煤矿井下深立孔钻探施工技术方法

近年来，随着煤矿开采深度的不断增加和钻探技术的发展，矿井井下补勘钻孔施工量也明显增多，本文以济北矿区葛亭煤矿250采区水文地质补充勘探井下钻孔的施工为例，介绍了井下超深钻孔的施工技术方法，总结了煤矿井下深立孔钻探的施工经验，为以后同类工程施工提供了参考。     

大岗山水电站主厂房顶拱坍塌体复合支护结构稳定性分析

以大岗山水电站主厂房顶拱坍塌体的复合支护结构为研究背景,分析治理措施的加固效果。基于精细的复合衬砌结构承载力分析方法,给出各层钢拱架和喷射混凝土各自的受力状况,对塌方体复合支护结构的稳定性进行分析。研究表明,顶拱坍塌段治理后,开挖完成后增量位移量值约为90 mm,顶拱部位塑性区基本无变化,后继开挖中锚索内力变化程度较小,开挖结束后各锚索内力与张拉吨位相差不大,且均未超过设计吨位,显示出较好支护效率与安全裕度;开挖完成后,除初期支护在塌腔附近的部分喷射混凝土可能发生潜在的剪切破坏外,作为复合衬砌组主要受力部件的Ⅰ、Ⅱ期治理复合衬砌的钢拱架和喷混凝土受力状态均较为良好,整个复合衬砌组的承载力余量较大。计算结果与监测结果的吻合度良好,较好地反映出岩体变形和支护结构内力随洞室开挖的发展规律。     

桂林硝盐洞滴水水文和水化学动态变化特征

为认识裸露型岩溶包气带洞穴水文水化学动态变化特征,以桂林硝盐洞滴水为例,选取桂林硝盐洞3处滴水,对滴速、电导率、pH值、Ca2+、Mg2+、Sr2+进行监测,结果显示:(1)岩溶洞穴滴水的离子浓度与温度降水关系密切,高温多雨时节岩溶作用加快,洞穴滴水中Ca2+、Mg2+含量升高,同时强降雨会导致离子浓度产生很大波动;(2)滴水化学性质受到土壤、基岩顶板厚度、滴水量等的影响,土壤层越厚,滴水中Ca2+含量越高;(3)受“慢速补给”的滴水点,其滴水量与离子浓度呈正相关性,而受“快速补给”的滴水点,其滴水量与离子浓度呈负相关性;同时接受两种方式补给的滴水点,其滴水量和离子浓度变化剧烈,且呈良好的正相关性。      

近断层地震动对大型地下洞室群地震响应的影响研究

针对现行水工抗震规范中对近断层地震缺乏考虑这一实际问题,首先讨论了近断层、远场地震动的差别,对比了近断层、远场地震动对地下洞室地震响应的影响,继而提出一种新的人工合成近断层地震动时程的方法,并采用合成的近断层地震动时程对某水电站地下洞室群进行了近断层地震稳定性专门研究。结果表明：与常规地震分析中考虑的远场地震动相比,近断层脉冲型地震动的主要特征为Vmax/Amax和Dmax/Amax（Vmax、Dmax、Amax分别为速度峰值、位移峰值、加速度峰值）指标更大,且近断层脉冲型地震动的主要能量集中在1 Hz以下的频段;在相同峰值加速度幅值、相同反应谱的前提下,近断层地震动对高边墙、大跨度地下工程的破坏程度远比远场地震动大;较之前人的研究方法,文中提出的近断层脉冲型地震动合成方法考虑了[1/Tp, 1] Hz这一频段内的地震波信息,更具合理性;在设定的计算条件下,地下厂房洞室群有在近断层地震动作用下发生失稳的危险性,需要进一步针对近断层地震动进行专项风险性评价,以讨论是否需要增设针对性的抗震支护措施。     

结构面对程潮铁矿西区地表变形的影响分析

以程潮铁矿西区为例,通过对现场结构面和裂缝分布特征的调查,以及结合地表变形监测数据的分析,揭示了矿区结构面对地表变形的影响。研究结果表明,在矿区较大的水平应力条件下,岩体结构面改变了地表拉伸变形分布和破坏形态,加剧了岩体变形,在ⅰ区(剖面Ⅲ以东区域),目前最外侧裂缝以内的岩体沿着NNW结构面发生倾倒滑移破坏,地表变形以快速变形为主,而最外侧裂缝以外的岩体沿着NNW结构面发生弯曲变形,地表变形以线性稳定增长为主,进入了倾倒破坏阶段,该区域的岩体主要发生水平位移;在ⅱ区(剖面Ⅲ以西区域),岩体在开采沉陷引起的南北向应力作用下,分离成平行的块体,地表变形以快速变形为主,在局部区域,产生的一部分平行块体在近东西向的应力作用下,沿着NNW结构面产生倾倒破坏。所得成果对类似金属矿山的地表征地及安全高效生产具有实际指导意义。     

高精度重力测量探测秦始皇帝陵地宫

秦始皇帝陵是中国历史上第一个皇帝陵, 秦始皇帝陵考古已经取得许多重大发现, 但至今秦始皇帝陵地宫是否位于现存封土堆之下等问题尚不清楚, 因此, 利用先进技术探测秦始皇帝陵地宫对于科学保护这一重要文物资源具有重要意义.应用高精度重力测量, 确定了秦始皇帝陵地宫的东西、南北开挖范围约170m×145m, 发现了地宫的西向墓道.通过对重力异常的定量拟合计算, 推测了秦始皇帝陵地宫可能存在墓室, 墓室东西长约50m, 南北宽约40m, 埋深约43m, 高约10m;地宫四周可能存在石质宫墙, 宫墙的中心线范围为145m×125m, 墙体宽8m, 高约14m;宫墙上部有一细夯土墙, 墙宽约15m, 高约30m.认为秦始皇帝陵封土堆之下经过大规模开挖存在墓室、宫墙、墓道等配套的地下古墓建筑群, 从一个侧面为证实秦始皇帝陵地宫位于现存封土堆之下提供了证据.      

应用可控源音频大地电磁测深于北京水文地质勘查

北京市周边地区利用的深部地下水资源大多采自断裂构造破碎带或岩溶裂隙, 地热资源主要开发蓟县系白云岩岩溶裂隙水, 断裂构造型地下热水开发的相对较少。通过实例, 论述可控源音频大地电磁测深法在断裂构造型地热资源、岩溶破碎和断裂构造型地下水资源方面的作用和应用效果。     

CO2流体-长石相互作用实验研究

不同温度下(100、200、300℃)CO2流体与富钾长石和斜长石的水热实验表明:随着温度的升高,长石的溶蚀强度逐渐加大,且钠长石的溶蚀程度强于钾长石。在CO2流体与富钾长石及斜长石反应后,200℃和300℃时样品表面均有球粒状、棒状及花状的水铝矿生成,且200℃时样品表面有菱铁矿生成;在CO2流体与斜长石反应后,300℃时样品表面有球形的氧化亚铁析出。这表明CO2能够以碳酸盐的形式在矿物中"固定",其被"固定"的上限温度为200℃左右。     

乌达煤田雾冰藜汞的初步调查

50多年前内蒙古乌海市乌达煤田随着工业采煤出现了煤层自燃亦称地下煤火,历经曲折的一轮又一轮治理,目前仍有火点分布。笔者等在深入煤田腹地调查基础上采用Lumex RA-915M/PYRO-915+汞分析仪检测了298件当地的戈壁草本植物雾冰藜(Bassia dasyphylla)的叶和茎样品。结果是:火点附近雾冰藜的叶汞含量总均值达到903ng/g,茎汞328ng/g;远离火点的煤田公路沿线雾冰藜的叶汞为131ng/g,茎汞62ng/g。表明:乌达煤田存在空气汞污染;污染源是区内煤层自燃;污染水平介于典型汞矿区与垃圾焚烧厂附近环境之间。建议:一年生草本雾冰藜有潜力成为空气汞污染的生物指示;它作为荒漠先锋植物很可能适于中国北方地下煤火的环境地球化学研究和调查。     

低孔渗储层井周油藏侵入模拟及阵列感应电阻率校正方法

泥浆滤液侵入渗透性地层会改变井周地层流体的原始分布状态,使井周地层电阻率发生变化、储集层电测井响应失真。本文基于油水两相渗流理论和水对流扩散理论,应用数值模拟方法构建地层模型,研究低渗储层泥浆侵入过程中井周地层矿化度、含水饱和度、电阻率变化特征及井周油藏分布特征。对不同渗透率地层泥浆侵入的数值模拟结果表明:在低渗透储层,相同侵入时间内,随着地层渗透率的增加,泥浆侵入深度增加,且同一侵入深度的含油饱和度减小;随着侵入时间的增加,井周地层水矿化度、含水饱和度和地层电阻率的侵入剖面前缘均发生明显的变化。结合3口井的泥浆侵入数值模拟分析,发现阵列感应测井响应特征及其电阻率的幅度差异受泥浆侵入时间和侵入深度影响。不同流体性质层段的井周油藏动态演化规律模拟结果表明,井周油藏的变化情况与储层流体性质有明显关系。利用实例井侵入模拟结果与阵列感应测井响应的相关性,构建了侵入深度的计算公式;根据侵入阶跃剖面,利用几何因子理论构建了原始地层电阻率计算公式,用以辅助储层电阻率校正。正确认识井周地层泥浆侵入特征及井周油藏的分布情况有助于提高阵列感应测井评价储层的准确性。