。确定了21处可开展进一步工作的地区。     

中国北方冰缘与分期

在描述和分析中国北方残存古冰缘遗迹的基础上,把第四纪晚期不同期冰缘在同一剖面内叠置的结构划分为两种类型:山地剖面冰缘结构型和平原（或高原）剖面冰缘结构型。两种类型的剖面都具有冰缘分期意义,但以平原（或高原）剖面冰缘结构型的分期结果最完整。根据平原剖面冰缘结构型的对比研究和14C定年数据的综合分析,从45000年以来在中国北方存在七个冰缘期。它们出现的时间顺序为:45000 aB.P.、37000—35000 aB.P.、25000—13000 aB.P.、9500—9000 aB.P.、5500aB.P.前后、2395—1970 aB.P.和1350—1495 A.D.。因此,冰缘现象证明45000年以来在中国北方有七次明显变冷过程,即有七个旋回的冷暖交替。冰缘期与沙地中沙丘的流动期有较好的对应关系,部分地与黄土堆积的加速期相一致,并且与内陆湖泊湖面下降阶段相吻合。     

中国北方风沙活动的驱动力分析

本文综合分析中国北方风沙活动发展的趋势,从气候变化、地表植被覆盖变化和土地利用变化等方面阐述了中国北方风沙灾害加剧的原因,指出气候变化和土地利用-覆盖变化是中国北方风沙活动的主要驱动力因素.     

中国北方第四纪孢粉提取方法研究

孢粉提取方法是第四纪孢粉学研究的基础和前提，中国北方地区具有独特的自然地理条件，第四纪以来形成了特有的沉积物类型，不同沉积物的孢粉提取研究一直以来是中国孢粉学研究的难点和热点。本文选取了中国北方不同沉积相的沉积物样品（黄土与古土壤样品17个、湖泊样品沉积物20个、风成砂样品11个、泥炭沼泽样品10、考古点文化层6个、表土样品10个）共74个，通过对同一种样品不同处理方法的对比研究，就中国北方不同沉积物的孢粉提取方法进行了探讨。对比研究发现，黄土及古土壤中的孢粉提取是以氢氟酸筛选法效果佳，值得注意的是盐酸与氢氟酸对样品的处理过程，进行多次彻底处理才能达到很好的效果；湖泊沉积物孢粉提取可采用传统的氢氟酸法，对干旱区含砂量较高的湖泊沉积物及风成砂样品需要配合重液浮选法进行；泥炭、沼泽中孢粉提取应采用重液浮选法，配合筛选法进行；考古点文化层沉积物孢粉提取应采用重液浮选法，并将重液浮选出来的样品配合以氢氟酸处理能达到很好效果；表土样品可以采用无酸碱重液浮选法。同时还探讨了孢粉提取中的分散剂和硝酸的使用及酸碱的使用顺序。     

我国大陆地下水封洞库库址区地应力场分布规律统计分析

收集我国大陆地区湛江、黄岛、烟台、惠州、锦州、大连等在建和已建的地下水封洞库工程区76组地应力测试数据,建立了我国地下水封洞库库址区水平主应力 、垂直主应力 及侧压比k随埋深的分布图,参照Hoek-Brown方法对地应力特征进行回归分析。结果表明,我国大陆地区地下水封洞库库址区浅部地应力总体上随埋深H增大而增大,垂直主应力 与H线性关系良好,应力变化梯度略小于Hoek-Brown关系式中的0.027;最大主应力 及最小水平主应力 整体上随深度增大而线性增大,散点主要分布在一个倾斜的平行带内;(3) 侧压比k在H＜200 m范围内分布较为分散,在H ＞200 m范围内较为集中,且侧压比分布包络线位于Hoek-Brown包络线之内,与全球地应力分布规律较为接近。研究分析和总结了我国地下水封洞库库址区建库深度范围内地应力场分布规律,对我国石油（气）战略储备的规划布局、建设和发展具有一定参考价值。     

新时期我国煤矿地下空间综合利用现状及展望

我国煤炭资源的长期大规模开采,产生了大量的地下空间,直接一关了之不仅造成地下空间资源浪费,还可能产生一系列安全、环境及经济问题,因此,如何科学、高效地解决煤矿地下空间的综合开发利用问题,对煤炭产业乃至国民经济的发展具有重要现实意义。笔者等以主要产煤省份为代表,结合调研收集的最新生产煤矿和关闭煤矿数据,深入分析了“十三五”期间生产煤矿地下空间和关闭煤矿地下空间总体情况,系统总结了国内外煤矿地下空间在储物、储能等方面的功能化利用现状,指出了当前我国煤矿地下空间利用存在资源数据信息匮乏、整体开发利用率低、相关技术研究工作仍相对滞后、可供推广借鉴的成熟示范工程较少等问题,提出了新时期煤矿地下空间基础数据库建设、利用体系构建、关键技术攻关、示范工程推广4个方面作为重点发展方向。     

沈北煤田煤炭地下气化初步探讨

主要阐述了沈北煤田煤炭地下气化原理、条件、煤炭气化开采依据,煤炭气化开采的发展远景及对国民经济发展的重要意义。     

中国可供性煤炭资源潜力分析

以全国第三次煤田预测数据为基础,通过对查明煤炭资源量和未查明煤炭资源量的分布、埋藏深度和煤类的系统分析,指出中国查明尚未占用的煤炭储量2282.97亿t,经济可采储量仅684.89亿t。未查明的预测煤炭资源量45521.04亿t,潜力巨大,但在近期可供找煤普查的埋深小于1000m的预测可靠级煤炭资源量只有9169.10亿t。因此,必须科学地、客观地再认识中国煤炭资源优势,合理地制定国家能源政策,以确保中国能源安全。     

地下煤火燃空区覆岩裂隙分布模型和局部化特征

在推导出覆岩层下沉曲面方程和微元面平面伸张量方程的基础上构建了地下煤火燃空区各覆岩离层裂隙率、破断裂隙率和总裂隙率的二维分布模型,经实例分析发现,覆岩裂隙场是由离层裂隙场和破断裂隙场组成的竖向不连续具有各向异性的非均质多孔介质,覆岩四周裂隙率大,内部裂隙率小;随着覆岩埋深减小,裂隙发育程度逐渐降低,离层裂隙率极大值由0.36、0.20、0.14、0.12逐次降低,破断裂隙率极大值由0.32、0.11、0.05、0.02逐次降低;在覆岩中部区域出现裂隙率竖向变化突变点;覆岩周边裂隙率分布形式由破断裂隙主导,内部则由离层裂隙主导。基于钻孔红外热像分析技术提出了一种间接性的覆岩裂隙现场实测方法,经验证选取的5个点的裂隙率计算值与实测值的差异率都小于9%,差异率低,模型具有较高的可靠性。     

煤炭地下气化中的地质问题

煤炭地下气化(UCG)产业化有助于煤炭能源结构转型发展,提高煤炭资源的低碳化利用水平,是一项符合可持续发展战略的环境友好型能源开发技术。20世纪80—90年代的国际能源危机,促使美国大力发展UCG技术,先后开展了6大系列UCG先导试验,极大推进了UCG技术进步,为全球现代UCG技术的形成提供了关键基础。系统收集整理美国40余年的UCG先导试验成果,梳理关键技术发展路径,目的是为我国正在推进的UCG技术产业化进程提供启示和借鉴。研究表明,美国通过UCG先导试验和技术探索,确定了适宜于UCG技术的煤层和煤质条件,创新发展了钻井式UCG方法和工艺,尤其是发明了可控后退式注入点(CRIP)和双水平井(P-CRIP)技术,提供了气化通道建造、气化过程控制、合成气质量提高三方面技术难题的解决方案;提出了相邻孔腔相互融合的技术思路,为从单炉开始扩大UCG气化规模奠定了可行基础。在政府层面上组织实施系统的协同科技研发计划,是美国UCG技术创新能力持续释放的关键。同时,美国UCG系列试验尚有诸多技术难题有待进一步解决,如UCG炉地质密封性及其动态监测评价、气化通道动态监控与稳定性、煤层充分气化保障技术、炉宽安全有效扩展技术、UCG炉环境监测与控制、与碳减排密切结合的UCG技术等,为我国UCG技术发展提供了需要关注的重点方向。

     

Assessment of ground subsidence hazard near an abandoned underground coal mine using GIS

This study constructs a hazard map for ground subsidence around abandoned underground coal mines (AUCMs) at Samcheok City in Korea using a probability (frequency ratio) model, a statistical (logistic regression) model, and a Geographic Information System (GIS). To evaluate the factors related to ground subsidence, an image database was constructed from a topographical map, geological map, mining tunnel map, Global Positioning System (GPS) data, land use map, lineaments, digital elevation model (DEM) data, and borehole data. An attribute database was also constructed from field investigations and reports on the existing ground subsidence areas at the study site. Nine major factors causing ground subsidence were extracted from the probability analysis of the existing ground subsidence area: (1) depth of drift; (2) DEM and slope gradient; (3) groundwater level, permeability, and rock mass rating (RMR); (4) lineaments and geology; and (5) land use. The frequency ratio and logistic regression models were applied to determine each factor’s rating, and the ratings were overlain for ground subsidence hazard mapping. The ground subsidence hazard map was then verified and compared with existing subsidence areas. The verification results showed that the logistic regression model (accuracy of 95.01%) is better in prediction than the frequency ratio model (accuracy of 93.29%). The verification results showed sufficient agreement between the hazard map and the existing data on ground subsidence area. Analysis of ground subsidence with the frequency ratio and logistic regression models suggests that quantitative analysis of ground subsidence near AUCMs is possible.     

中国北方地区二叠纪岩相古地理

主要以实地踏勘和测量建立的87个标准剖面及529个辅助剖面为基础，通过对二叠系分布格局、岩石学特征、沉积构造特征、古气候、古生态、古环境等分析，来恢复中国北方地区二叠纪的古地理面貌。早二叠世：主要存在额尔古纳和佳木斯古陆，塔里木-敦煌-祁连-内蒙古古陆；海域主要分布在松辽海相区，华北残留海湾相区，柴西残留海湾相区和南准噶尔-吐哈-北山残留海湾相区；此外还有塔里木西部碳酸盐台地相区和准噶尔腹部河湖相区。中二叠世：早二叠世的古陆依然存在，但华北北部古陆范围明显缩小，而准噶尔南缘-吐哈地区已上升成为陆地；海域只局限在东北和南祁连地区，华北地区-北祁连地区大面积为河湖相发育区；塔里木盆地主要为陆相碎屑岩沉积；准噶尔地区发育河湖相沉积，北山残留海盆火山碎屑岩发育。晚二叠世：仅在南祁连地区有海相沉积，其他地区均为陆相沉积，东北地区陆相和湖泊相沉积占主导地位；华北地区-北祁连地区主体为河湖相沉积；塔里木盆地整体为河湖相沉积；准噶尔-吐哈盆地主体为河湖相沉积。     

中国北方地区石炭纪岩相古地理

中国北方地区包括西北地区、华北地区和东北地区。该地区石炭系划分为上、下统,在西北地区、东北地区石炭系发育完整,华北地区普遍缺失下石炭统。87个标准剖面和529个辅助剖面的岩相古地理研究表明：早石炭世中国北方地区主要存在佳木斯古陆、额尔古纳古陆、中朝古陆、东塔里木─敦煌─中祁连─阿拉善古陆、陇西古陆、准噶尔─吐哈古陆、阿勒泰古陆等;从东至西主要发育松辽海盆、辽东海湾、北山海盆、祁连海、柴达木台地、宗务隆山海槽、塔里木台地、西昆仑海盆、南天山海盆、北天山─准噶尔海盆等海相沉积。晚石炭世海侵范围扩大,佳木斯古陆、额尔古纳古陆仍然存在,中朝古陆已明显缩小至其北部地区,东塔里木-敦煌-阿拉善古陆范围缩小,陇西古陆向西延伸扩大,北准噶尔─阿勒泰连为一体形成古陆;发育松辽海盆、华北海、祁连海、柴达木台地、宗务隆山海槽、塔里木海盆、南准噶尔-博格达山海盆等海相沉积。     

中国北方不同成煤时代煤中金属矿点(床)分布及资源前景

在特定环境下,煤中能够富集锗、镓、锂、稀土等金属元素。我国北方煤炭资源丰富,已发现大量的煤-金属矿点（床）,并且这些矿点（床）的分布展现出一定的时空特征：石炭-二叠纪煤中金属主要以镓、锂富集矿点为主,主要分布在华北赋煤区北部煤田及山西平朔、晋城等矿区;早-中侏罗世煤,以镓富集为主,主要集中在新疆准东、吐哈盆地,青海木里等煤田,二连盆地早侏罗世煤发现煤-稀土异常,是很好的找矿线索;早白垩世煤主要以二连盆地、海拉尔盆地煤中锗矿点为主。我国北方聚煤期时间跨度大,聚煤环境多样,含煤盆地类型多样,聚煤期和成煤后北方频繁剧烈的大地构造演化过程、多样的煤岩类型,能为煤中不同微量元素的富集提供物质来源、迁移条件与通道和沉积聚集条件,具有良好的煤中金属资源前景。建议进一步加强煤中,尤其是煤矸石、粉煤灰中金属矿点（床）资源的调查研究工作,为煤中金属资源赋存与预测提供参考,并加强金属的提取利用技术研究,同时通过制定资源保护政策,加强对煤中金属资源的保护。