凉城县十三号—红旗沟石材矿开采过程中对地质环境的破坏与防治

作者长期从事矿产资源开发与地质环境管理工作,本文论述了凉城县十三号—红旗沟一带密集数十家矿山开采,对矿区土地植被资源、地形地貌的破坏和地质灾害危险性,给地质环境造成的破坏和影响。提出了恢复治理的措施与方法。凉城县十三号—红旗沟一带有数十条西北向雁行式密集分布的辉绿岩矿脉,自上世纪80年代以来有数十家矿山在开采。采坑边坡陡立,大量废石堆积在山坡、沟谷中,使矿区的土地植被资源、地形地貌遭受严重破坏,水土流失严重,潜在地质灾害危险,给地质环境带来严重的负面影响。     

回采工作面地质构造精细化综合探测技术研究与应用

小型地质构造是造成煤与瓦斯突出事故的主要因素,小构造的精准探测是亟需解决的关键问题。煤岩界面高精度探测是查明小构造,实现透明工作面的基础。声波远探测技术具有探测范围大、分辨率高、可成像等优点,能够实现对煤岩界面的精准识别。为此,提出了基于穿层钻孔声波远探测的煤岩界面探测技术,通过在井下穿层钻孔内布置声波远探测仪,采集孔周煤岩分界面产生的阵列波形,并利用反射波信息反演获得煤岩界面成像图,进一步结合钻孔群,实现工作面的整体勘察。首先,利用COMSOL Multiphysics软件构建出煤系单极远探测数值模型;然后通过模型正演分析全波信号与波场快照的全时空变化规律;最后对远探测声波数据进行反演实现煤岩界面的偏移成像。正演结果表明：模型中煤层的纵波波速比顶底板岩层慢1.2 km/s左右,声波在煤层中传播时能量衰减得更快,同时声波穿过煤岩界面时会出现主频的漂移;当测点趋近于仪器从底板岩层向煤层过渡的位置时,直达波的变化特征为幅度的骤降与声时的增大,而界面反射波的特征为时间−深度域中倾斜同相轴的斜率改变。对采集到的波形数据进行滤波、波场分离、反射波增强、偏移成像四个步骤完成模型反演,成像结果与原始模型相似度高,煤岩界面倾角误差0.6°、煤厚误差0.212 m,穿层钻孔远探测声波有限元方法可以有效地反演出煤岩界面的位置和形态特征。该研究可为声波远探测技术应用于穿层钻孔煤岩界面识别提供基础理论支撑。

     

煤层陷落柱高分辨率地震探测技术

在华北、华东及西北地区近20多个煤田的石炭二叠系中，普遍存在着因煤系地层基底厚层灰岩古岩溶塌陷形成的煤层陷落柱，尤以山西省西山及汾河沿岸的煤田、河北省太行山中段的煤田更为普遍。煤层陷落柱发育形态分为圆锥形、筒形、斜塔形、不规则形等特点，应用高分辩地震勘探技术，根据陷落柱发育区反射波同相轴中断、扭曲、能量变弱、连续性变差、分叉合并或圈闭、产状突变等特征，可有效地探测其空间位置及形态。     

广东省硇洲岛海水入侵研究

通过对硇洲岛海水入侵的地质条件、人为因素等研究分析,查明了海水入侵范围及危害现状,并对海水入侵内在因素及外部原因进行初步研究探讨。提出遏制硇洲岛海水入侵的对策措施,以期减少滨海地区发生海水入侵等环境地质问题。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987111000752

A series of environmentalegeological problems have been caused by over-exploitation of deep groundwater (i.e., confined aquifer water) in the North China Plain. In order to better understand the status of deep groundwater over-exploitation and the resultant environmentalegeological problems on a regional scale, the over-exploitation of groundwater has been assessed by way of the groundwater exploitation potential coefficient (i.e., the ratio of exploitable amount of deep groundwater to current exploitation), cumulative land subsidence, and long-term average lowering rate of the groundwater table. There is a good correlation among the results calculated by the different methods. On a regional scale, deep groundwater has been over-exploited and there is no further exploitation potential under the current conditions. The groundwater exploitation degree index takes the exploitation in 2003 as the reference for the calculations, so the results mainly reflect the degree of current groundwater exploitation. The results of over-exploitation of deep groundwater obtained by land subsidence data and long-term average rate of depression of the water table mainly reflect environmentalegeological problems caused by exploitation of deep groundwater.     

二00八年十大科技进展浅层低渗透性含水层水平井开采技术研究与示范（一）

通过浅层低渗透性含水层水平盲井钻进与成井技术的研究,建立了钻孔轨迹设计、导向孔钻进、钻孔轨迹测量与控制、钻孔扩孔施工等水平盲井钻进技术体系和井管安装、填砾、止水封闭、洗井、抽水等水平盲井成井工艺体系。开发出了沿导向杆推进和在冲洗管内推进的井管安装方法。     

碎软煤层顶板梳状长钻孔水力压裂区域瓦斯高效抽采模式

瓦斯区域超前治理是实现煤矿安全、高效及智能化开采的重要保障,针对碎软煤层区域瓦斯高效抽采难题,以陕西韩城矿区3号煤层为研究对象,提出井下煤层顶板梳状长钻孔水力压裂区域瓦斯抽采模式。采用理论分析、数值模拟和现场试验等多手段相结合的方法,验证模式适用性,阐明紧邻煤层顶板梳状钻孔压裂裂缝延展规律、抽采机理和压裂曲线特征,进而建立适用于500 m孔深的集地质条件动态分析、分段水力压裂、封隔器遇阻解卡和压裂范围连续探查于一体的顶板梳状长钻孔裸眼分段水力压裂关键技术体系,实现煤层顶板梳状钻孔主孔轨迹距离煤层5 m左右、多段均匀压裂、压裂范围全孔监测和孔内事故高效处理。以此为基础,在韩城桑树坪二号井开展2孔次的工程实践：压裂主孔深度588 m、距3号煤层2 m左右,单孔压裂6段,压裂范围探查深度381 m、压裂影响半径20 m以上;压裂后,钻孔抽采瓦斯平均体积分数40%以上、瓦斯抽采量1 m3/min以上,抽采效果是常规钻孔的4倍,120 d瓦斯抽采有效半径可达9 m,实现了碎软煤层瓦斯区域高效抽采。并提出了适用于碎软煤层大区域瓦斯抽采以及高瓦斯压力碎软强突煤层远程区域抽采卸压等规模化应用技术思路。     

兖州矿区山西组 3煤层中微量元素的特征分析

通过对兖州矿区山西组3煤层21个样品中全硫、硫化物硫、有机硫和具有环境意义的微量元素Cu、Pb、Zn、As、U、Th含量的测试，分析了微量元素在研究区煤层垂直方向上的变化特征及主要形成原因，并发现煤层中所选的微量元素、硫化物琉及全硫在煤层顶、底或煤层夹矸样品中含量相对较高。微量元素与硫化物硫、全硫的相关系数表明，所研究的微量元素与硫化物硫和全硫有明显的正相关关系，而且研究区3煤层中全硫的含量取决于硫化物硫的含量。同时还研究了原煤中微量元素的含量与灰产率的关系，并将研究区微量元素同世界和中国同类煤中的微量元素的含量进行了比较。