山东济宁何岗煤矿下组煤水文地质条件研究

对济宁何岗煤矿16上、17煤水文地质条件进行补充勘探。研究认为济宁何岗煤矿井田内主要含水层有第四纪砂砾层,山西组3上、3下煤层顶底板砂岩、太原组三灰、十下灰、十三灰及奥陶纪灰岩。16上、17煤的主要水害是太原组下部灰岩水和奥灰水,16上、17煤水文地质条件属中等局部复杂类型,开采时的矿井最大涌水量为816m3／h。断层和裂隙是诱发突水的主要因素,生产中必须采取有效的安全防水措施。     

滨州市建设用地分析及合理利用建议

“十一五”时期,滨州市国民经济和社会发展既面临加快发展、赶超先进的全新战略机遇,又面临着经济增长方式和结构战略转型任务,经济社会的快速发展对土地资源的需求提出了严峻挑战。如何协调经济社会快速发展与高效集约用地之间的关系,在严格控制建设用地总量、保持建设用地适度增长的前提下满足城镇化和工业化快速发展的用地需求,已经引起滨州市政府和有关部门的高度重视,成为政府经济工作的重点之一。     

台风暴雨条件下滑坡地下水渗流特征及成因机制

台风暴雨常引发大量的滑坡灾害,造成生命财产损失,因而研究台风暴雨条件下滑坡地下水渗流特征及成因机制对滑坡的防治、预警预报具有重要意义.以浙江省中林村滑坡为例,采用有限元数值方法,模拟了台风暴雨的两种常见工况（工况1:等强度降雨;工况2:渐变强度降雨）下滑坡地下水的暂态渗流场及稳定性.结果表明:两种工况条件下,滑坡地下水渗流特征基本相同,地下水位响应迅速,地下水位位于强风化和中风化接触面附近,且在坡脚形成溢流;但是工况1较工况2地下水水位上升速度快、幅度大;滑坡稳定系数与地下水水位及降雨强度等密切相关,在高强度降雨条件下,随地下水水位上升稳定系数快速下降,水位稳定以后,稳定系数下降速度减缓;中林村滑坡为典型的滑塌-拉裂-蠕滑缓动型变形破坏模式,台风暴雨引起斜坡岩土体地下水水位上升,基质吸力降低和孔隙水压力增加是其发生变形破坏的主要原因.本文所得结论能够为东南沿海地区台风暴雨诱发滑坡的预测预报与防治提供理论支持.      

基于地质安全评价的废弃矿山高陡边坡生态修复技术研究

新一轮找矿突破战略行动需要关注生态环境保护,废弃露天矿山生态修复则是矿地综合利用、生态环境保护的重要举措,其中高陡边坡修复是废弃矿山生态修复的重点与难点。为此,选择浙江省兰溪市灵洞乡洞源村废弃露天矿山开展了生态修复技术示范研究,在实地勘察、工程地质测绘与工程钻探的基础上,基于有限元方法,对边坡进行安全性数值分析,进而对高陡边坡实施生态修复。数值分析表明:边坡随着降雨的进行,其安全系数从1.458降至0.851,存在安全隐患;高陡边坡生态修复必须辅以削坡降低斜坡坡度、在边坡前缘实施挡土墙等工程手段才能达到安全性要求;合理排水可大大降低水对边坡安全性的影响,增强边坡的稳定性。经过生态修复设计后,暴雨条件下边坡安全系数显著提高且基本保持在1.7左右,达到了安全性的设计要求。该技术示范可为其他废弃矿山生态修复提供参考。     

全球海洋初级生产力时空异常变化对ENSO事件的响应

海洋初级生产力在海洋环境要素的驱动下,在不同海域呈现出不同的时空变化特征,这种时空演变特征在不同的ENSO事件类型下差异更为显著。本文基于1998年1月至2017年12月全球海洋初级生产力的卫星遥感数据集,通过改进海洋时空双约束聚类挖掘方法,挖掘了近20年海洋初级生产力的时空聚簇模式,并从时空分布和空间移动2个方面对比分析了海洋初级生产力时空演变簇与ENSO（El Niño-Southern Oscillation）事件之间的关系。结果表明：① 在EP（Eastern-Pacific）型El Niño事件期间,海洋初级生产力异常低值时空簇主要分布在赤道太平洋东部或中东部海域,异常高值时空簇主要分布在西太平洋和南太平洋中部海域;在CP（Central-Pacific）型El Niño事件期间,异常低值时空簇分布在太平洋中部,而异常高值时空簇分布在南太平洋与西太平洋海域;② 在EP型La Niña事件期间,赤道太平洋中部及东部、赤道大西洋与印度洋海域出现异常高值时空簇,南太平洋中东部海域出现异常低值时空簇;在CP型La Niña事件期间,赤道太平洋中部出现异常高值时空簇;南太平洋中西部海域出现异常低值时空簇;③ 发生在赤道太平洋的海洋初级生产力时空演变簇,在EP型ENSO事件期间具有东移特征,而在CP型ENSO事件期间,时空演变簇在赤道太平洋中部海域产生并消亡;④ ENSO事件中海洋初级生产力时空演变簇面积与MEI具有较强相关性。     

西南某地中缓倾角结构面成因机制与工程地质特性

中缓倾角结构面的存在是重要坝基地质缺陷之一,对中缓倾角结构面发育规律、成因及其物理力学特性及其对坝基稳定性影响的研究,可以为设计工作提供可靠的依据。通过对我国西南某水电站中缓倾角结构面发育特征的深入分析,在结合地质背景的基础上探讨了中缓倾角结构面成因及演化过程。同时结合地质条件利用极限平衡方法针对坝基可能出现的滑动破坏模式进行了计算分析,表明坝基是稳定的。     

利用走航式数据对南大洋大气CO2廓线遥感反演

利用中国第24次南极考察期间获取的南大洋上空走航式大气CO₂数据和大气红外探测器(AIRS)探测的辐射率, 进行基于纬度分类下的统计回归, 其结果作为物理反演的初始猜测场。通过逐线积分辐射传输模式, 利用AMSU大气温度廓线和AIRS中13个通道的辐射测值反演南大洋上空的大气CO₂浓度廓线, 与WDCGG提供的固定站点下的大气CO₂浓度进行比较, 反演精度随纬度的变化而变化, 从低纬到高纬相对误差分别为0.31%、1.17%、2.63%。与同期国外卫星产品CO₂/AIRS比较, 相对误差为1.11%、1.07%。     

煤炭绿色开发地质保障体系的构建

富油煤原位热解提取煤基油气是弥补我国油气资源短缺、提升煤炭资源利用效率的重要措施,也是富油煤高效开发的新趋势。富油煤在原位热解过程中的油气产出特征及孔裂隙发育情况直接影响到煤体内部传热、热解产物迁移及产出,查明富油煤热解特性及其孔裂隙结构演化规律尤为关键。

利用自主研制的热解实验装置,结合比表面及孔径分析仪、三维显微镜和同步热分析技术,记录富油煤在不同热解温度下的产气规律,测定热解残样的微观孔隙结构及孔径分布特征,分析煤体裂隙演化规律及表面裂隙参数,揭示煤体结构和热解产物对热解温度的响应机制。

结果表明,富油煤热解产气总量和最大产气速率随温度的升高而增大,在温度大于300 ℃时热解反应变得剧烈,产气量增加显著。通过对比不同热解温度下的孔裂隙结构,发现孔隙结构类型以300 ℃为界发生明显改变,低于该温度热解后的孔隙类型以细小瓶颈和缝隙/楔形孔为主,主要为中孔,随着温度升高,孔隙类型以平行狭缝为主,微孔增加,中孔和大孔则进一步发育扩展贯通,形成微裂隙。与低温作用煤样相比,高温作用煤样裂隙开度增加、裂隙网络密度及表面裂隙率相应增大,煤样结构发生宏观破坏,完整性降低。富油煤热解过程中的孔裂隙结构演化是水分蒸发、吸附气体解吸析出、不均匀热膨胀、有机质热解及热解气体逸出等共同作用的结果。研究结果可为富油煤原位热解工艺参数选择提供有益参考。

     

中国煤炭地质研究取得的重大进展与今后的主要研究方向

煤炭在我国的主体能源地位短期内难以发生改变,是我国能源发展的兜底保障。煤炭资源大规模、高强度的开采损害煤矿区地质环境,同时导致突水、冲击地压等灾害。

围绕煤矿安全高效开采面临的地质环境损害预测预警难和减损开采保障压力大等难题,基于煤炭采动损害预测与减损地质保障多学科交叉特点,突出地质条件的控灾机理和采动致灾模式,强调煤炭开采模式与地质结构演化全时空多场响应,分析采动效应下地质条件物质场、能量场、信息场的耦合机制,厘清损害模式和预警信息关键参量的映射关系,形成安全高效开采的地质保障策略和减损控灾工程技术体系。

研究思路为“孕灾环境→损害机制→过程响应→损害预测→防灾减损”,技术路线是“煤矿开采地质环境条件→地质结构演化规律及损害模式→多物理场演化全时空信息响应→损害监测及预测预警→减损保障工程技术”。核心内容包括：(1) 剖析地质条件与致灾地质体的空间关系和成因联系,构建高精度的三维地质力学模型,阐明地质结构、开采条件和损害模式的映射关系,建立主控要素的特征参量数据库;(2) 构建采动效应下的工程地质力学模型,研究开采方式、空间布局、采动速率等影响下地质条件结构的时空演化特征和损害机制,提出考虑地质体关键结构破坏演化规律的损害模式判识方法;(3) 获取采动过程地质结构演化背景下的全时空多源信息响应,提出主控参量作用下的损害模式识别标准,进而厘清裂隙场、应力场、渗流场与地球物理场信息参量的镜像关系,建立基于地质条件物质场、能量场和信息场耦合响应的全时空信息映射模型;(4) 构建地面−钻孔−井下的全空间、多方位、主被动的一体化多源监测体系,提出煤矿采动损害预测模型和预报方法;(5) 构建基于损害源、损害模式、损害动力、损害通道剖析以及减损技术与效果评价于一体的减损控灾体系,追求煤炭安全开采与地质环境保护协调发展,破解资源开发与地质环境制约之间的矛盾,为煤矿安全高效开采和防灾减损提供地质、力学、物理基础的科学依据。

     

深部煤层孔隙结构与流体差异赋存特征研究

[目的]鄂尔多斯盆地东缘已打破深部煤层气勘探禁区,多个区块呈现\"单点突破、区域差异开发\"特征,深部煤储层孔裂隙结构作为流体赋存与产出的物质空间,对于深部煤层气区块差异开发至关重要.[方法]系统采集鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤样品,基于常规孔渗物性测试、CO2 吸附、低温N2 吸附、压汞和核磁共振等测试,以神府区块 8+9号煤为例,系统总结深煤层孔隙结构及流体赋存模式.[结果和结论]结果表明:(1)深部煤孔隙结构差异较大,神府煤介孔-宏孔均发育,多为墨水瓶型和开放型孔.综合认为中阶煤孔隙结构的跨尺度效应稍有减弱,相对有利扩散、渗流.(2)中阶煤吸附能力降低,等温吸附曲线高压段曲线平缓,初期解吸效率低;含水饱和度增高,其介孔-宏孔的束缚水含量较高导致可动水孔隙率减小,降低了游离气的储集空间.(3)研究区存在\"宏孔-微裂缝主控的游离气-自由水赋存\"型、\"微孔-介孔-宏孔主控的吸附气-束缚水赋存\"型两类气水赋存模式,导致煤层气排采差异明显,其中\"宏孔-微裂缝主控的游离气-自由水赋存\"型是深部煤层气快速高产模式,该模式具有\"见气时间短、中高产气、低产水\"的生产特征,且由于应力对中大孔-微裂缝的伤害较强,建议该模式下的气井排采需适当控制排采速度以减小储层伤害,防止产量陡降;\"微孔-介孔-宏孔主控的吸附气束缚水赋存\"型模式具有\"短期排水、缓慢见气\"生产特征,排采仍需遵循\"缓慢、连续\"原则保证气井稳产;此外,由于孔隙以微孔、介孔为主,束缚水含量高,气井短期难获高产,需进一步探索加大压裂改造规模提高该类气藏产量.