基于板壳和断裂力学理论的上覆采空区积水危险性判定技术

为避免山西临汾胜利煤矿10号煤层采动过程中受上覆6号煤层采空区透水的威胁,利用板壳理论、断裂力学理论分别建立导水裂隙带高度和底板破裂深度的力学模型,计算10号煤层Ⅰ—Ⅵ区开采过程中导水裂隙带高度分别为46.77 m、48.86 m、56.05 m、56.14 m、56.33 m和55.20 m,6号煤层Ⅰ—Ⅳ区的破裂带影响深度分别为1.57 m、1.14 m、1.85 m和1.26 m。通过构建上覆煤层采空区积水危险性类型的划分准则,对10号煤层采动过程中受到上覆6号煤层采空区积水的危险性进行判定分析,结果表明：6号煤层Ⅰ—Ⅳ区对10号煤层的积水危险性类型均为突水型,会对10号煤开采过程产生安全威胁;6号煤层的不可采区域对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的影响类型为原岩渗透型,对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的回采不会构成危险性。     

蔗渣生物质炭对喀斯特农田石灰性土壤氮转化过程的短期影响

生物质炭对于土壤中不同形态氮库的含量影响已有较多研究,但对西南喀斯特区石灰性土壤氮素形态,尤其是控制氮素形态的转化过程研究较为缺乏。本研究设置土壤中添加1%（C1）和3%（C2）蔗渣生物质炭2个用量水平,并以不施用蔗渣生物质炭作为对照（CK）,共3个处理,通过15NH4NO3和NH415NO3成对标记技术,结合MCMC氮素转化模型研究了不同用量的蔗渣生物质炭对石灰性土壤氮转化过程的短期影响,为该地区蔗渣资源化利用和土壤氮保持提供理论支撑。结果表明,与CK相比,添加蔗渣生物质炭能够快速提高土壤pH和有机碳含量。添加生物质炭并没有显著改变土壤氮的矿化、铵态氮（NH+4氮（NO-3物同化和异养硝化速率,但NH+4随生物质炭用量的增加而提高,以添加量最高的C2处理最大。添加生物质炭同样提高了土壤NH+4速率,但C1和C2处理的土壤NH+4放速率并无显著性差异。与CK和C1处理相比,施用高量蔗渣生物质炭通过抑制自养硝化速率而显著降低了硝态氮净产生速率。这些结果表明,施用高量蔗渣生物质炭于石灰性土壤中可快速实现对NH+4,降低自养硝化速率,减少NO-3,从而降低了其损耗和淋失风险。     

陕北靖边丹霞地貌区红色砂岩地球化学沉积特征与古环境研究

陕北靖边波浪谷丹霞地貌区是近年来国内外地学界的新发现和持续关注点.论文通过野外地质调查、粒度分析,岩石地球化学分析等研究,探讨红色砂岩地球化学特征、沉积环境、物源性质等相关问题.研究表明:红色砂岩以中—细砂为主,SiO2和Al2 O3含量之和在85％以上,沉积环境为河湖相,为水动力中等,水面较浅的河流入湖三角洲河口区地...     

非水相液体污染场地源区自然消除研究进展

污染场地的健康风险和环境地质危害备受关注, 自然衰减被公认是优选修复技术。对存在非水相液体的场地, 源区非水相液体残余导致的“拖尾和反弹”问题对污染场地自然衰减技术提出了挑战。近年来源区自然消除技术的出现丰富深化了自然衰减修复的内涵, 展现了解决“拖尾和反弹”问题的巨大潜力。本文综述了轻非水相液体(LNAPL)污染场地源区自然消除的研究历程和最新成果, 研究显示: ①2000年至今, 自然衰减修复的相关研究逐渐从地下水污染羽衰减转向包气带源区自然消除; ②包气带自然消除过程被证实是源区自然消除的关键生物过程, 占LNAPL总质量损失的90%~99%;③LNAPL挥发过程中的生物降解是源区自然消除的主要研究对象。在以上研究过程中,建立的源区自然消除研究方法：①可分为LNAPL源区-羽识别、定性判断和定量估算三个部分; ②包气带定量评估常用浓度梯度、二氧化碳通量(动态密闭室和静态捕集)和热力学梯度是量化评估的三类方法。综合已有的研究进展和难点, 可以预见, 在未来研究中, 识别源区LNAPL的成分变化、明确源区自然消除的限速因子,以及开发恰当的气体脱气和气泡逃逸观测方法,是源区自然消除修复方法应用推广需解决的关键科学问题。     

煤样渗透率有效应力与基质收缩双重耦合效应及其与煤阶关系

为研究煤层气在排采过程中不同煤阶煤储层渗透率动态变化规律,利用煤岩三轴应力应变（基质收缩膨胀）测试系统,对褐煤、气煤和无烟煤样开展了有效应力与基质收缩双重效应物理模拟实验。固定轴压和围压不变,改变气体平衡压力,模拟开发过程中储层压力变化特征,测试其动态渗透率。利用实验结果,分析了不同煤阶煤岩在排采过程中动态渗透率反弹特征,并对比分析煤岩动态渗透率改善效果的差异性。研究表明：气体平衡压力从5 MPa降至1 MPa过程中,在有效应力和基质收缩双重效应作用下,褐煤样的归一化渗透率依次为1. 00、0. 60、0. 57、0. 57、0. 52,气煤样依次为1.00、0. 64、0. 50、0. 54和0. 55,无烟煤样依次为1.00、0. 74、0. 58、0. 50和0. 56。随气体平衡压力下降,中阶及高阶煤样动态渗透率先下降后上升,整体呈不对称“V”型变化规律,但拐点略有不同;低阶煤样动态渗透率呈先下降后基本稳定的趋势,整体呈斜“L”型变化规律。在有效应力和基质收缩双重效应影响下,中阶及高阶煤样动态渗透率改善效果优于低阶煤样。     

强干扰环境下铁矿导水通道精细探测研究

为实现北洺河铁矿不明涌水异常区域导水通道的精确定位,保证该矿安全生产,采用矿井瞬变电磁法对该铁矿-110 m水平11#穿脉顶板岩层进行了探测。在对金属干扰下的矿井瞬变电磁响应特征进行理论分析的基础上,结合该铁矿实际地质情况分析其地球物理特征,采用系数校正法对实测数据进行金属干扰校正,再将其作为初始模型进行全空间瞬变电磁蜂群算法反演处理,最终得到了工作面顶板高分辨率电阻率成像结果,结合已有地质资料,实现了富水异常区以及导水通道的精细探测;探测结果得到了钻孔验证。研究表明,采用有效的数据处理手段,矿井瞬变电磁法可以提高铁矿工作面顶板岩层的富水异常位置的探测精度,为铁矿防治水工作提供有效的技术保障。     

祁连山党河盆地二道泉剖面新近纪沉积物磁性矿物与古水流及其对盆地水系演化的启示

二道泉剖面(39°01' 34″N, 95°52' 49″E) 位于党河盆地腹地, 呈北南向展布, 长790m, 党河盆地位于祁连山腹地, 是研究青藏高原北部构造沉积与地貌演变的理想地区。本研究在野外地层观测、古流水重建及砾石组分分析的基础上, 对党河盆地中西部二道泉剖面新近系白杨河组顶部-玉门砾岩底部河湖相沉积物进行磁化率测量与等温剩磁实验分析。结果显示, 剖面沉积物的磁性矿物主要有磁铁矿和赤铁矿, 其中赤铁矿相对含量较高。通过对比发现剖面中黄色调粗粒沉积物中的赤铁矿含量显著高于红色调细粒沉积物。砾石成分和向南的古流向结果显示, 白杨河组晚期至玉门砾岩早期地层沉积物主要源自于二道泉剖面北部的野马南山地区。磁化率及沉积相揭示出源区物理风化作用逐渐增强, 赤铁矿是从源区直接搬运沉积的, 而非自生形成; 这一过程未受外界气候环境的影响, 赤铁矿多为碎屑, 岩石颜色发黄。综合分析认为, 二道泉剖面疏勒河组到玉门砾岩组早期沉积时党河盆地发育一条规模逐渐变大、水动力逐渐变强的由北向南流动的河流, 现今流向为北西向的党河水系可能最早在新近纪玉门砾岩沉积中期以后才形成。

     

基于Sobol'方法的释光热年代模型参数敏感性分析

地温随距地表深度减小而降低。地质体的剥露过程减小了地质体的埋深和温度,因此可通过地质体的温度变化历史重构其剥露过程。地质体中矿物释光信号积累受周围辐射剂量和环境温度的控制,因此可将矿物释光信号作为一种热年代计,通过测量矿物中积累的释光信号反演得到其热历史并推断相关地质过程。释光信号与时间、温度的关系由释光热年代模型所描述,模型中包含特征饱和剂量、环境剂量率、陷阱深度和频率因子等诸多参数,对矿物热历史的准确约束依赖于通过实验方法测定上述参数。实验测量的精度、测量方法的不确定性及样品本身特征对上述参数的测量带来了不确定性,影响了热年代和热历史重建的准确性。不同参数影响程度是否相同？哪些是更加关键的参数？从热年代实践的角度,需要我们获得对各参数影响的先验估计。然而,目前仍然缺乏相关的研究。为了定量评估不同参数的影响,本研究采用基于方差分解思想的Sobol'全局敏感性分析方法,使用现有文献报道的参数可能取值范围,对现有石英和钾长石的释光热年代模型进行参数的全局敏感性分析。考虑到参数敏感性可能受热历史、信号饱和水平影响,本研究比较了不同冷却速率(热历史)下不同冷却年龄(信号饱和水平)条件下的参数敏感性的差异,为有的放矢地对关键参数的测量方法进行优化约束提供了理论依据。

     

中国制造业碳排放时空演变及驱动因素研究

据2006—2015年间制造业能源消费数据核算中国大陆30个省(除港澳台、西藏外)的制造业碳排放,并依据要素密集度将制造业划分为资金、技术、劳动力密集型3类。在分析制造业以及不同类型制造业碳排放时空演变基础上,运用Kaya模型将碳排放驱动因素划分为经济规模、产业结构、能源强度、能源碳强度4个方面,并运用LMDI-I分解模型定量分析碳排放的驱动因素。结果表明:除北京外,其余省域制造业碳排放均呈现不同程度的增长;资金密集型制造业碳增长最高,其次是技术、劳动力密集型制造业;经济规模扩大是导致各省、各类型制造业碳增长的首要因素;产业结构调整、能源强度与能源碳强度的变化在各省、各类型制造业碳排放中呈现双向效应,且作用强度差异显著。因此,在未来,各省、各类型制造业碳减排措施应各有侧重。