用伽玛—伽玛测井的低能组分测定煤灰分的可能

伽玛—伽玛测井中的散射伽玛射线低能部分的强度和地层的原子序数有关,因而能用来对煤层的灰分值作原位测量。对8个矿区164个煤样的计算表明,这种用煤层等效原子序数来确定灰分值的方法对煤的变质程度、水分含量变化不敏感,但对灰的元素组成变化,尤其是Fe     

再论煤中大分子基本结构单元演化的拼叠作用

芳构化作用和环缩合作用的传统煤化作用理论具有一定局限性,煤中基本结构单元拼叠作用是高煤级煤演化的特有机理。拼叠作用显著发生的起点位于镜质组最大反射率Ro,max为6．0％附近,大分子化学键的均裂提供了拼叠作用得以实现的微化学环境条件,其实质是一种“动力化学”过程,与氧接芳碳等有关的大量“均裂”是在短暂的煤化阶段中突然出现的,导致“拼叠作用”的显著发生具有“阶跃式”特征,是造成高煤级煤中期到后期阶段大分子基本结构单元急剧增大的根本原因和主要地球化学机理。     

三维脆性破裂的拉应力判据

用线弹性断裂力学对连续介质中三维裂纹(KⅢ≠0)破裂的拉应力断裂准则提出了补充性假说和相应的计算方法（第一主微分面定点法）。对于给定应力强度因子Ki（i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ）的裂纹问题,从理论上给出了初始破裂面完整形式的解析表示或数值计算结果。推导结果是,三维拉张破裂的初始破裂面是以破裂点为顶点的广角锥面,跨在原始裂纹面的前缘,它的外缘为螺旋线,锥面的每一条母线都与过该线的第一主微分面重合。大量的这样的初始破裂面叠错密接,互不相交。推算的结果与已有的三锥破裂实验结果基本符合。把补充后的拉应力判据和最大拉应力理论相比较,发现在应力分量只保留奇异项的情况下,这两种判据是等价的;但如果对应力分量作零阶项修正,则两种判据只在三维(KⅢ≠0)问题中等价,在二维(KⅢ=0)问题中不完全等价。     

高硫酸盐矿山废水的处理方法研究进展

高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO₄ ²⁻作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO₄ ²⁻污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响。结果表明：SO₄ ²⁻在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大10倍,空间变异性增强;闭坑5、10、15 a后,最大水平迁移距离分别为215、414、612 m,最大垂向迁移距离分别达到50、65、70 m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO₄ ²⁻迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO₄ ²⁻浓度变化对扩散系数的敏感度更高。基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了“源头减量−过程阻断−末端治理”的综合防控与治理方案。研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴。

     

面向2035年我国能源发展的思考与建议

富油煤作为一种集煤、油、气为一体的特殊非常规油气资源,通过原位热解可转化为高附加值焦油、可燃气及半焦固体燃料等,具有解决传统煤炭工业发展过程中绿色开发、清洁低碳利用难题的潜力。在减少煤炭开采污染、提高能效利用等方面,为碳达峰碳中和(“双碳”)目标的实现提供了新的解决方案,也为我国寻求油气资源战略依赖突围提供了重要路径参考。然而,目前国内富油煤地下原位热解的研究仅限于少数先导性试验研究,对于富油煤原位热解的地质环境影响研究与全生命周期地质保障技术探索亟待开展。

基于富油煤开发原位热解的地质环境扰动响应特征,重点探讨了富油煤原位热解对热解区岩体变质、覆岩损伤变形、地下水扰动、地表沉降及地表生态环境等方面的影响,总结了富油煤原位热解地质条件评价与过程监测主要内容和测试技术,梳理了富油煤原位热解地质保障面临的挑战。同时,结合理论研究、技术方法、感测装备、传感单元、数据解译、多源信息融合和工程实践等内容认识,提出了构建富油煤原位热解地质保障技术体系的思考。

分析认为,在富油煤原位热解的新型资源转化利用模式条件下,迫切需要研发与之相匹配的地质保障技术,制定完整的开发、设计、施工、评价方法和标准,以规范和引导富油煤热解技术的发展与应用。此外,还需要在充分挖掘和利用富油煤油气资源固有优势的基础上,积极推动富油煤清洁利用技术的研发创新、安全生产标准的提升以及生态环境保护的深度融合,为煤炭工业实现绿色转型和高效可持续发展提供全面的战略对策与保障。

     

构造煤结构与煤层气赋存研究进展

碎软煤的完整原样制取困难,需要加工制成重塑煤体,为了研究不同压制荷载对煤体物性特征的影响,以重塑煤体为研究对象,基于低温液氮的孔隙测试实验和高压容量法的甲烷吸附实验,探讨不同成型荷载而成的重塑煤体的微小孔结构及其吸附特性的差异。结果表明：不同成型荷载压制而成的重塑煤体,其微孔和小孔的孔容随着成型荷载的增大而略微减少,孔比表面积随着成型荷载的增大而略微增加,总孔体积减少和孔比表面积增加的幅度不大;通过分形理论发现无论高压段还是低压段,孔隙结构具有明显的分形特征,且在高压段的分形维数普遍低于低压段,不同荷载压制而成的重塑煤体的分形维数差别不大;等温吸附线均符合第Ⅰ类等温吸附曲线,Langmuir模型适用于描述重塑煤体的等温吸附,成型荷载对煤的吸附常数有一定的影响,其对吸附常数b值的影响大于对a值的影响。研究不同成型荷载下重塑煤体的吸附特性,为不同条件下型煤制作及冷冻取心实验提供参考。     

大倾角煤层分层综采再生顶板破断规律研究

针对大倾角厚软煤层下分层安全综采问题,结合淮南矿区潘北煤矿1212（3）大倾角厚软煤层分层综采下分层工作面地质与工程条件,综合运用基于数字散斑、声发射监测与分布式光纤传感技术的物理模拟试验、基于煤系地层赋存禀赋建模技术的数值模拟试验相结合的研究手段,开展了下分层开采再生顶板破断倾向分区演化、再生岩体变形声发射能量与光纤应变响应规律及应力分布特征研究。结果表明：再生顶板破断由其破断岩块滑移、低中位悬臂梁和高位铰接岩梁断裂组成,双梁破断是引起下分层支架失稳的关键所在。下分层中上部双梁破断声发射能量呈高度聚集且持续时间短,光纤感知低位悬臂梁破断且中上部光纤应变峰值高,下分层中上部是支架与再生顶板稳定性控制的重点区域。下分层下部再生顶板破断岩块充填密实且粒径小,是架间与架前岩块漏冒多发区域。下分层再生顶板中形成高应力组成的应力拱,距采空区高度约30 m,双梁破断主要发生在拱内,拱中岩体破断对支架具有一定的冲垮作用。     

Relocation of shallow earthquakes in southern Alaska using Joint Hypocenter Determination method

A subset of 2660 shallow earthquakes (0–50 km) that occurred from 1988 to 1996 in south central Alaska between 155°W and 145°W and 59°N and 63°N was relocated using the joint hypocenter determination (JHD) method. Both P- and S-wave observations recorded by the regional seismic network were used. Events were relocated in twenty different groups based on their geographic location and depth using two velocity models. As a result of the relocation, the majority of the hypocenters shifted downward, while the epicenter locations did not change significantly. The distribution of the shallow subduction zone earthquakes indicates the existence of two seismically independent blocks, with one block occupying the northeastern part and the other occupying the central and western parts of the study area. The boundary between the blocks is marked by a 15 to 20 km wide seismicity gap to the southeast of 149.5°W and 62°N. The analysis of the fault plane solutions for shallow subduction zone earthquakes shows that an overwhelming majority of the solutions represent normal, oblique-normal or strike-slip faulting with predominant WNW-ESE orientation of T-axes. This indicates a down-dip extensional regime for the subducting slab at shallow depths. Very few earthquakes yielded fault plane solutions consistent with thrusting on a contact zone between the overriding and subducting plates. This result may be an indication that currently either the strain energy is not released at the contact zone or it is associated with aseismic motion.     

Orion: A 1–5 Micron Focal Plane for the 21st Century

The Orion program is a project to develop a 2K × 2K infrared focal plane using InSb p-on-n diodes for detectors. It is the natural follow-up to the successful Aladdin 1K × 1K program started in the early 90's. The work is being done at the Raytheon Infrared Operations Division (RIO, previously known as the Santa Barbara Research Center) by many of the same people who created the Aladdin focal plane. The design is very similar to the successful Aladdin design with the addition of reference pixels, whole array readout (no quadrants), two-adjacent-side buttability, and a packaging design that includes going directly to the ultimate focal plane size of 4K × 4K. So far we have successfully made a limited number of hybrid modules with InSb detectors. In this paper we will describe the design features and test data taken from some of these devices. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.