基于矿井物理模型构建的煤岩体相似材料物性参数分析

为研究煤岩层地质异常体的地球物理响应特征,本文基于矿井工作面煤岩层结构,构建煤岩隐蔽致灾异常体实体物理模型,并进行相似材料模拟实验。通过均质设计和正交设计方法,用煤粉、砂子和水泥对山西某矿区的煤层、顶板、底板、陷落柱和断层的相似材料配比及其波速、电阻率、介电常数等物性参数进行了实验测试。研究结果表明材料对物性参数的影响规律如下:相比于煤粉和砂的含量,水泥含量是影响波速的主要因素;介电常数与电阻率受材料含水性的影响较高,含水率越高电阻率及介电常数呈降低趋势,实验测得的地质结构物性参数响应特征与其实际地球物理响应规律基本一致。实验数据、煤岩样和原位探测结果对比分析可知,各地质结构单元的最佳充填配比如下:煤层配比选用煤粉、砂和水泥含量为61.11%、11.11%和27.78%;顶板选择砂胶比2:1,石膏水泥比2∶8;底板选择砂胶比3:1,石膏水泥比4:6;断层选用砂75%、石膏10%、水泥15%;陷落柱选用砂66.7%、石膏6.67%、水泥26.6%。本次重点研究了各种地质构造物理模型的材料配比及其物理性质,可为后续模型构建提供数据支撑,对地球物理方法的应用及技术示范提供了良好的实验平台。

高密度电阻率法探测顶管注浆加固质量

将高密度电阻率法应用于湘潭市某水源改迁工程加固注浆密实度检测,根据数据处理及图像判译,确定异常地层;结合勘探成果,检测出存在地下水富集区,并进行开挖验证。实际结果证明了高密度电阻率法在顶管灌注密实度检测方面具有非常好的探测效果,其低阻异常区与含水不密实区域对应。

煤层不同地质结构相似材料配比实验研究

为研究煤岩层与隐蔽地质异常体地球物理响应特征,本文基于矿井工作面煤岩层结构设计,构建煤岩隐蔽致灾异常体实体1∶1大型物理模型进行模拟实验。采用煤粉、砂石、水泥等材料通过正交试验方法对新元矿的煤层、顶底板、陷落柱和断层等进行相似材料配比与制作工艺实验以及物性参数实验测试,并将获得的波速、电阻率、介电常数等物性参数实验数据与原煤样及现场综合探测结果对比分析,最终确定物理模型各地质构造单元的最优施工配比;煤层模拟选用煤粉、砂和水泥含量分别为55%、10%和25%;顶板选择砂胶比为3,石膏水泥比为2∶8的配比;底板选择砂胶比为2.5,石膏水泥比为3∶7的配比;陷落柱选用砂57.5%、煤10%、石膏4.5%、水泥18%的实验配比。研究结果为实验室矿井探测装备技术实验平台建设提供数据支撑。

天然电场选频法的浅层地下水勘探效果与异常分析

通过实践应用、理论推导和模拟计算,说明天然电场选频法在浅层地下水勘探中的有效性,并分析其异常形成过程中起主要作用的天然一次场场源分量。将选频法应用于广西农村找水打井项目中,依据其勘探成果共钻井131口,出水量大于1 m3/h的井共114口,约占钻井总量的87%。实践表明选频法在浅层地下水勘探中是实用可行的。在实践应用和以往研究成果的基础上,设计均匀半空间内球形充水岩溶的简单模型,以便解析求解并计算分析地表主剖面上二次电场的大小;计算结果表明,水平交变磁场产生的二次电场是一个相对高电位异常,而水平交变电场才产生相对低电位异常,由此推断天然电场选频法在地下水勘探中异常的形成主要是由于地下天然交变电场分量作用的结果。

湿热地区城市道路塌陷特征及致灾因子分析

随着城市地下空间大力开发,城市道路塌陷灾害频发,对行车和行人安全甚至地面建筑构成严重威胁,越来越受到社会各界的关注。本文根据近5年我国东南地区5个城市125起道路塌陷的典型案例,分析了湿热地区城市道路塌陷的时空分布特征及致灾因子,提出致灾因子包括地下空洞形成因子和道路塌陷诱发因子,指出土质、地下水和地下工程是最主要的地下空洞形成因子,其中浅层地下水、重复车辆荷载是城市道路塌陷的主要诱发因子,在预防和治理时应充分考虑这两个因子。