露天矿顺倾软岩边坡内排追踪压帮治理工程——以贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮为例

软岩露天煤矿实现安全高效开采的重点是边坡稳定。为解决露天矿顺倾软岩边坡稳定性治理难题,在分析边坡稳定性主控因素的基础上,提出了露天矿顺倾软岩边坡内排追踪压帮治理工程。以贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮为工程背景,兼顾采场与内排土场边坡稳定性,采用极限平衡法和数值模拟相结合的手段,设计了采场边坡的空间形态,提出了采场与内排土场边坡协同治理方案,可最大限度地安全回收边坡压覆煤炭资源。研究结果表明:弱层暴露长度是露天矿顺倾软岩边坡稳定性的主控因素,控制采场与内排土场间的追踪距离是改善边坡稳定性的有效途径;随着追踪距离的增加,边坡破坏模式从以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层-剪出滑动逐渐过渡为以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层滑动,边坡稳定性逐渐下降;内排土场及其与采场构成的复合边坡稳定性随破坏底板弱层回填岩石范围的增大呈指数函数规律提高;贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮浅部边坡留设40 m运输平盘、15 m保安平盘,底帮深部边坡角29°,追踪距离控制在50 m之内时可满足安全要求;内排土场基底弱层完全破坏并回填岩石倾向长度60 m时可满足安全要求。研究成果为软岩露天煤矿边坡稳定性治理提供了新思路。

露天煤矿顺倾软岩复合边坡失稳机理

为研究露天煤矿顺倾软岩复合边坡失稳机理,采用3Dmine-Rhino-FLAC^(3D)耦合建模,分析了同时受到采场开挖卸载与排土场堆叠加载双重效应的顺倾软岩复合边坡的稳定性。研究结果表明:顺倾软岩复合边坡随采场开挖和排土场堆叠滑坡类型由推动式转为牵引式,滑坡模式由以第三系黏土层为底界面逐渐过渡到以弱层为底界面的切层-顺层滑动;顺倾软岩复合边坡稳定性系数与采场开挖和排土场堆叠近似呈负相关的线性关系。研究结论可为类似边坡的工程设计、治理及滑坡预测预报提供技术参考。

露天矿端帮开采支撑煤柱失稳判据研究

为探究露天矿端帮开采支撑煤柱失稳判据与支撑煤柱合理留设,实现露天矿端帮边坡与支撑煤柱最优形态参数设计,应用Winkler弹性地基理论,构建露天矿端帮开采下顶板-支撑煤柱力学承载模型,推导出顶板竖向位移及支撑煤柱竖向应力理论公式,并采用数值模拟方法验证理论计算结果,根据支撑煤柱安全系数要求,结合Wilson煤柱极限强度理论,建立露天矿端帮开采支撑煤柱失稳判据,从理论上揭示出露天矿端帮边坡与支撑煤柱形态参数对支撑煤柱安全系数的影响特征。研究结果表明:支撑煤柱安全系数与采深、边坡角及边坡高度呈负相关指数函数;与留设支撑煤柱总宽度呈正相关线性函数,顶板竖向位移及支撑煤柱竖向应力的理论计算曲线呈马鞍形分布,理论计算与数值模拟结果基本一致,证明理论计算具备一定的合理性与准确性。

黄土沟壑基底排土场滑坡的空间演化机制

外排土场是露天采矿的必然产物。由于特殊的地形地貌,我国中西部的一些露天煤矿将排土场建立在沟壑发育的黄土基底上,形成了基底软弱、形态极其复杂的黄土沟壑基底排土场,其稳定性将成为影响露天煤矿安全高效生产的重要因素。因此,为揭示黄土沟壑基底排土场变形破坏的空间演化规律,以准能公司黑岱沟排土场为工程背景,基于断续结构面理论和强度折减理论,并考虑起伏结构面的啃断与爬坡效应,分析了黄土沟壑基底和排土场的破坏机理;采用FLAC^(3D)数值模拟手段,研究了排土场变形破坏的空间演化过程,并通过分析黄土沟壑基底排土场和各剖面的最大位移云图及临界失稳时变形区位置,确定了黄土沟壑基底排土场的滑坡模式及滑坡区域。研究结果表明,黄土沟壑基底面可视为一起伏无充填结构面,在排土场载荷与剪切作用下会形成啃断与爬坡效应,即排土场将发生剪断部分凸起的非规则曲面滑坡;黑岱沟排土场易在排弃物载荷作用与沟壑基底形态的双重影响下,边坡上部岩体先发生变形,并挤压中、下部岩体发生变形,位于南北中轴线两侧的变形区向北部坡底扩展,形成类椭球形变形区,最终演化成推动式滑坡。研究结果可为黑岱沟排土场滑坡预警和边坡治理提供技术参考,为类似排土场边坡稳定性研究提供借鉴。

露天煤矿顺倾软岩边坡形态“三段式”优化研究

针对露天煤矿顺倾软岩边坡空间形态问题,从控制边坡稳定性角度出发,在分析地层岩性差异以及弱层层位的基础上,结合采场深部横采内排追踪压帮的三维效应,突破传统等分平盘线性边坡设计方法,将边坡划分为3段,提出了顺倾软岩边坡形态“三段式”优化设计方法;以扎哈淖尔露天煤矿煤岩破碎站区段南帮边坡为工程背景,基于极限平衡理论与数值模拟相结合的方法,分析了南帮边坡二维、三维稳定性,对顺倾软岩边坡空间形态参数进行了优化,并分析了边坡形态“三段式”优化带来的经济效益。研究表明:扎哈淖尔露天煤矿煤岩破碎站区段南帮横采内排追踪距离需控制在50 m内,深部断面形态以运输平盘30 m、保安平盘5 m组合形式进行设计;采用“三段式”边坡设计比等分平盘线性边坡设计及仅考虑断面形态效应的逐阶段边坡设计在断面上沿走向每单位长度分别可多出煤9271.82 t和7623.89 t,剥采比为0.48 m3/t和0.89 m3/t,有利于实现煤炭资源的安全高效回收。

基于强度参数的内排土场软基底局部换填率估算与应用——以内蒙古白音华一号露天矿为例

为了更加经济有效地提高软基底内排土场边坡稳定性,以白音华一号露天矿为工程背景,通过直剪试验测定了排弃物-弱层接触面和排弃物-砂岩接触面抗剪力学指标,提出了局部换填条件下排弃物与基底接触面的等效抗剪力学参数的确定方法;基于刚体极限平衡理论,计算不同换填率条件下的边坡稳定系数,以安全储备系数为限定条件提出了基于强度参数的内排土场软基底局部换填率估算方法,并采用数值模拟手段进行验证。研究结果表明:确定白音华一号露天矿排弃物-砂岩接触面的黏聚力为25.78 kPa,内摩擦角为17.58°;排弃物-弱层接触面的黏聚力为7.50 kPa,内摩擦角为9.72°;局部换填情况下软基底内排土场边坡稳定性系数与换填率呈正相关一次函数关系;计算求得满足安全储备系数要求的内排土场某阶段基底换填率为20%;局部换填处理后软基底内排土场边坡的滑坡模式仍为以圆弧为侧界面、基底弱层为底界面的组合滑动。

永定河北京段秋季生态补水对玉泉山泉的补给效果探究

生态补水是恢复北方缺水河道地表水、地下水水力联系的重要方式。针对永定河(北京段)生态补水对玉泉山泉补给过程,采用六氟化硫(SF_(6))作为示踪剂和氘(D)、氧(^(18)O)环境同位素分析方法,研究了生态补水条件下区域地表水、地下水转化规律。结果表明:(1)研究区存在沿断裂形成的强渗透带,生态补水沿渗透带对玉泉山泉地下水有显著补给作用,永定河河水补给玉泉山泉地下水有两条补给路径:一是沿永定河断裂后经强渗透带补给玉泉山,二是沿着永定河断裂带径流,顺八宝山断裂向北东方向过田村,最终补给玉泉山泉地下水;(2)区域地下水流速差异不大,两条路径的平均流速分别为3.38 km/d和2.96 km/d;(3)河水补给占玉泉山泉地下水总补给量的比例为18%。研究成果对于加强在人工补水河道地表水对地下水的补给过程中的水资源合理利用、高效补水以及水资源变化预测具有重要意义。

水环境中全氟化合物的传感检测方法研究进展

全氟化合物(PFCs)作为一类新型的持久性有机污染物,可以对环境和人体健康造成巨大的危害效应.尤其在水环境中PFCs污染较为严重,污染分布范围广泛,使饮用水安全存在较大风险.建立有效的分析方法对水环境中的PFCs污染水平进行及时检测是非常必要的.虽然采用色谱-质谱联用技术已经实现了对PFCs的高灵敏检测,但是检测周期较长,检测成本较高.为了解决该问题,近年来,电化学和光学传感方法逐渐被研究用于水环境中PFCs的检测.传感方法可以提高对PFCs检测的便捷性,降低检测成本,并具有现场检测的应用潜力.本文主要对电化学和光学传感方法在PFCs检测中的研究进展进行了综述,并对未来的研究趋势进行了预测和展望,希望可为水环境中PFCs的快速检测技术研究提供参考.

基于内排空间利用最大化的露天煤矿排土线布置方法

快速释放与充分利用内排空间是露天矿实现安全、降本、高效、绿色开采的重要途径。为解决横采内排开采程序的排土线布置难题,强化内排,对内排土场基底倾角、采场工作线布置等相关因素与排土线布置关系展开研究。兼顾水平、倾斜煤层露天煤矿,应用3Dmine软件,构建了内排空间利用最大化的采场工作帮、内排土场、端帮和基底的空间几何模型;在建立内排空间利用最大化的工程条件基础上,推导了露天煤矿排土线布置的数学表达式,理论上揭示了采场工作线布置及边坡角、内排土场边坡角、基底倾角对排土线布置的影响规律,将此方法运用于某露天煤矿。研究结果表明:横采内排开采程序实现内排空间利用最大化的充要条件为:基底倾角α小于内排土场边坡角βp;内排土场工作线布置方向θp与基底倾角α、采场工作帮边坡角βc呈负相关,与内排土场边坡角βp、采场工作线布置方向θc呈正相关;某露天煤矿横采区2023年计划采场工作线方向θc=90°,内排土场工作线布置方向θp=46.3°才能实现内排空间利用最大化。成果可用于优化排土工作线布置,弥补常用方法设计排土线布置试绘工作量大的不足。

软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应

留设支档煤柱是提高软弱基底内排土场稳定性的重要手段之一。为了解决软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应及形态设计方法进行研究。在构建软弱基底内排土场支挡煤柱力学模型的基础上,进行三维受力状态分析,将支挡煤柱视为在内排土场静止土压力及底界面剪切力双重作用下的固定梁,以摩尔-库伦准则作为失稳判据,推导获得了煤柱三维支挡效应的表达式;基于对煤柱三维支挡效应的力学成因类型及影响因素的认识,提出了煤柱支挡效应的二维等效方法,推导了底界面等效黏聚力c_d与等效内摩擦角φ_d的表达式,从理论上揭示了支挡煤柱形态参数对支挡效应的影响。将该方法在胜利东二露天煤矿内排土场支档煤柱设计中进行了应用,并采用数值模拟方法进行验证。研究结果表明:煤柱底界面的等效黏聚力c_d及等效内摩擦系数tan φ_d与其顶宽a、下底角β,ω均呈正相关反比例函数关系,与高度H呈正相关倒差函数关系,与长度d呈负相关反比例函数关系;胜利东二露天煤矿内排土场边坡稳定系数F_s随支档煤柱顶宽a增加而增加,与煤柱高度H呈线性递增关系;煤柱的最佳尺寸为高度H=28 m,顶宽a=43 m,与传统的二维分析结果相比,可多才出原煤75 600 m^3,经济效益显著。成果可用于优化设计软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数,弥补采用传统方法设计造成的煤炭损失过大的不足,实现经济效益最大化。

露天矿顺倾软弱基底内排土场边坡空间形态优化

针对顺倾软弱基底内排土场边坡的空间形态问题,以白音华三号露天矿为工程背景,基于刚体极限平衡与三维数值模拟的手段,分析了内排角度及内排土场发展至不同工程位置对内排土场边坡稳定性的影响。研究结果表明:白音华三号露天矿内排土场边坡滑坡机理为基底弱层在排弃物料自身重力作用下产生塑性屈服,与排弃物料内部产生的滑面贯通,形成以剪切圆弧为侧界面、基底弱层为底界面的切层-顺层滑动;内排土场边坡参数为内排推进距离1 000 m,内排角度14°,平盘宽度67 m时满足安全要求;顺倾软弱基底内排土场边坡随着内排边坡角的减小及推进距离的增加,内排土场边坡稳定性近线性增加,且内排边坡角对边坡稳定性的影响较显著,据此可确定顺倾软弱基底内排土场边坡的空间形态。

含顺倾弱层边坡三维稳定性计算方法研究

为了解决含顺倾弱层边坡弱层暴露长度的计算难题,综合考虑岩体赋存特征与滑体三维空间形态,构建含顺倾弱层边坡三维滑体的简化力学模型,分析滑体边界上的力学条件,基于极限平衡理论,推导获得确定弱层暴露长度的含顺倾弱层边坡三维稳定性计算方法。将该方法应用于白音华一号露天煤矿,并采用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)进行模拟验证。研究结果表明:白音华一号露天煤矿非工作帮边坡稳定系数Fs与弱层暴露长度L负相关,临界暴露长度约为500 m,允许暴露长度约为300 m;通过该方法确定的弱层暴露长度与模拟结果有显著的一致性。

基于开源和节流的乌伦古河流域水库群生态调度

针对乌伦古河流域水资源短缺、灌溉挤占生态用水等问题,以生活、工业、灌溉、河道生态基流、河谷林草及补湖生态用水为调度目标,设置开源、节流方案集,建立了以生态缺水量和社会经济缺水量最小为目标的水库群生态调度模型,采用人机对话模拟优化算法求解模型。结果表明:各节流方案的河谷林草和补湖供水保证率能够满足设计要求,缓解了灌溉用水与生态用水间的矛盾,但2017现状水平年和2025远景水平年需水方案的灌溉保证率未满足设计要求;当开源+节流方案调水量超过1.0亿m^(3)时,满足农业灌溉、河谷林草和补湖的供水保证率要求,消除了灌溉用水与生态用水间的矛盾;随着调水量超过1.0亿m^(3)且持续增加,对河谷林草、补湖缺水量、破坏深度等影响不大,推荐1.0亿m^(3)为最佳调水量。

元宝山露天矿内排土场压脚挂帮并行建设方案

针对内排土场发展建设速度与收容量问题,以元宝山露天矿内排土场为工程背景,基于露天矿开拓开采设计理论和边坡稳定性分析理论相结合的方法,建立内排土场形态的动态控制思路及流程,分析元宝山露天煤矿内排土场边坡动态稳定性,优化设计内排土场发展过程中各工程位置的空间形态,提出一种有利于快速占据内排空间的内排土场压脚挂帮并行建设方案.研究结果表明:采场南帮到界边坡从局部到整体均能满足安全储备系数1.2的要求,可实行挂帮排土;南帮到界边坡挂帮排土至471水平,且平盘宽度为180 m时为挂帮内排的极限位置;内排土场压脚挂帮并行排土方案能够加快内排土场建设速度,且在排土初期时可排弃空间远远大于正常排土方案.

近水平露天煤矿相邻采坑临时中间桥对边坡的支挡效应

露天煤矿分坑开采时,临时中间桥的合理布设与拆除对于控制边坡稳定性极为重要。为解决多坑并行剥采时,边坡与中间桥的动态协同设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对中间桥支挡效应的定量表征方法与该种效应下的边坡稳定性计算方法进行研究。将中间桥视为一种特殊的边坡支挡结构,在构建边坡与中间桥三维力学模型的基础上,结合中间桥与边坡的相对位置以及自身的空间形态,将中间桥沿边坡倾向划分为3个区域,基于摩尔-库伦抗剪强度理论,分区推导了中间桥三维支挡效应的数学表达式,从理论上揭示了中间桥支挡效应与其断面面积及体积的定量关系;由中间桥三维支挡效应产生的实质出发,应用合并同类项方式,提出了中间桥三维支挡效应的二维等效方法,实现了等效黏聚力c_(d)与等效内摩擦角φ_(d)的定量表征,阐明了中间桥空间形态参数对支挡效应及边坡稳定性的影响规律。研究结果表明:Ⅰ区等效黏聚力c_(d)即为中间桥底界面的黏聚力c_(j),Ⅱ区和Ⅲ区等效黏聚力c_(d)与中间桥底宽d呈正相关一次函数关系,各区域等效摩擦因数tanφ_(d)均与中间桥底宽d呈正相关一次函数关系,与桥高h、底角α的余切呈负相关一次函数关系;工程示例中边坡稳定系数Fs随中间桥桥高h、底角α增大而增大,上升梯度逐渐减小,且与底宽d、桥长b呈正相关一次函数关系。成果可应用于露天煤矿中间桥形态参数的动态优化设计以及中间桥支挡作用下的边坡稳定性治理。

大学《综合日语》教材的立体化构建刍议

传统型《综合日语》教材存在体量大﹑内容陈旧﹑重复率大﹑新技术应用不足﹑教学手段零散化等不足。相对于传统的教材编写与出版模式,构建新型立体化教材为开发新时代《综合日语》教材提供了新思路。

函数检验诠释下的日译汉策略研究--以タラ条件句翻译类型为例

本文从100部日本文学作品和其汉译文本中共选取1000例タラ条件句的例句(每部作品选取前10例)和与之相对应的1000个汉译句,并对这两组之间的关联度(即タラ条件句和汉译句之间的关联度)通过T、MI值进行检验。检验结果与《日本语句型辞典(中文版)》中的解释有很多不同。该辞典中タラ条件句的汉译部分在全面性方面有所欠缺。本文通过分析发现,事实句与“无标句”“感知动词”“时候”的相互关联度很高,而表示行为成立的句子更倾向于翻译为“之后”。另外,反事实句与“如果不”“要不是”“否则”之间的相互关联度很高。

城市河道生态环境质量评价方法研究

城市河道生态环境质量评价体系为城市水环境管理和水生态环境质量的提升提供科学基础和重要技术支撑。由于目前缺乏易操作的、普适性的、综合的城市河道生态环境评价指标体系,文章通过研究国内外典型水生态环境质量评价技术与方法结合我国城市河道生态环境特征,构建了基于水质、生境和水生生物3大要素的城市河道生态环境综合评价体系。同时选择我国东部平原河网的某城市对所建方法进行了示例分析。结果表明,研究区河道生态环境综合质量为优和良的百分比为74%,中和差的比例为26%。说明研究区河道生态环境综合质量整体良好,影响河道生态环境质量的主要原因是部分点位水质和生境质量状况较差。其中河道生态环境质量优和良的点位主要分布在北部地区,较差的点位主要分布在中南部地区。实证研究结果证明文章所建方法对城市水环境的有效评估和管理具有重要意义,为进一步完善和规范我国城市河道生态环境质量评价体系提供科学参考。

电热耦合强化非均质介质中三氯乙烯DNAPL的迁移去除

在氯代烃污染场地修复中,电阻加热技术因不受地层条件影响、污染物修复效率高等特点在氯代烃污染地块修复中得到了广泛关注,但仍存在用电量大、能耗较高等问题.通过创建基于脉动直流电的电热耦合修复体系,以三氯乙烯为模拟污染物,比较了其与传统基于交流电模式的电阻加热技术在修复非均质介质三氯乙烯重质非水相液体(DNAPL,dense nonaqueous-phase liquid)时的去除效率及能耗,分析了造成其修复差异的原因.结果表明:电热耦合体系下介质的增温幅度明显优于交流电体系,最高温度可达100℃,而交流电体系最高温度仅为70℃,这表明脉动直流电通过引入电极水电解反应提高了介质电导率,从而达到更高的温度,进一步促进了污染物的加热挥发作用.反应结束后,电热耦合体系中三氯乙烯主要集中在阴极侧,而交流电体系中三氯乙烯无定向分布特征,表明电热耦合体系中的直流电场可通过电渗析作用增强三氯乙烯向阴极的定向迁移.经过48 h持续反应,脉动直流电体系对三氯乙烯DNAPL的去除率为88%,可较同等电压下交流电体系提升2.2倍,而能耗仅为1.92kW·h/(log·kg),是交流电体系的32%.研究显示,利用脉动直流电加热可通过强化相变迁移和电渗析定向迁移效应共同作用于三氯乙烯去除,有效提高三氯乙烯DNAPL的去除率,降低体系修复能耗.

Productivity analysis of horizontal wells intercepted by multiple finite-conductivity fractures

Horizontal wells in the anisotropic reservoirs can be stimulated by hydraulic fracturing in order to create multiple finite-conductivity vertical fractures. Several methods for evaluating the productivity of the horizontal wells have been presented in the literature. With such methods, however, it is still difficult to obtain an accurate result. This paper firstly presents the dimensionless conductivity theory of vertical fractures. Then models for calculating the equivalent wellbore radius and the skin factor due to flow convergence to the well bore are proposed after analyzing the steady-state flow in porous reservoirs. By applying the superposition principle to the pressure drop, a new method for evaluating the productivity of horizontal wells intercepted by multiple finite-conductivity fractures is developed. The influence of fracture conductivity and fracture half length on the horizontal well productivity is quantitatively analyzed with a synthetic case. Optimum fracture number and fracture space are further discussed in this study. The results prove that the method outlined here should be useful to design optimum fracturing of horizontal wells.