检索结果-南通市图书馆

鄂尔多斯盆地东胜煤田侏罗系煤中元素地球化学特征及其古环境意义

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地质学报 2024年第8期98卷 2409-2423页

作者：李美芬马丹李磊韩智蒋恒宇崔曦李瑶李佳鑫邱旺王树斌太原理工大学地球科学与测绘工程学院山西太原030024 煤科学教育部重点实验室山西太原030024 内蒙古煤炭地质勘查(集团)地质勘查公司内蒙古呼和浩特010010

本文以鄂尔多斯盆地东胜煤田塔然高勒矿区锡尼布拉格勘查区6-5号钻孔延安组煤为研究对象,在工业分析和元素分析的基础上,采用X射线荧光光谱仪(XRF)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了煤中常量元素及微量元素含量,对煤中元素的富集... 详细信息

本文以鄂尔多斯盆地东胜煤田塔然高勒矿区锡尼布拉格勘查区6-5号钻孔延安组煤为研究对象,在工业分析和元素分析的基础上,采用X射线荧光光谱仪(XRF)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了煤中常量元素及微量元素含量,对煤中元素的富集程度进行了分析,并利用煤相参数和地球化学参数对延安组不同煤层的沉积古环境进行了重建。结果表明:不同煤层样品以低水分含量、(特)低灰分产率、特低硫含量和中高挥发分产率为特征,煤中硫以有机硫为主;不同煤层煤中常量元素均以SiO_(2)和Al_(2)O_(3)为主,其次为CaO、Fe_(2)O_(3)和Na_(2)O;煤中微量元素富集程度不同,3#煤中富集Cr、Zr、Nb、Ta和Th,轻度富集V、Cu、Zn、Ga、Y、Ba、Yb、Hf、W、Pb和U,4#煤中富集Sb,轻度富集Ba、Be、Co,5#煤中轻度富集Be和Co,6#煤中轻度富集Cr和V;稀土元素结果表明,3#煤和6#煤以重稀土富集型为特征,4#煤和5#煤以中/重稀土富集型为特征,不同煤层均存在Eu正异常现象;不同煤层煤岩显微组分均以惰质组为主,其中4#煤中惰质组含量最低;各煤层沉积水体均为氧化环境占主导,其中3#、5#及6#煤形成于酸性、富氧—次富氧、水动力较弱的干燥森林沼泽相,而4#煤形成于酸性、富氧—次富氧、水动力较弱的干燥森林沼泽相与碱性、缺氧—极贫氧环境、水体环境波动较大的潮湿森林沼泽相,这两种环境交替出现。

关键词：鄂尔多斯盆地侏罗系延安组地球化学古环境

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蒙陕接壤区煤层顶板涌水水源智能判别方法

煤田地质与勘探 2024年第4期52卷 76-88页

作者：王皓孙钧青曾一凡尚宏波王甜甜乔伟煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077 中国矿业大学(北京)国家煤矿水害防治工程技术研究中心北京100083

蒙陕接壤区煤炭高强度开采诱发的煤层顶板水害问题日益凸显,高效智能地判别煤层顶板涌水水源是顶板水害防治的关键。以蒙陕接壤区3个典型矿井为研究对象,将无机指标K^(+)+Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、... 详细信息

蒙陕接壤区煤炭高强度开采诱发的煤层顶板水害问题日益凸显,高效智能地判别煤层顶板涌水水源是顶板水害防治的关键。以蒙陕接壤区3个典型矿井为研究对象,将无机指标K^(+)+Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、TDS和有机指标UV_(254)、TOC、溶解性有机质(DOM)的荧光光谱作为判别指标,利用主成分分析法(PCA)对80组地下水水样数据进行主成分提取,提出一种人工鱼群算法(AFSA)改进随机森林(RF)的PCA-AFSA-RF顶板涌水水源智能判别方法。首先,建立PCA-RF判别模型,其准确率(A_(c))、精确率(P_(r))、召回率(R_(c))和F-measure指数(f_(1))分别达到了83.00%、83.17%、80.42%和79.57%;其次,通过AFSA对PCA-RF判别模型中决策树数目、树深和内部节点分裂所需的最小样本数进行寻优,在AFSA中引入遗传机制以避免陷入局部最优,建立基于PCA-AFSA-RF的煤层顶板涌水水源智能判别模型,该模型A_(c)、P_(r)、R_(c)、f_(1)分别达到92.18%、91.11%、87.58%和88.82%,较PCA-RF分别提高9.18%、7.94%、7.16%和9.25%,回代准确率达到97.50%;最后,利用该模型对12个矿井水水样进行判别,结果与现场实际相一致,表明AFSA改进后的PCA-RF模型具有更好的准确性和泛化能力。研究结果可为煤层顶板涌水水源的准确判别提供新方法。

关键词：蒙陕接壤区顶板涌水无机-有机指标机器学习智能判别

不同加载速率下矸石胶结充填体破坏规律细观研究

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煤矿安全 2024年第7期55卷 154-160页

作者：吴晓宇周豪吴晓伟朱油雷许杰山西大同大学煤炭工程学院山西大同037009 晋能控股煤业集团永定庄煤业有限责任公司山西大同037000 贵州省六盘水市水城区能源局贵州六盘水553600 中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054

基于室内单轴压缩试验,使用颗粒流软件建立了数值模型并标定微观参数,研究了不同加载速率下矸石胶结充填体试样的应力应变曲线规律、微裂纹数量、破坏过程以及微观位移场变化规律。结果表明:随着加载速率的不断增大,试样的峰值强度及弹... 详细信息

基于室内单轴压缩试验,使用颗粒流软件建立了数值模型并标定微观参数,研究了不同加载速率下矸石胶结充填体试样的应力应变曲线规律、微裂纹数量、破坏过程以及微观位移场变化规律。结果表明:随着加载速率的不断增大,试样的峰值强度及弹性模量均不断增加;试样生成的微裂纹数量与加载速率成正比,微裂纹-应变曲线分为裂纹未萌生、裂纹快速增长、裂纹数量稳定3个阶段;试样的破坏过程分为压缩密实、弹性变形、塑性破坏以及残余变形4个阶段;试样微裂纹两侧颗粒发生不同形式的组合破坏,包括拉伸破坏、剪切破坏以及拉伸和剪切共同作用的混合破坏。

关键词：矸石胶结充填体颗粒流软件加载速率破坏规律围岩稳定

基于围压因素的分级应力扰动下砂岩损伤破裂特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第3期43卷 542-555页

作者：杨圣奇杨景孙博文刘广建中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 绍兴文理学院浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室浙江绍兴312099

受制于采掘活动的频繁应力扰动,地下工程围岩的稳定性问题日渐突出,严重制约了地下矿产资源的安全高效开采。为了探究不同埋深下岩体在应力扰动过程中的损伤破裂机制,以常规三轴试验为基础,开展4组围压下的分级应力扰动室内试验,基于力... 详细信息

受制于采掘活动的频繁应力扰动,地下工程围岩的稳定性问题日渐突出,严重制约了地下矿产资源的安全高效开采。为了探究不同埋深下岩体在应力扰动过程中的损伤破裂机制,以常规三轴试验为基础,开展4组围压下的分级应力扰动室内试验,基于力学分析、声发射分阶段定位及损伤评价指标演化特征,确定分级应力扰动下岩石力学的损伤劣化规律及细观裂纹发育特征,建立岩石损伤状态—微观裂纹发育特征—损伤评价指标变化三者之间的关联。结果表明:(1)分级应力扰动下,岩石峰值强度和峰值轴向应变随围压升高逐渐增大。应力扰动各阶段轴向应变增量均呈现初期小幅波动,中期缓慢增加,后期快速增加的趋势;平均弹性模量呈现初期小幅波动后快速降低的趋势。(2)围压通过限制裂纹扩展降低岩石损伤累积速率,高围压下岩石能承受更多级应力扰动,且恒压阶段蠕变特征更明显。(3)加载前期,岩石内部裂纹发育仅在既有损伤区域的重复压密破坏和临近区域少量微裂纹的发育,扰动后期随着轴力的升高会使得围压限制作用减弱造成裂纹快速扩展。(4)岩石内部在加载不同阶段微裂纹发育的数量、尺度的变化能有效的体现在声发射b值和ΔF值,与岩石损伤程度耦合度较高,可用来定量评估岩石损伤状态。研究结果可为工程岩体的围岩稳定和损伤评估提供一定的指导和借鉴。

关键词：岩石力学应力扰动力学特征裂纹发育声发射损伤指标

西部矿区采动损害及减损开采的地质保障技术框架体系

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煤田地质与勘探 2024年

作者：王双明孙强耿济世袁士豪谷超杨多兴牛超路拓郭晨张唤兰黄海鱼师庆民陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室西安科技大学地质与环境学院西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院应急管理部国家自然灾害防治研究院中煤能源研究院有限责任公司

【目的】煤炭在我国的主体能源地位短期内难以发生改变，是我国能源发展的兜底保障。煤炭资源大规模、高强度的开采损害煤矿区地质环境，同时导致突水、冲击地压等灾害。【方法】围绕煤矿安全高效开采面临的地质环境损害预测预警难和减... 详细信息

【目的】煤炭在我国的主体能源地位短期内难以发生改变，是我国能源发展的兜底保障。煤炭资源大规模、高强度的开采损害煤矿区地质环境，同时导致突水、冲击地压等灾害。【方法】围绕煤矿安全高效开采面临的地质环境损害预测预警难和减损开采保障压力大等难题，基于煤炭采动损害预测与减损地质保障多学科交叉特点，突出地质条件的控灾机理和采动致灾模式，强调煤炭开采模式与地质结构演化全时空多场响应，分析采动效应下地质条件物质场、能量场、信息场的耦合机制，厘清损害模式和预警信息关键参量的映射关系，形成安全高效开采的地质保障策略和减损控灾工程技术体系。【结果和结论】研究思路为“孕灾环境→损害机制→过程响应→损害预测→防灾减损”，技术路线是“煤矿开采地质环境条件→地质结构演化规律及损害模式→多物理场演化全时空信息响应→损害监测及预测预警→减损保障工程技术”。核心内容包括：(1)剖析地质条件与致灾地质体的空间关系和成因联系，构建高精度的三维地质力学模型，阐明地质结构、开采条件和损害模式的映射关系，建立主控要素的特征参量数据库；(2)构建采动效应下的工程地质力学模型，研究开采方式、空间布局、采动速率等影响下地质条件结构时空演化特征和损害机制，提出考虑地质体关键结构破坏演化规律的损害模式判识方法；(3)获取采动过程地质结构演化背景下的全时空多源信息响应，提出主控参量作用下的损害模式识别标准，进而厘清裂隙场、应力场、渗流场与地球物理场信息参量的镜像关系，建立基于地质条件物质场、能量场和信息场耦合响应的全时空信息映射模型；(4)构建地面-钻孔-井下的全空间、多方位、主被动的一体化多源监测体系，提出煤矿采动损害预测模型和预报方法；(5)构建基于损害源、损害模式、损害动力、损害通道剖析以及减损技术与效果评价于一体的减损控灾体系，追求煤炭安全开采与地质环境保护协调发展，破解资源开发与地质环境制约之间的矛盾，为煤矿安全高效开采和防灾减损提供地质、力学、物理基础的科学依据。

关键词：地质保障地质损害减损开采多场信息响应损害模式图谱减损控灾技术

考虑不确定性的隧道工程稳定性分析与可靠性优化设计

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安全与环境工程 2024年第3期31卷 103-109页

作者：梁志强郑民总李剑朱尚明中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明650041 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 湖北省交通规划设计院股份有限公司湖北武汉430051

不确定性是岩石工程的一个重要特性,对岩石工程的稳定分析、设计与安全施工具有重要影响,而传统的确定性分析与优化设计方法不能考虑岩石工程的不确定性。针对隧道工程中的不确定性,将可靠性理论、实验设计、数值模拟与响应面等方法有... 详细信息

不确定性是岩石工程的一个重要特性,对岩石工程的稳定分析、设计与安全施工具有重要影响,而传统的确定性分析与优化设计方法不能考虑岩石工程的不确定性。针对隧道工程中的不确定性,将可靠性理论、实验设计、数值模拟与响应面等方法有机结合,提出一种考虑不确定性的隧道工程稳定性分析与可靠性优化设计方法。该方法通过建立考虑不确定性的隧道工程稳定性分析模型,在此基础上结合可靠性优化设计,建立了考虑不确定性的隧道工程优化设计方法,并将提出的方法结合隧道工程算例进行了分析。结果表明,该方法对隧道工程设计、稳定性分析以及风险分析具有显著指导意义,为隧道工程的不确定性分析提供了一条有效的途径。

关键词：隧道工程不确定性稳定性分析可靠性优化设计

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煤层底板含水层区域注浆改造浆液扩散范围现场示踪试验

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2045-2056页

作者：郭艳桂和荣洪荒陈永青孙晓宇胡荣杰郭祥东赵群戴亚男余浩李俊孙亮高川国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院) 安徽宿州234000 安徽省皖北煤电集团有限责任公司安徽宿州234000 天地科技股份有限公司北京100000 中国科学技术大学地球与空间学院安徽合肥230000

近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“... 详细信息

近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“水平分支孔”孔间距设计问题,一直备受学界和业界的广泛关注。皖北矿区底板区域注浆工程量大,特别是深部资源开采,将有数十亿元的注浆工程,有必要查清浆液扩散范围真实数据。为此,以皖北矿区恒源煤矿为研究基地,依托Ⅱ63采区底板区域治理工程,设计并实施浆液扩散范围示踪试验,在中间的水平分支孔(Z8-7)投放荧光剂(示踪剂),在两侧的水平分支孔(Z8-6、Z8-8)以及交叉分支检测孔(Z8JC)取岩屑样鉴别荧光水泥,以获得浆液扩散范围,进而在浆液扩散影响因素分析基础上,构建恒源煤矿底板区域注浆治理浆液扩散范围计算公式。结果表明:①综合岩屑现场及室内鉴别结果分析,获得恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围为38.3~44.0 m,且水泥分布密集区在水平分支孔浆液扩散范围30 m以内,该区域内注浆效果最佳。②通过现场岩屑快速鉴别与室内岩屑精准鉴别,取得的浆液扩散范围基本一致,证明了荧光示踪浆液扩散范围的有效性。③通过对比分析,认为在计算参数、边界约束等符合实际注浆工况条件下,浆液扩散范围理论计算和数值模拟结果,与现场示踪试验实测结果较为接近。④利用示踪试验过程中的压水试验及注浆参数、钻遇构造及水文地质响应等数据,考虑重力、构造、地下水径流等因素影响,借助SPSS非线性拟合软件,得到恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围计算公式。⑤基于恒源煤矿受注层实际地质、水文地质条件,利用拟合的浆液扩散范围计算公式得出Ⅱ63采区Z8场地浆液扩散范围为37.8~42.9 m,与浆液扩散范围示踪试验实测结果相近,计算公式可在类似条件下推广应用。本次煤矿底板区域注浆浆液扩散范围现场示踪工程试验,不仅取得了浆液扩散范围的真实数据,而且阐明了浆液扩散与多种地质、水文地质因素之间的内在联系,揭示了超深、超长定向钻注浆浆液扩散机理,构建了浆液扩散范围计算公式,为类似条件下底板区域治理工程水平分支孔孔间距的合理设计提供了参考依据。

关键词：底板区域治理浆液扩散范围示踪试验浆液扩散计算公式皖北矿区恒源煤矿

鄂尔多斯盆地东缘临兴东区杨家坡区块煤层气井产能特征及主控因素

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现代地质 2024年

作者：闫涛滔邓志宇吴鹏高国森常锁亮付鑫宇孟艳军刘彦飞中国地质大学(北京)能源学院太原理工大学矿业工程学院中联煤层气有限责任公司

煤层气井产能特征及其主控因素分析是提高煤层气资源动用率和实现经济高效开发的重要保障。通过综合分析鄂尔多斯盆地东缘杨家坡区块地质资料和气井生产数据，对区域煤层气井产气特征、典型井排采动态变化规律和产能影响因素进行解剖。... 详细信息

煤层气井产能特征及其主控因素分析是提高煤层气资源动用率和实现经济高效开发的重要保障。通过综合分析鄂尔多斯盆地东缘杨家坡区块地质资料和气井生产数据，对区域煤层气井产气特征、典型井排采动态变化规律和产能影响因素进行解剖。提出单位液面降幅产气量、液面降幅比等参数以提高气井产能评价的合理性和准确性，并结合灰色关联分析方法确定了杨家坡区块煤层气井产能主控因素。研究结果表明：杨家坡区块煤层气井产气量呈现非均质分布特征，稳产气量为552～1744m3/d。基于生产井产气特征，可将见气井排采阶段划分为低产气、产量上升和稳定产气3个阶段。煤层气井产能主控因素主要为地质因素，包括煤储层解吸特征和水文地质条件。提出了“高解吸指数—弱水动力”区域煤层气富集高产模式，该模式表明寻找高解吸指数伴有弱水动力条件下的产能潜力区是实现杨家坡区块煤层气产能高效建设的关键。相关认识及关键参数对本区乃至其他煤层气区块井位选择及资源高效开发有重要的指示和借鉴意义。

关键词：煤层气排采特征产能影响因素灰色关联分析杨家坡区块

不同围压卸荷速率下砂岩力学特性数值试验研究

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采矿与安全工程学报 2024年第3期41卷 597-610页

作者：张健郭亮亮涂坤山西省地质调查院有限公司山西太原030006 太原理工大学水利科学与工程学院山西太原030024 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 国家煤矿水害防治工程技术研究中心北京100083

现有关于岩石试件在卸围压条件下力学特性的研究成果,无法完全排除试件离散性及受载过程中应力路径变化对试验结果的影响。利用离散元法开展均质试件在恒定轴压与4种围压卸荷速率下的数值试验研究,对比、分析其宏观与细观力学特性及能... 详细信息

现有关于岩石试件在卸围压条件下力学特性的研究成果,无法完全排除试件离散性及受载过程中应力路径变化对试验结果的影响。利用离散元法开展均质试件在恒定轴压与4种围压卸荷速率下的数值试验研究,对比、分析其宏观与细观力学特性及能量演化规律。结果表明:随着围压卸荷速率的降低,试件极限承载强度不断提高,试验过程中逐步出现轴压和围压的跌落与反弹,反映了试件经历多阶段突发式渐进破坏过程,由局部破裂不断积累导致试件向失稳方向发展。卸荷过程中,试件张拉破裂增长速率大于剪切破裂,以张拉破坏为主。4种条件下,随着形成每条裂纹的声发射事件数增加,总体震级波动范围逐渐减小,整体震级逐渐增大。随着卸荷速率的减小,能量密度出现明显的台阶式上升特征,卸荷过程中试件突发性破裂程度逐渐提高。相对高速卸荷以近似线性方式使试件短时间内能量密度迅速变化,相对低速卸荷条件下的试件则有相对充足的时间以阶梯状增加方式改变能量密度。本研究可为卸围压条件下岩石破坏失稳机制分析提供理论和工程参考。

关键词：数值试验围压卸荷速率力学特性砂岩离散元法