矿井涌水量数值模拟研究——以锦东煤矿为例

矿井涌水量预测对煤矿安全开采具有重要的指导依据。本文将锦东煤矿作为研究对象,利用地下水数值模拟软件MODFLOW建立数值模型,并对其进行识别验证,在合理可靠的模型基础上,对未开采和开采两种方案进行预测,对矿井涌水量组成进行分析。计算结果表明,锦东煤矿开采条件下,矿井涌水量为6 130 m3/d,主要由第四系潜水蒸发量、各泉集河溢流损失量和地下水储存量三部分组成。     

渤海湾盆地黄骅坳陷古潜山的宏观展布特征与演化过程

古潜山的形成与发育受控于多期构造运动,在不同构造背景下所表现出的结构形态是有规律可循的,呈现出成群、成带分布的现象。本文以黄骅坳陷潜山宏观展布特征为研究重点,利用三维地震资料,解剖潜山结构特征,探讨潜山的演化过程。研究表明,黄骅坳陷古潜山可分为基岩褶皱形成的潜山背斜群、基底断块掀斜作用形成的大型断鼻和盆缘裙边断鼻潜山构造三大类潜山。歧口凹陷内部潜山构造带总体构成"轮毂"式格局,沧东-盐山断陷区潜山带结构整体性强,以大型背斜构造为主。基底逆掩断裂系统复杂化潜山构造带内幕结构,可分为三角逆冲构造、背驮式逆冲构造及双重构造等。三大拆离伸展构造系统控制掀斜断块潜山的分布,形成以断鼻和断垒构造为主的潜山构造群。黄骅坳陷古潜山分为四个主要演化阶段:中元古代至古生代末为潜山内幕地层建造阶段,中生代为潜山内幕构造发育阶段,新生代古近纪为潜山宏观面貌定型阶段,新近纪为潜山深埋阶段。     

土质边坡的饱和−非饱和渗流分析及特殊应力修正

基于连续多孔介质原理与混合体原理引入流?固耦合模型,采用FISH语言编制程序,建立了初始渗流场设置函数、饱和?非饱和渗流分析模块、特殊应力修正模块以及非饱和单元抗剪强度修正模块,实现了利用FLAC3D进行饱和?非饱和渗流分析,同时基于饱和?非饱和渗流场修正非饱和区土体单元的有效应力以及抗剪强度,完成了将FLAC3D中饱和土流?固耦合计算原理扩展到非饱和土中。在二次开发的分析模块基础上对Liakopoulos砂柱排水试验进行数值模拟,验证了计算模型和计算程序的正确性。同时也研究了降雨入渗对土质边坡的渗流场、位移场以及稳定性演变过程的影响,揭示了降雨诱发边坡失稳的机制。     

基于非达西流动的自支撑剪切裂缝导流能力实验研究

页岩储层有天然裂缝和弱面发育,采用大规模压裂技术对其进行改造会在改造区域形成大量自支撑剪切裂缝,该自支撑剪切裂缝在页岩气开发中具有重要作用,研究和评价裂缝导流能力的大小对页岩气开发具有重要指导意义。常用的基于Darcy流动方程推导的裂缝导流能力评价公式,不能满足流体高速流动时的裂缝导流能力评价,需要开发适合于页岩的自支撑裂缝导流能力评价方法,为页岩体积改造形成的自支撑裂缝导流能力评价提供支持。选用龙马溪组页岩储层岩样,利用自行研制的剪切-渗流耦合实验系统对样品进行剪切,形成剪切自支撑裂缝,在应力-渗流耦合条件下进行氮气流动测试,获得一组压力和气体流量数据,基于非线性Izbash定律描述气体在自支撑裂缝中流动特征方程,和基于流动特征方法建立自支撑裂缝导流能力计算公式,根据测试数据计算了自支撑裂缝的导流能力,利用裂缝导流能力计算理论气体流量,结果表明理论流量和实测流量具有很好的符合性。开展了不同剪切位移和不同围压条件下页岩自支撑剪切裂缝导流能力评价实验,结果表明,自支撑裂缝导流能力受错位程度、粗糙度等性质影响;在围压10～40 MPa实验条件下自支撑剪切裂缝导流能力在0.1～1 D·cm范围。新建立的导流能力评价方法可为流体高速流动时裂缝导流能力评价提供一种有效途径。     

天津市潮间带表层沉积物的类型及其分布

根据在天津市潮间带地区采集的108个底质样品的粒度分析结果,划分了潮间带表层沉积物的类型,并探讨了潮间带的粒度分布特征和沉积作用。结果表明,天津潮间带可分为3个岩性区,分别以海河口、独流减河口为界,海河口以北至涧河口为片状粘土质粉砂分布区,海河口以南至独流减河口为多岩性、条带状的砂-粉砂分布区,独流减河口至歧口为片状粘土质粉砂分布区。海河口以北的潮间带是以低能潮汐作用为主的泥质粉砂潮滩沉积环境,海河口以南的潮间带是以河口沉积为主体,后经潮汐改造的潮滩环境,驴驹河-独流减河河口岸段潮间带早期水动力较强,后受到潮滩环境的改造,歧口岸段潮间带以潮滩沉积环境为主。     

差应力与石英组构关系的实验研究

为了探讨柯石英的形成条件,利用河北省平山县西柏坡地区太古代阜平群中的黑云母片麻岩进行高温高压条件下的岩石变形实验。实验的温度为800 ℃,围压为0.2 GPa,应变量为10%,应变速率为10^-5/s。实验结果表明,变形后样品中不同部位石英颗粒的激光拉曼光谱与标准的石英光谱相比较发生了明显的变化,具体表现为：挤压带中,石英颗粒的光谱出现了9个峰,而标准石英光谱为6个峰;在剪切带中,石英颗粒的谱线只有一个清晰的峰,在拉伸带中,石英颗粒的谱线无论峰的数目还是出现的位置都与标准石英光谱有着显著的区别,说明导致岩石变形的差应力对石英晶格结构的改造具有一定的影响。     

杭州地铁储气砂土的渗气性试验研究

浅层气地质灾害对工程的影响日益受到重视,认清储气土层的气渗透特性是采取积极有效工程措施防治灾害影响的基础。以杭州地铁所遇的储气砂为研究对象,利用自制的渗气性量测装置对其进行了系统的试验研究。结果表明：地铁工程所遇的浅层气储气砂层属渗透性极好储层,渗透率达2 960×10-3 ?m2;砂土中气渗透规律符合达西定律;饱和度较低时,含水率的增加对砂土的渗气性影响很小;随着饱和度的增加,气渗透性逐渐减弱,在饱和度大于80 %后,渗气系数急剧减小直至完全不透气;饱和度的变化相对于干密度对储气砂土的渗气性影响更为显著。     

新疆喀拉通克铜镍矿田成矿条件、岩浆通道与成矿潜力分析

位于中亚造山带北缘的喀拉通克早二叠世铜镍硫化物矿区是新疆规模最大的铜镍矿山,包含13个岩体,相当部分为隐伏岩体,其中1号、2号、3号、9号矿床为主力矿床,经过30余年持续开发,最大开采深度已达740 m,已面临后备资源不足的危机。已知矿体主要产于辉长岩、苏长岩、辉长苏长岩以及橄榄苏长岩中,甚至角闪辉长岩局部也含矿,未见超镁铁岩产出,具有显著的磁性(200 nT)、重力(0.29×10~(-5)m/s~2)、激化率异常,以镁铁岩含矿、岩体规模小且成群成带、分异演化程度高、富铜(Cu/Ni约3:2)、PGE较高、块状硫化物贯入矿体普遍发育为特色。其围岩为含炭质板岩、片岩和凝灰岩,变形强烈,常规电法受到炭质层的干扰。依据岩石学、地球化学研究,岩浆源于软流圈地幔,基于与东天山同期铜镍矿床含矿岩相及其比例和剩余重力异常的比较,推断其应发育有相当比例的超镁铁岩,因而深部出现超基性岩的可能性很高,且含矿性应更好。这一推断得到坑道钻探的证实,2013年矿区在Y2岩体东段650~740 m深度和Y2岩体西段400~500 m深度发现隐伏超镁铁岩且含矿,局部见贯入块状矿体。橄榄辉石岩、辉石橄榄岩系矿区首次发现,粒度很细,发育强烈的蛇纹石化、纤闪石化,推测只是隐伏超基性岩的头部。结合控岩控矿构造的追溯及南、北岩带的侧伏和倾伏方向判断,硫化物珠滴构造的发现与系统观测统计,围岩烘烤边和角岩化的研究分析,提出南岩带主岩浆通道位于Y2与Y3岩体之间,而不是原普遍认为的岩浆通道位于Y1与Y2岩体之间。结合矿区的现状,提出采用高分辨率浅层地震、CSAMT和瞬变电磁地-井测量,结合传统的高精度重力勘探、磁法勘探和激发极化法来勘探和预测南岩带深部隐伏含矿超镁铁岩的空间位置和产状,圈定岩浆通道和隐伏铜镍矿体,进而推动北岩带和外围G21、22号岩体的深部探矿工作。     

热液成因有色金属矿多维异常体系:以马头斑岩型钼铜矿为例

从深部矿地球化学勘查实际需求出发,根据近年来20余个矿床研究结果,总结提出了热液成因有色金属矿床矿致异常规律--多维异常体系。多维异常体系是指产出在特定成矿地质时期地质体中,空间有序共存、形成机理各异、成矿指向递进的多属性地球化学异常体系,将在斑岩型、矽卡岩型、热液型以及沉积改造型等与热液作用有关的有色金属矿产深部矿预测和评价中发挥重要作用。以安徽马头斑岩型钼铜矿为例,对该矿床多维异常体系进行了探讨。结果表明: 在该矿床中,存在着以Na₂O为代表的负异常体系、以S为代表的矿化剂元素异常体系、矿化剂元素S与Fe和成矿元素间协同平衡体系、成矿及其伴生元素异常体系等,这些异常体系对成矿的指示作用是递进的,从而证实了多维异常体系的存在。对应用多维异常体系思路预测和评价深部矿进行了说明。     

柴北缘前震旦纪地质系统的新认识

柴北缘的变质基底具有复杂的岩石组成，除成因迥异的多期变质深成侵入体外，还包括变质程度不同的表壳岩。南带的沙柳河、鱼卡河等地出露大理岩、石英岩、含石榴石片岩和条带状斜长角闪岩等以副变质岩为主的表壳岩系，共同构成了中元古界沙柳河岩群；而出露在北带全吉山、德令哈等地的中高级变质表壳岩系，则为形成于古元古代并具有较强的钾质混合岩化的达肯大坂岩群。柴北缘的柳辉岩分布在南带，除以规模较小的透镜体状赋存于新元古代花岗片麻岩中外，还和沙柳河岩群共生，但在北带的达肯大坂岩群中没有出现。全吉群的时代为南华纪至震旦纪。