孤岛工作面底板破坏深度微震测试与模拟分析

针对孤岛工作面煤层开采底板损伤问题,以河北葛泉煤矿11913孤岛工作面为研究对象,采用微震方法分析其底板破坏深度;并通过数值模拟对首采、跳采及孤岛3种工作面回采过程中围岩采动应力与底板破坏的规律进行了对比分析。微震测试结果显示11913工作面回采过程中微震事件主要发生在下巷,识别出工作面最大破坏深度20~25 m;基于COMSOL的11912首采、11914跳采及11913孤岛3个工作面数值模拟结果显示,11912首采与11914跳采条件下煤柱地应力集中状态变化不大,最大破坏深度小于11.56 m,仅发育至工作面底板的注浆改造层内部;而11913孤岛回采条件下,受到重复采动影响,工作面两侧煤柱应力集中状态骤增,最大破坏深度剧增至23 m,已发育至煤层底板的本溪组灰岩含水层。研究结果对于华北型煤田下组煤层开采底板破坏规律分析与不同类型工作面回采条件下底板水害防治有一定的参考价值。     

深部切顶沿空成巷关键参数研究及工程应用

传统充填沿空留巷工艺繁琐﹑留巷速度慢,与现代化高强度开采要求不相适应,由此提出了切顶沿空成巷无煤柱开采新技术,其中关键参数设计是该技术的核心问题之一,对留巷的稳定性具有较大影响。以城郊煤矿21304工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,对切顶沿空成巷关键参数进行了系统研究。基于岩石碎胀自承特性和围岩结构“S-R”稳定原理,推导出切顶高度﹑切顶角度的理论计算公式;建立了聚能爆破力学模型,并结合数值模拟和现场试验,确定了聚能爆破装药量及钻孔间距。研究结果表明：合理的切顶参数能够切断巷道顶板与采空区岩层间的力学关系,使采空区顶板沿切缝顺利垮落,碎胀的矸石可有效支撑上覆顶板,限制其回转下沉,减弱覆岩运动对留巷的扰动作用,沿空巷道围岩变形量明显减小。根据理论计算﹑数值分析和现场试验研究成果,确定了城郊煤矿21304工作面切顶沿空成巷关键参数,并在现场进行了应用,回采后沿空巷道侧向顶板能够迅速切落形成巷帮,留巷稳定后各项指标均能满足现场使用要求。     

剪切-体积应变耦合的孔压增量模型试验

以南京细砂为对象,通过共振柱试验及应变控制的排水/不排水分级和单级加载循环三轴试验的系统性研究,建立了能够描述饱和砂土孔压增长规律的新模型。该模型遵循Martin和Byrne提出的基本理论框架,孔压的增长是由循环剪切作用下体积改变所引起的。提出的孔压模型属于应变控制的孔压增量模型。基于排水循环单级加载试验,通过引入体积门槛剪应变γ_(tv)的概念,以具有代表性的15周体应变(ξ_(vd))15为基准点,归准化体应变发展与循环剪应变之间的关系,建立了三参数的体应变增量模型及其参数标定方法。基于排水和不排水循环单级加载试验结果,揭示了体应变与孔压比之间的内在联系,进而导出回弹模量表达式。通过耦合新的体应变增量模型及回弹模量公式,建立了新的剪应变-体应变耦合的孔压增量模型。验证性试验表明,新的孔压增量模型的预测值与试验结果的吻合度较高。     

化学还原-稳定化联合修复铬污染场地土壤的效果研究

六价铬是国际公认的47种最危险废物之一,研究铬污染土壤的修复效果对污染场地风险管控具有重要的现实意义。本文以济南市某典型铬污染场地土壤作为研究对象,提出了"化学还原+固化稳定"的修复治理思路,针对修复剂类型、投加比、反应时间、还原效率、修复成本和环境效应等因素,确定了该修复工艺的最佳条件,并对污染土壤的修复效果进行评价。结果表明土壤中Cr(Ⅵ)的最佳修复条件为:以氯化亚铁作为化学还原剂,其投加比为5倍的理论投料比,还原时间为2天;以钙镁磷肥作为稳定剂,其投加比为10%(换算成钙镁磷肥与总铬的质量比为72∶1)。采用以上条件修复铬污染土壤,总铬的生物可利用系数由0.4398降低至0.0017,修复后的土壤Cr(Ⅵ)含量介于0.315～0.501mg/kg,Cr(Ⅵ)被还原率大于99.5%。该结果可为土壤修复和决策提供依据。     

云南哀牢山-红河剪切带新生代富碱侵入岩中榍石年代学和地球化学特征

榍石作为副矿物在哀牢山-红河剪切带新生代富碱侵入岩中广泛存在。原位获取榍石矿物内部微量元素、U-Pb年龄和Sm-Nd同位素的空间变化对获取矿物和岩石的成因演化信息具有重要意义。本文使用四级杆/多接收电感耦合等离子体质谱（Quadrupole/Multi-Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,Q/MC-ICP-MS）与激光剥蚀系统（Laser Ablation,LA）联用,对哀牢山-红河剪切带5个富碱侵入岩体（桃花岩体、宁蒗-永胜岩体、哈播岩体、铜厂岩体和十里村岩体）中榍石开展了微区原位微量元素、U-Pb年代学和Sm-Nd同位素研究。微量元素分析结果表明,三江富碱侵入岩中榍石为岩浆成因,亏损Rb、Ba、Pb、Sr等大离子亲石元素,富集Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素。榍石的稀土配分图均表现为明显右倾,不具有或具有弱的Eu负异常。与云南北衙、马厂箐矽卡岩矿床中的热液榍石相比,本文榍石在稀土元素组成上,具有较高的稀土元素总量、较高的Th/U、LREE/HREE和Ce/Ce^*比值,具有较低的Eu/Eu^*、Nb/Ta、Zr/Hf比值。微区原位LA-Q-ICP-MS U-Pb定年结果表明,研究区富碱岩体中榍石结晶年龄在32.5~37.9Ma之间,代表了岩体形成时代,与三江地区哀牢山-红河剪切带及其附近新生代富碱岩浆活动高峰期（~35Ma）一致,属于青藏高原晚碰撞期岩浆作用的产物。榍石微区原位LA-MC-ICP-MS Sm-Nd同位素分析结果显示,榍石颗粒的Nd同位素组成均一,表明榍石结晶过程中寄主岩浆的Nd同位素组成没有发生明显变化。各个富碱岩体之间的榍石Nd同位素组成变化范围在-6.8~-2.1之间,与全岩的同位素特征一致,表明榍石的原位微区Sm-Nd同位素可以作为富碱侵入岩研究中有效的示踪手段之一。

     

南海北部西沙海槽沉积物管状黄铁矿特征及其形成机理*

南海北部西沙海槽S1站位的岩心柱沉积物中广泛发育自生矿物黄铁矿,其形态以管状为主,且具有内部中空的圈层结构。使用扫描电镜、电子探针、LA-ICP-MS、SIMS等测试方法研究了管状黄铁矿的形态及圈层结构,结果显示: (1)管状黄铁矿发育内部中空的圈层结构,其中内圈层(I_py)由莓球状黄铁矿呈五角十二面体紧密堆积组成,外圈层(O_py)由晶形较好晶粒较大的八面体黄铁矿组成,并混有沉积碎屑及钙质生物壳体;(2)内圈层和外圈层分别呈现出贫S富Fe和富S贫Fe的特征,其成因是甲烷渗漏造成的局部还原环境使得As进入黄铁矿中导致晶格空缺或被扭曲,从而促进Ni、Co、Cu、Zn、Pb等微量元素的掺入;(3)内圈层、外圈层发生了明显的硫同位素分馏现象,内圈层中 δ³⁴S 平均为-37.8‰,外圈层中 δ³⁴S 平均为-29.3‰。研究认为,管状黄铁矿作为曾经甲烷渗漏的通道,其生长机制可分为3个阶段: (1)气水通道形成阶段: 向上运移的甲烷流体在沉积物孔隙中逐渐形成气水通道;(2)外圈层形成阶段: 当向上运移的甲烷与硫酸盐发生甲烷厌氧氧化时,逐渐形成晶体较大、晶形较好的八面体黄铁矿外圈层;(3)内圈层形成阶段: 随着甲烷浓度逐渐降低,在气水通道中的微生物作用下,剩余甲烷与向下运移的硫酸盐继续反应形成莓球状黄铁矿内圈层。因此,南海北部的泥岩中大量发育的管状黄铁矿常常与地层中甲烷水合物的存在有关。     

《东北地区1：150万大地构造相图》的编制

东北地区1：150万大地构造相图是2018年出版的一份区域性大地构造图.该图依据不断积累和丰富的基础地质资料,将大地构造理论研究与综合应用汇总和集成,是东北地区科技创新成果和技术方法进步转化应用的重要体现.此次编图以板块构造理论和大陆动力学思维为指导,以多岛洋、弧-盆系发展演化观点为切入点,运用大地构造相分析方法,研究东北地区地壳形成、演化历史,以及大地构造环境及其与成矿作用的时空关系.较系统地阐述了东北地区的岩石构造组合、建造构造与构造演化阶段的宏观背景.     

非传统稳定同位素分析技术要点

高精度高质量的同位素分析技术是开展非传统稳定同位素地球化学工作的前提。同位素分析是不断提取样品真实信息的过程,包括样品制备、化学分离、质谱测定和数据处理4个基本步骤。在同位素分析过程中,每一环节都有可能引入空白或者污染,或造成同位素分馏,引发信息“失真”。为了准确获得样品的真实同位素组成,必须有效避免污染并精准校正在分析过程中可能的干扰。以Ca同位素为例,在总结前人工作的基础上,探讨了各个步骤所涉及的分析要点,为建立其他同位素体系的分析方法提供参考,为后续储库探讨、机理解析及应用研究提供技术支撑。