榆神矿区煤矿防治水的几点思考

为了科学解释榆神矿区矿井涌水量较大的涌（突）水事件,为煤矿防治水奠定基础,分析了近年来区内发生的突水事件及矿井较大涌水情况,提出矿井较大涌水形成机理、红土层水文地质性质、矿井涌水量预测的准确性等疑问,阐述了突破“井田”范围,从区域上研究地下水系统和突水水源,关注延安组、直罗组、安定组、洛河组等砂岩弱富水含水层,从导水裂隙带中寻找突水水源,科学评价各岩（土）层的水文地质条件,采动岩层（含水层）渗透性演化以及探索矿井水害源头预防和区域治理思路等几点思考,提出应该从区域上认识水文地质条件及对煤矿涌（突）水的“贡献”,揭示矿井较大涌水形成机理,进一步加强水文地质补充勘探,准确识别含水层、隔水层及其空间赋存关系,探测大采高、大采面环境下导水裂隙带发育规律,并提出从区域上识别地下水强径流带和局部富水区的基础上,制定矿井水害防控措施的思路,为榆神矿区煤矿水害防治提供借鉴和帮助。     

煤矿井下顶板梳状长钻孔分段压裂强化瓦斯抽采实践

为了解决碎软煤层本煤层钻孔施工困难,瓦斯抽采浓度低,抽采效果差,无法实现大面积区域预抽的问题,在现有煤矿井下定向钻进技术和水力压裂技术的基础上,结合前期研究成果,提出了顶板梳状长钻孔分段水力压裂技术,并在韩城矿区桑树坪二号井进行了现场试验。现场施工顶板梳状长钻孔主孔长度588 m,包含8个分支孔,钻孔总进尺1 188 m,主孔距煤层0~3.28 m,平面上覆盖约12.5 m。采用不动管柱分段水力压裂工艺,分4段进行水力压裂施工,累计注水2 012 m³,最大泵注压力8.74 MPa。压裂后最大影响半径大于30 m,且裂缝主要位于钻孔下方,向煤层延伸。压裂钻孔稳定抽采阶段瓦斯抽采纯量1.18 m³/min,抽采瓦斯体积分数平均43.54%。顶板梳状长钻孔分段水力压裂钻孔瓦斯抽采纯量是水力割缝钻孔的1.2倍,是本煤层顺层钻孔的4.0倍。试验结果表明,顶板梳状长钻孔分段水力压裂技术可有效避免本煤层常规钻孔施工过程中存在的塌孔、卡钻、喷孔等问题,实现了碎软低渗煤层大面积区域瓦斯预抽,为碎软低渗煤层区域瓦斯预抽提供了新思路和新方法。     

辽东湾北部JXC-1孔稀土元素组成与物源判别

黄河对渤海海底沉积物贡献量巨大,但黄河物质进入渤海后向北扩散的范围尚不明确。本文对位于辽东湾北部海域岩芯总长为62.68 m的JXC-1孔1.2 Ma以来沉积物稀土元素进行测试分析,结合岩性、粒度参数和测年数据,研究了钻孔稀土元素垂向变化的影响因素,并对其物质来源变化进行了探讨。研究表明,沉积环境变化导致沉积物粒度和物质组成差异,钻孔沉积物的ΣREE与粒度变化有一定的相关性,但ΣLREE/ΣHREE、（La/Yb）_N和δEu等参数不受粒度控制。稀土元素分异参数有效示踪了物质来源,经对比,JXC-1孔沉积物分异参数特征与南部的黄河和北部的辽河（原双台子河）、大辽河沉积物较为一致,而与滦河和复州河有明显不同;结合判别函数（F_D）,推测JXC-1孔沉积物早更新世晚期以来主要来由南部的黄河和北部的辽河、大辽河搬运而来。分析结果表明,17.00 m以上层位为晚更新世沉积,0~2.00 m、4.00~11.00 m和14.00~16.00 m可能为海相地层,渤海环流将黄河入海物质向东北扩散的一支输送至辽东湾北部,同时接受潮流作用输送的北部辽河和大辽河细粒物质,但总体以黄河输送物质占主导;17.00 m以下层位主要为早更新世晚期以来的陆相沉积,以湖相环境为主,物源受距离河口远近和沉积物通量影响。36.00~48.00 m和58.00~70.30 m为湖相高水位期,古黄河水系流路可能位于现今流路以北的区域,受湖流等沉积动力影响,黄河输送物质扩散范围较广,对钻孔沉积物影响较大;在48.00~58.00 m低水位时期,钻孔沉积物以距离较近的北部辽河和大辽河输送物质占主导。16.40~36.00 m主要为河流相,物源复杂,但在26.00~36.00 m层位明显受辽河和大辽河影响较大。上述分析结果显示黄河东流入海（渤海古湖）以后,受海洋环流、距离河口远近和湖泊沉积动力等因素控制,携带沉积物扩散范围可以到达40.5°N左右或者以北的区域。本文的研究结果对辽东湾海域海底沉积物物源是一个新的认识,对黄河贯通、渤海环流及第四纪环境演化研究提供了新的证据。

     

济南十大泉群特征、形成模式及水循环差异性浅析

为了全面系统地认识济南十大泉群,文章采用对比分析法揭示十大泉群分布、流量、景观及水质特征,通过水文地质结构精细刻画与泉水排泄条件分析,进一步明确十大泉群成因差异性,归纳泉水形成模式,揭示十大泉群水循环的差异性。结果表明：十大泉群基本特征可大致分为两类,即排泄区6个泉群均为上升泉、南部补给区4个泉群均为下降泉;十大泉群形成模式可划分为五类,即构造凸起—灰岩“天窗”成泉、构造凸起—裂隙连通成泉、浅埋多层砂层与高渗透黏土导通成泉、断裂切割成泉和侵蚀溢流成泉模式;宏观上济南十大泉群水循环受北倾单斜构造控制,其输入条件、输导系统和输出方式差异较小;微观上6个承压型泉群泉水输出方式差异性明显,其灰岩覆盖层类型、厚度、渗透性及灰岩顶板埋深差别较大,导致泉水出流形态、流量及水质不同,形成各自独特的景观。岩溶泉水微观成因的详细研究可为济南十大泉群分类保护提供重要地质依据。     

河北泥河湾盆地油房北旧石器地点的发现与研究

油房北旧石器地点是河北省泥河湾盆地东缘的一处考古新发现,本文对该地点的下部文化层相关情况做了重点介绍。下部文化层的厚度约2.5 m,在3 m²的试掘范围内出土了石制品、动物化石及自然砾石等标本计600余件。石器工业面貌整体上承袭了我国华北地区的小石片石器文化传统。微体古生物化石（介形虫等）研究表明,该文化层自下而上经历了河流阶地到湿地环境的转变。光释光方法测得其年代大约在8.6~10.8万年,相当于深海氧同位素5阶段（MIS5）,处于末次间冰期。油房北地点的考古发现增添了末次间冰期古人类活动的新证据,为研究当时古人类的生计方式及人地关系提供了重要实物资料。

     

过去2000年典型暖期北半球温度变化特征及成因分析

过去2000年包含了罗马暖期（Roman Warm Period,简称RWP）、中世纪气候异常期（Medieval Climate Anomaly,简称MCA）和现代暖期（Present Warm Period,简称PWP）这3个典型暖期,前人对罗马暖期的关注相对较少。为了更好地对比自然暖期和叠加了人类活动的暖期的温度变化特征及成因,文章利用通用地球系统模式（Community Earth System Model,简称CESM）的过去2000年气候模拟试验资料,在与重建资料和同化资料（Last Millennium Reanalysis,简称LMR）进行对比验证的基础上,对这3个典型暖期北半球的温度变化特征和成因机制进行了初步探讨。结果表明：CESM的全强迫试验能很好地模拟出重建资料与LMR所反映的两个自然暖期（RWP和MCA）以及PWP,PWP相较于RWP和MCA北半球增温幅度明显更大。通过对比单因子敏感性试验结果发现,RWP时期主要受土地覆盖变化的影响,同时太阳活动、火山活动强迫对地表增温有一定调节作用;而MCA时期的火山活动频率相比RWP时期更小,且太阳活动稳定,此时土地覆盖的调节作用相比RWP时期减弱;PWP时期在温室气体强迫驱动下,地表温度增加显著,其贡献远超过火山活动、太阳活动两个外强迫因子,此时土地利用/覆盖强迫对增温显示出负向影响,同时北极涛动增强,进一步加剧PWP时期的增温。

     

适用倾斜滑面的刚性抗滑桩最小嵌固深度计算方法

为计算确定桩前滑面倾斜情况下加固边坡的抗滑桩最小嵌固深度,基于倾斜地面条件的抗滑桩计算地基系数法,确定嵌固段桩侧土层压力,同时采用塑性极限分析方法,推导与滑面倾角密切相关的嵌固段土层极限抗力,并根据桩侧地层最大压力不超过其极限抗力的条件,建立了抗滑桩最小嵌固深度计算方法,并确定了其与滑面倾角的关系。实例分析表明,抗滑桩最小嵌固深度随滑面倾角呈非线性增大,在倾角为10°～30°范围内变化显著;嵌固段地层黏聚力、内摩擦角和重度对抗滑桩最小嵌固深度均有明显影响,且呈负相关关系;本文方法所得桩体最小嵌固深度比传统考虑桩前滑面倾斜影响的方法约小18%。     

沁水盆地南部长治区块煤层气田的地应力特征

煤层气的生成、运移及富集等都与地应力的特征有直接的关系,掌握煤储层的应力特征对煤层气田的勘探和开发具有重要意义。基于沁水盆地南部长治区块煤层气开发区18口煤层气井的测井数据,利用带有残余构造应力的Anderson模型,分析垂向应力、最小及最大水平地应力的分布规律。结果表明:垂向应力基本上呈东西走向对称分布,东西部的应力大,中部应力小,数值在15.2～16.5 MPa之间;最小水平主应力自西向东呈现高→低→高→低的分布特点,数值在10.2～19.3 MPa之间;最大水平主应力也是自西向东呈现高→低→高→低的分布,数值在13.0～34.2 MPa之间。研究区东部所受埋深影响大于所受构造影响,而西部受到的构造影响大于其所受的埋深影响。研究区地应力分布规律与煤层气井的产气量存在高度相关性,研究成果可以为煤层气的勘探、开发和安全生产等方面提供参考。     

二维地震勘探在大庆长垣南端砂岩型铀矿勘查中的应用

大庆长垣南端砂岩型铀矿勘查项目前期利用油田钻孔资料发现了众多零散的工业孔,并钻探证实。为了进一步扩大找矿成果,开展了地震勘探。针对工作区地层埋深特点选择了合理的采集参数,利用地震成果并结合测井数据,统一了工作区的层位划分,圈定了砂体,进而推断出古河道,解决了砂岩型铀矿勘查中的储层问题,取得了很好的成果。地震勘探可作为砂岩型铀矿勘查寻找有利储层的主要方法手段。     

柱色谱分离-分子筛络合洗脱过程中正构烷烃单体碳同位素分馏研究

应用气相色谱-气体同位素质谱（GC-C-IRMS）分析正构烷烃单体碳同位素之前,需要对饱和烃样品中正构烷烃和异构烷烃进行预分离、富集,在预分离和富集过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏是高精度分析正构烷烃单体碳同位素比值（δ13C）的关键。本文以正构烷烃混合溶液为对象,利用柱色谱、5Å分子筛络合、环己烷-正戊烷混合溶剂两次洗脱,GC-C-IRMS分析正构烷烃单体碳同位素,研究前处理过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏。结果表明：使用柱色谱分离前后,多数正构烷烃单体碳同位素比值相差-0.2‰~0.2‰;当5Å分子筛不完全络合时,未络合的正构烷烃单体碳同位素比值偏重约0.7‰,可能发生了微弱的碳同位素分馏,但并未影响洗脱后的正构烷烃单体碳同位素比值;使用环己烷-正戊烷混合溶剂洗脱前后,碳同位素比值相差-0.2‰~0.5‰,以同样方式洗脱第二次,获得的正构烷烃单体碳同位素比值与模拟样品相差-0.3‰~0.2‰。分析不同回收率（>20%）正构烷烃的单体碳同位素比值,处理前后的差值基本在0.3‰以内,可见当正构烷烃回收率低至20%左右时,其单体碳同位素仍未发生明显分馏。柱色谱分离-5Å分子筛络合-混合溶剂洗脱方法适用于回收率大于20%的正构烷烃单体碳同位素分析。