Research on mining-induced deformation and stress,insights from physical modeling and theoretical analysis

The dynamic change of mining-induced stress is the main reason for large deformation of surrounding rock. To investigate the influence of mining-induced stress and deformation is important for appropriate supportive design. It also helps to raise the safety and productivity of longwall mining operations. In this paper, Weijiagou Coal Mine in Southwest China was selected as the case study. In order to research on the deformation and breakage of overlying strata, physical modeling test was carried out on the self-developed rotatable physical similar test system. By using digital image correlation (DIC) technique, the deformation of strata and development of cracks in the process of coal seam excavation were acquired, meanwhile, mining-induced stress was also monitored by pressure cell and strainmeter. According to the mechanical structure of stope, the height of the destressed zone has a significant influence on stress distribution. In order to minimize the discrepancy between the physical model test and theoretical analysis, the dimension of the plastic zone of roadway was added into the mining panel width, and the gap between the experimental and theoretical results reduced.     

全国地热资源调查评价与勘查示范工程进展

地热作为一种清洁能源,在我国经济发展与能源转型过程中正发挥着越来越重要的作用。“全国地热资源调查评价与勘查示范工程”自实施以来,主要开展了京津冀地区地热资源评价以及东南沿海和青藏高原东部干热岩的勘查等工作。这些工作的开展在获得一系列科研突破成果的同时,也解决了大量地热开发的工程问题,积累了大量成果和经验。该文对工程取得的进展及成果进行了总结,对工作开展中出现的问题进行了探讨,可用于指导我国地热资源勘查开发工作。     

安徽茶亭铜金矿床赋矿石英闪长玢岩黑云母成分特征及成岩成矿指示意义

安徽宣城茶亭矿床位于长江中下游成矿带东南缘的南陵-宣城盆地内,是近年来该盆地内新发现的大型斑岩型Cu-Au矿床。石英闪长玢岩是茶亭矿床主要的赋矿岩石,文章从石英闪长玢岩的造岩矿物黑云母入手,利用EMPA及LA-ICP-MS等原位微区分析方法,对黑云母进行了详细的矿物化学分析,旨在查明赋矿石英闪长玢岩形成的物理化学条件,并探讨其成岩成矿意义。分析结果表明:茶亭赋矿石英闪长玢岩中黑云母具有高w(TiO_2)、低w(Al_2O_3)的特征,整体富Mg、贫Fe。黑云母温压计算结果表明,在不同深度上,石英闪长玢岩具有相似的结晶温度及压力,其结晶温度为746～773℃,压力为44～85 MPa,对应深度为1.7～3.3 km,平均为2.47 km,显示石英闪长玢岩侵位深度相对较浅。黑云母中高的氧化系数(0.613～0.864)、高Mg#(0.557～0.864),以及w(MgO)介于14.73%～15.86%,均显示石英闪长玢岩为壳幔混源,并且以幔源为主。黑云母成分显示石英闪长玢岩形成于较高氧逸度条件下。浅部岩体具有较高的X_(Mg)值,表明浅部岩体氧逸度较高,可能指示随着岩浆的不断演化,残余岩浆的氧逸度不断降低。同时,石英闪长玢岩黑云母相对一般斑岩型铜矿具有较高的w(Cu),并且高Cl、低F。这些特征均有利于茶亭Cu-Au矿床的形成。     

高光谱热红外遥感技术在地质找矿中的应用

高光谱热红外遥感技术用于地质找矿,目前国内外都在探索,由于热红外发射光谱的混合为线性混合,利用线性解混技术可以对硅酸盐类矿物,如石英进行识别和提取。这是其优于可见光—近红外和短波红外之处。大多数金属矿床与石英脉—硅化带的关系密切。另外,石英脉与硅化带的控矿作用又有差异。因此,利用高光谱遥感技术提取石英脉—硅化带,并将二者区分开来,对于金属矿的找矿具有极其重要的意义。航空高光谱热红外遥感技术由于可以获取高空间分辨率(亚米级)的高光谱热红外数据,可以进行热红外矿物精细填图,提取规模小的石英脉或硅化带,从而更具地质找矿价值。本文利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室的航空热红外成像系统(TASI),在甘肃北山柳园—方山口和新疆雪米斯坦地区获取了高空间分辨率的高光谱热红外遥感数据,从开展实用化热红外大气校正与光谱重建技术入手,探索了石英脉—硅化带提取与区分,解决了地质找矿中石英脉—硅化带的提取与区分这一具普遍性的关键技术难题,并通过示范应用,取得了明显的找矿效果。     

肥东杂岩的锆石U-Pb年龄及其地质意义——兼论下扬子地区新元古代岩浆活动历史

近年来在下扬子西缘地区厘定的一系列新元古代火成岩,为认识该区扬子板块新元古代岩浆活动历史与规律提供了窗口。结合本次与前人锆石U-Pb年代学数据,指示下扬子地区张八岭群、肥东杂岩与董岭杂岩内变火成岩的原岩时限分别为767~748 Ma、812~745 Ma和829~754 Ma。这些新元古代火成岩分别是峰期为750 Ma、800 Ma和825 Ma岩浆活动的产物。下扬子地区峰期为825 Ma的岩浆活动只出现在靠近江南造山带的南部。锆石年代学信息显示,下扬子地区还发生过峰期为840 Ma、2010 Ma和2454 Ma岩浆活动,但缺失1000~860 Ma的岩浆活动。通过区域对比表明,攀西—汉南弧没有延入下扬子地区。下扬子地区南部受到峰期为840 Ma的弧岩浆活动的影响。扬子板块上峰期为825 Ma的岩浆活动及早阶段的南华裂谷应是江南造山带后造山伸展的产物;而峰期为800 Ma和750 Ma的岩浆活动与相应的南华裂谷扩展,代表了Rodinia超大陆裂解的全面影响。     

大数据环境下内蒙古浩布高地区铅锌多金属矿智能矿产预测研究

传统机器学习算法已广泛应用于矿产预测,但面对地质大数据的高维稀疏、不平衡小样本等特性仍缺乏有效处理和分析的方法,设计适合地质大数据特点的机器学习算法是智能矿产预测亟需解决的新问题。本文以内蒙古浩布高地区的铅锌多金属矿产预测为例,提出了一种面向地质大数据的半监督协同训练矿产预测模型。首先对研究区地质找矿信息和地球化学异常信息进行定量分析,提取断裂构造、二叠系地层、燕山期侵入岩、地层与岩体接触带、围岩蚀变及Pb、Zn、Sn、Cu地球化学异常共9种找矿因子。然后利用递归特征消除法优选找矿因子组合,不包括Sn异常在内的8个找矿因子组合被选为最优组合。最后,利用支持向量机和随机森林算法作为基分类器进行半监督协同训练矿产预测,绘制成矿概率分布图。ROC曲线和预测度曲线分析结果表明,半监督协同训练模型的AUC值和预测效率都高于随机森林和支持向量机模型。研究结果也为大数据环境下的智能矿产预测提供了一种新的思路。     

基于高分二号卫星数据的煤矿区地质灾害信息提取研究

随着遥感数据获取技术和能力的全面提高,遥感数据呈现出明显的大数据特征。发展适应于遥感大数据的智能分析和信息挖掘技术,成为当前遥感技术研究的前沿。高分二号（GF-2）卫星数据是我国首颗自主研发的亚米级高分辨率卫星数据,具有观测幅宽、重访周期短、高辐射精度、高定位精度等优势,为未来我国地质灾害的长期、动态地监测和研究提供了高精度、稳定可靠的数据源。本文选取安徽谢桥煤矿2015年1月8日的GF-2卫星影像为研究数据,在对煤矿区主要地质灾害遥感地学分析的基础上,采用面向对象的影像分析方法对研究区由采煤活动所诱发的地质灾害信息进行自动提取。结果表明：利用GF-2卫星数据能够有效地识别地质灾害体的位置、范围、形态等空间分布特征;面向对象的自动提取方法对于煤矿区大面积的积水塌陷盆地、小规模的塌陷坑和线性的地裂缝都有很高的提取精度,识别精度达90% 以上;基于逐层剔除的思路构建的提取规则,为GF-2数据在地质灾害调查和大数据分析中的应用提供了很好的技术支持,也为其它地物目标的提取提供了参考,但在特征的选择和阈值的设定上需要具体分析。     

冻融循环对不同孔隙率页岩相似材料影响的试验研究

基于地质力学模型试验的相似理论,针对寒区岩体工程,分别制作了5种不同孔隙率的页岩相似材料,进行冻融循环试验,探究不同孔隙率的页岩相似材料在冻融前后,其主要物理力学参数的变化规律。试验研究表明：在冻融循环后,页岩相似材料的单轴抗压强度、三轴抗压强度、弹性模量、粘聚力、内摩擦角有不同程度的减小,孔隙率、泊松比有不同程度的增大。页岩相似材料的物理力学参数受冻融循环的影响随孔隙率的增大先增大后减小,孔隙率处于9.4%~13.6%时,受冻融循环影响最大;孔隙率处于5.8%~9.4%时,受冻融循环的影响随孔隙率的增大有增大的趋势;孔隙率处于13.9%~19.1%时,受冻融循环的影响随孔隙率的增大有减小的趋势。研究结果可以为西部寒区的岩土工程建设和减灾提供相关的科学依据。     

藏南喜马拉雅造山带造山型马扎拉Au-Sb矿床和沙拉岗Sb矿床流体包裹体He-Ar同位素组成:对成矿流体来源的制约

马扎拉Au-Sb矿床和沙拉岗Sb矿床是藏南金锑成矿带中典型的造山型矿床。马扎拉Au-Sb矿床中矿体以含金辉锑矿石英脉的形式产于下中侏罗统陆热组地层中,主要组成矿物有自然金、辉锑矿、石英和碳酸盐矿物;沙拉岗Sb矿床中矿体主要以辉锑矿石英脉的形式产于下白垩统多久组地层和辉长岩体中,主要组成矿物为辉锑矿、辰砂、锑华、石英和少量碳酸盐矿物。在两个矿床的矿脉石英和辉锑矿中均发现有三类原生和假次生包裹体:水溶液包裹体、CO2-水溶液包裹体和有机包裹体。流体包裹体显微测温结果显示:马扎拉Au-Sb矿床的成矿温度为160～280℃,沙拉岗Sb矿床的成矿温度为140～240℃。He-Ar同位素分析显示马扎拉Au-Sb矿辉锑矿石英脉矿石中辉锑矿和石英以及赋矿地层中沉积层状硫化物中黄铁矿的流体包裹体均具有低的3He/4He比值,分别为0. 01382～0. 05642Ra和0. 03353～0. 08744Ra,40Ar/36Ar比值具有比较大的变化范围,分别为346. 8～4770. 1和349. 4～2689. 1;沙拉岗Sb矿床中辉锑矿样品的3He/4He比值为0. 02385～0. 11488Ra,40Ar/36Ar比值变化小,为300. 6～537. 5。与藏南Au-Sb成矿带中造山型Au矿床成矿流体中含一定量的幔源挥发份相对比,马扎拉AuSb矿床和沙拉岗Sb矿床成矿流体中均无幔源流体的参与,马扎拉Au-Sb矿床成矿流体为壳源变质流体与改造型饱和大气水形成的混合流体;沙拉岗Sb矿床成矿流体以改造型饱和大气水为主,并有壳源变质流体的加入。     

微波辐射计在对流天气预报中的应用

选取2016—2018年每年4—9月份RPG-HATPRO型42通道微波辐射计观测的不稳定指数参数(K、SI、CAPE、LI)及水汽参数(IWV、LWP),研究得出各参数触发雷雨大风、短时强降水的阈值条件为K>37℃、SI<-1℃、IWV>60 kg/m~2、LWP>400 g/m~2,而LI、CAPE无法对3种天气类型进行区分。利用费舍判别分析方法,将不稳定指数参数及水汽参数作为预报因子,建立预报方程并进行检验,结果表明:二级判别方程预测对流天气的准确率为76%,可以作为预报对流天气的辅助工具;多级判别方程不能很好地区分3种天气类型,但将其作为修正后的二级判别方程使用,能提高对流天气的测中概率。