混合充填骨料胶结充填强度试验与最优配比决策研究EI北大核心CSCD

将全尾砂作为充填料进行充填法采矿,不仅可以降低采矿成本,而且还能够实现固体废弃物资源化利用,同时将固体废弃物充填地下保护环境,维护生态平衡。由于尾砂粒径较细,需要与棒磨砂、戈壁砂混合作为充填料应用于充填采矿,有必要开展混合充填骨料的配比优化研究。首先,分别测试了棒磨砂、戈壁砂和尾砂3种骨料的粒径级配和不均匀系数。然后进行了9组配比的胶结充填体强度试验,在该基础上对试验样本进行训练,建立了神经网络预测模型。最后采用该预测模型,进行混合充填骨料正交设计方案的充填体强度预测,并分别采用极差分析和回归分析,揭示了充填体强度与混合充填骨料特征值之间的关系。研究发现,混合骨料平均粒径和不均匀系数不同,充填体早期和后期强度存在显著差异;平均粒径较小的混合骨料早期强度较高,而平均粒径较大者则更利于提高充填体的后期强度。     

冰盖下矩形河道的综合糙率

综合糙率是采用曼宁公式确定河道水位和流量关系的关键参数。在河道冰封期,冰盖的出现增加了流动的阻力,明流条件下确定的综合糙率不再适用,需要重新估算。基于Einstein阻力划分过流断面的原理,冰盖下矩形河道的过水断面可划分为冰盖区、河床区和边壁区。根据总流的连续性方程,在确定各分区糙率系数、水力半径和断面面积的基础上,提出了冰盖下矩形河道综合糙率的计算公式。采用已有的试验水槽测量数据和天然河道实测资料对公式进行了验证,结果表明:公式计算的综合糙率与实测值吻合较好,与Einstein公式和Sabaneev公式相比,计算精度更高;对于冰封水流,宽浅河道采用分区水深代替水力半径进行简化计算的条件有别于明渠水流,在宽深比大于20时,计算结果才满足精度要求。     

不同近岸河床组成情况下岸坡崩塌试验

在弯道水槽中开展6组试验,分别用非黏性土及黏性土填筑河床,研究相同水力作用下近岸河床组成对黏性岸坡崩塌的影响规律。研究发现,在试验给定的岸坡及河床组成情况下,非黏性河床凹冲凸淤且总体表现为淤积,近岸河床及凹岸岸坡冲刷强度大,凸岸附近床面上泥沙掺混较明显;黏性河床及凹岸岸坡均被冲刷,河床主流区冲刷强度比近岸河床及凹岸岸坡大。相较于黏性河床,非黏性河床近凹岸处较易冲刷,水流结构重新调整,凹岸坡脚处水流流速及紊动能可增至2倍左右,环流强度可增至11倍,加速了岸坡崩塌及崩塌体的分解输移;非黏性河床近凹岸坡脚处变形以及凹岸岸坡崩塌量均相对较大,岸坡崩塌强度为河床淤积强度的2~4倍,崩塌物质可充分补给河床的泥沙来源;经水力冲刷后非黏性河床组成情况下形成的河道滩槽高差相对较小,河道横断面相对宽浅。     

基于生态水力学法的金沙电站最小下泄流量计算

最小下泄流量的确定是环境影响评价工作的重点,以金沙水电站为例,采用生态水力学法,在综合评判河段水深、流速、水面宽、湿周率、过水断面面积等水力参数以及水力形态要素的基础上,确定金沙水电站最小下泄流量,以满足下游河道鱼类生产繁衍的必要条件。     

赣南狮吼山硫铁-钨多金属矿床H-O-S同位素组成特征

狮吼山硫铁-钨多金属矿床位于银坑-青塘整装勘查区北部,是赣南地区唯一大型硫铁矿床。磁黄铁矿-黄铁矿(-黄铜矿-白钨矿)矿体赋存于石炭系梓山组上段地层中含铁、含钙层位,主要形成于石英-硫化物阶段。本文通过分析原生矿石矿物中H-O-S同位素组成特征,结合Pb同位素和成矿年代测试结果,探讨成矿流体来源及成矿演化过程。矿石硫化物中δ~(34)S组成特征(-5. 50‰～-0. 20‰,集中于-3. 0‰～0. 0‰)显示,硫源以岩浆硫为主,较宽的变化范围预示成矿流体遭受了叠加和改造作用。δD-δ~(18)O同位素组成主要集中于岩浆水与变质水重叠区域(δD=-74. 4‰～-48. 0‰,δ~(18)O_(H_2O)=3. 76‰～10. 86‰),说明成矿流体以岩浆水和变质水为主,后期有少量的天水混入。综合分析认为,该矿床成矿流体主要来自深部岩浆水,岩浆热液与含钙地层的接触交代作用形成大规模变质流体,再加上少量的天水混入,流体间的不混溶作用使成矿物质在岩体与含钙层位接触部位富集沉淀,形成热液充填交代型矿床。     

川北地区寒武系筇竹寺组钙质结核裂缝充填物特征及指示意义

川北地区寒武系筇竹寺组钙质结核泥页岩中早成岩期钙质结核较发育,结核裂缝中见多期次矿物充填。为揭示钙质结核裂缝形成机理,本次结合岩石学特征及地球化学特征等开展系统研究。川北筇竹寺组钙质结核裂缝中见三~四期矿物充填。第一期微晶方解石表面较脏,阴极发光暗淡,δ13C_(PDB)、δ18O_(PDB)平均值分别为-4.26‰及-7.69‰;第二期为细—中晶粒状方解石充填,阴极发光为橘黄色,流体包裹体均一温度为平均值为86.4℃,δ13C_(PDB)、δ18O_(PDB)平均值分别为-3.15‰及-7.41‰;第三期为粗晶方解石充填阴极发光暗淡,流体包裹体均一温度平均值为96.6℃,δ~(13)C_(_(PDB))、δ~(18)O_(_(PDB))平均值分别为-1.73‰及-10.28‰;第四期为重晶石充填。结合区域构造史—热演化史分析表明,钙质结核裂缝中四期充填物分别指示早期脱水、烃源岩早成熟期生烃、加里东构造运动抬升释压及深埋藏期硫酸盐热还原作用事件。     

柳河盆地中生代充填特征与盆地演化

柳河盆地中生代地层发育有中侏罗统侯家屯组,下白垩统果松组、鹰嘴砬子组、林子头组、下桦皮甸子组和亨通山组。主要岩石类型为碎屑岩、火山碎屑沉积岩、火山碎屑岩和熔岩,沉积相为扇三角洲-湖泊相。根据岩性变化和岩相组合,将下白垩统划分为13个三级层序和8种充填类型。根据盆地构造和层序特征,划分为5个构造发育阶段,分别是中侏罗世初始凹陷阶段、晚侏罗世抬升剥蚀阶段和早白垩世的3个火山喷发-沉降阶段。柳河盆地是一个受走滑张扭-走滑压扭机制控制的走滑伸展盆地。     

水力裂缝沟通天然裂缝活化延伸的机理研究

页岩储层中天然节理、裂缝极为发育,水力压裂产生的水力裂缝可激活天然裂缝,形成复杂的弥散性裂缝缝网,起到增渗、增产的效果;另外,天然裂缝也是页岩气储存的介质,一部分气体以游离态的形式存在于天然裂缝当中。采用数值计算方法研究水力裂缝与天然裂缝的相互作用机理,重点探讨水力裂缝沟通天然裂缝活化延伸形成缝网的机制。计算模型包括单一天然裂缝和3条天然裂缝两种情况,计算变量考虑天然裂缝与水力裂缝的逼近角、主应力差和地层的弹性参数。研究表明:（1）随着逼近角的不同,地层的破裂应力存在一定的差异,逼近角为90°时,地层破裂所需要的临界水压最大,且地层的破裂应力随着主应力差的增大而减小;（2）无论是单一或3条天然裂缝,水力裂缝沟通天然裂缝活化后,分支裂缝的延伸方向基本恢复至与最大水平主应力平行的方向,当逼近角为90°时,裂缝的滑移量最大,激活效果最佳;（3）逼近角为90°时,天然裂缝尖端处容易出现水力裂缝双转向现象,更有利于形成复杂的裂缝网络,并且此时单元破裂数量最大,压裂效果最好;（4）随地层弹性模量的增大或泊松比的减小,激活天然裂缝的临界水压减小,说明储层的弹性属性会影响缝网的形成,在高弹性模量、低泊松比的脆性地层中射孔时会收到较理想的压裂效果。     

页岩压裂影响因素三维模型数值分析

不同影响因素对页岩水力压裂效果有不同的影响。基于三维数值计算模型介绍了水力压裂的典型过程,针对水平最小主应力、页岩的弹性模量和渗透系数对压裂的影响进行了分析。结果表明:随着水平最小主应力的增加,裂缝高度也随之增加;随着页岩的弹性模量增加,裂缝的高度随之降低;随着渗透系数的增加,裂缝高度也随之增加;随着压裂液的黏度系数提高,裂缝的高度降低。     

冲击地压关键层远程区域水力压裂防治技术

针对我国目前冲击地压防治工程人员身处冲击危险区域,无法实现区域先行、超前治理的局面,论文提出了矿井冲击地压关键层远程钻孔水力压裂防治技术。分析了我国冲击地压矿井的地质条件和近几年重大冲击地压灾害的特点,认为华北石炭—二叠系煤田和侏罗系煤田很多冲击地压煤矿煤层上覆地层,普遍发育厚层坚硬的砂岩关键层,能量的释放符合冲击地压形成的“3因素”理论。经论证,关键层脆性强,硬度大,易于压裂,利用水力压裂法解除地应力是合适的;井下长钻孔、地面深孔和地面导斜钻孔的施工技术和钻孔水力压裂技术已成熟,实现远程钻孔水力压裂区域性的防治冲击地压是可行的。工业性试验显示,井下长钻孔顺层分段水力压裂长度可达800 m,水压可达40 MPa,裂缝半径为40 m;地面垂直钻孔分段压裂深度可达3000 m,压裂段高>100 m,压力达80 MPa,裂缝半径为100~200 m;地面导斜钻孔水平顺层段长度达1000 m,压力达80 MPa,裂缝半径为100~150 m;压裂前后煤体应力或支架压力的检测数据对比显示,压裂后的应力较压裂前降低了10 MPa以上,满足区域治理的要求,钻孔远程水力压裂在防治冲击地压上较传统方法具有显著超前优势、区域优势、效率优势、安全优势和环保优势,可以做到冲击地压防治区段的无人化,满足区域先行、超前治理的国家要求。