桂东北D/C界线沉积特征及对台盆相间演化的启示

台盆相间是桂东北泥盆纪和石炭纪沉积的重要特色,而D/C界线又是台盆相间沉积最突出的一个时段之一。文章回顾并评述了桂东北D/C界线的研究历程、相序划分、主要代表剖面,认为桂东北D/C界线可划分为碎屑岩相序和碳酸盐岩相序以及它们的过渡类型。通过对20条典型剖面的岩性组合特征对比,恢复了桂东北D/C界线海平面相对下降期的岩相古地理,结果显示桂东北在该时期主要存在柳州、桂林两大台地以及多个小型台地,台地间普遍发育快速相变的台沟、盆地沉积,石炭纪初期海水变浅,台地分布范围显著扩大,江南古陆供给增强,台盆相间格局迅速发展。为了进一步探讨桂东北D/C界线的演化过程和背后的控制因素,文章分析了广西整体的台盆相间演化的阶段性、同沉积构造作用以及海平面变化的影响,梳理了台盆相间演化过程中沉积环境分异与构造运动-海平面的关系,认为在滇黔桂裂谷盆地在持续断陷发展的前提下,桂东北D/C界线沉积分异的主要原因可能是受冈瓦纳大陆冰川形成与消融导致的海平面异常波动,以及柳江运动引发的局部同沉积断陷强度差异变动影响,且构造和沉积要素在D/C界线的耦合作用达到最强,最终促进桂东北台盆相间格局在D/C界线达到鼎盛。在此模式下,可以将台盆相间的演化划分为4个阶段,早泥盆世中期—晚期为台盆相间格局的孕育期,早泥盆世晚期—中泥盆世晚期沉积开始分异,为台盆相间格局的发展期,晩泥盆世—早石炭世台-盆出现强烈分割,海平面异常下降和柳江运动同时作用于沉积,为台盆相间格局的鼎盛期,早石炭世之后,台盆相间沉积维持了一定时期的强度,晚石炭世开始海水逐步恢复正常后台盆相间逐渐减弱,为台盆相间格局的衰退期。

淮北煤田钱营孜矿井控煤构造特征及其动力学背景分析

钱营孜矿井位于淮北煤田宿县矿区的西部,毗邻徐宿弧形推覆构造南段的外缘带。为认识该矿井构造变形与演化规律、动力学机制以及指导未来资源探采方向提供重要地质依据。利用最新的矿井地质勘探与生产资料,对钱营孜矿井开展构造格架和控煤构造样式分析,划分矿井构造期次,讨论构造发育的区域大地构造背景。结果表明,矿井内石炭纪-二叠纪含煤地层总体呈一轴向NNE、向SSW仰起的宽缓向斜;矿井内断裂构造非常发育,逆断层数量大于正断层,2类断层的走向均以NE至NNE向为主,其次为NS向;矿井构造格架显著受控于数条NS向至NE向的大型断层,自西向东受南坪断层、F_(22)、F_(17)、DF_(200)及双堆断层等主干断层的分割,呈现东、西分带特征;矿井控煤构造样式可以划分为挤压、伸展和走滑3个类型,以及逆冲牵引褶皱、对冲式构造、冲起构造、叠瓦状构造、地堑、地垒、阶梯状断层、正花状构造、羽状雁列式构造9个亚类型;构造组合分析表明,F_(17)断层除逆冲活动之外,还存在显著的平移活动。矿井构造可划分为5期,从早到晚分别为:轴向NNE的冯家向斜、近NS向逆断层、NNE向逆-左行平移断层及NE向逆断层、近NS向正断层、NE向正断层。矿井内第1,2期缩短构造分别是印支期华北克拉通与华南板块汇聚过程中的前陆变形及随后陆-陆碰撞造山变形的影响结果;第3期压扭性构造与西太平洋区伊泽奈崎板块早白垩世初向东亚大陆边缘快速斜向俯冲有关;第4,5期伸展构造则是早白垩世以来中国东部强烈伸展背景下发育而成。

煤矿待采孤立块段地质构造复杂程度评价

煤矿区地质构造复杂程度是煤矿安全生产时最为关心的问题之一。结合已采区探采对比结果和前期生产的经验,对比待采块段与已采采区地质构造复杂程度,可以用于指导待采块段后期的补勘设计、采掘设计、采煤方法选择,以及煤矿水害防治和瓦斯治理等。为构建煤矿区地质构造复杂程度的定量评价模型,采用“滑动窗口法”统计各评价单元指标数据,采用AHP-熵权主客观确权法确定指标权重,继而栅格加权叠加计算,完成地质构造复杂程度综合指数图,对煤矿区地质构造复杂程度进行了等级划分与评价。在上述研究基础上,对比已采区和西一采区—东一采区间待采孤立块段范围地质构造复杂程度评价结果,得出待采块段以极复杂型构造为主。最终评价结果表明,评价指标、评价方法和评价模型总体是合理的。

安徽淮南舜耕山地质遗迹资源类型及特征

安徽淮南舜耕山位于华北克拉通淮南煤田南缘逆冲推覆构造带,天然出露与人工剥露地质遗迹数量众多,系统地查明地质遗迹资源类型、分布及特征可为区域地质对比研究以及地学科普与旅游规划工作奠定重要基础。文章通过野外地质调查,共发现舜耕山主要地质遗迹点62处,可划分为3大类、8类、14亚类,其中以华北型寒武系—奥陶系典型剖面、碳酸盐岩地貌、断裂构造以及矿业遗址等地质遗迹景观尤为发育,具有极高的科研和观赏价值;结合前人研究资料,初步讨论了舜耕山地质遗迹成因及其区域地质背景,为舜耕山地质遗迹资源开发提供理论依据;针对舜耕山在地质遗迹资源保护与开发利用存在的问题,提出对应的远景规划和建议。

基于聚类算法的动力用煤资源质量评价方法与应用研究

为了快速、准确评价淮南煤田动力用煤资源的等级,达到合理开发利用优质动力用煤资源的目的,基于淮南煤田钻孔煤质大数据库,选取8煤层作为研究对象,将煤的发热量、灰分、硫分、挥发分、软化温度和哈氏可磨性作为动力用煤资源质量评价的基础指标。基于GIS平台,利用ISODATA算法对研究区动力用煤资源进行聚类,深入挖掘煤质数据信息。结合熵权法确定出每一簇类评价指标的权重,通过综合指数法实现动力用煤资源优劣等级的划分。研究结果表明,淮南煤田8煤层动力用煤资源聚类可分为三类,第二簇类动力用煤资源质量最好,其次为第三簇类,第一簇类质量相对较差。其中,第二簇类中优质煤占比最多,第三簇类以中质煤为主,第一簇类则以中质煤、低质煤为主。这为今后淮南煤田动力用煤资源合理开发利用提供了技术指导,并拓展了煤田煤质数据库的利用方式。

气动人工肌肉驱动的微重力环境背部骨肌训练设备研究

航天员在太空执行任务时会长时间暴露在微重力环境下,这会导致航天员的肌肉和骨骼迅速退化,引起肌肉萎缩骨质流失等,严重影响航天员的健康,而对抗训练可以减轻失重带来的这方面影响。目前已有的太空训练设备中没有针对航天员背部的对抗训练设备,因此本文设计了一款由气动人工肌肉驱动的针对航天员背部骨肌的对抗训练设备。本文详细阐述了气动人工肌肉的原理构造与特性,完成了设备的机械结构设计、设备的控制部分设计及其硬件实现。控制系统采用Arduino作为主控制器,高速开关阀作为执行元件对人工肌肉进行控制。实验结果验证了控制系统能够有效地控制气动人工肌肉驱动设备执行训练任务。

淮南矿区地热地质特征与地热资源评价

为了探索淮南矿区地热地质特征和矿井深部热害防治对策,系统收集和分析了淮南矿区钻孔井温测井资料,基于近似稳态测温数据,拟合了测温孔孔底温度校正曲线,对简易井温测井钻孔孔底温度进行了校正;采用浅钻孔测温法,对井下巷道围岩温度进行了测定;计算了各井田的地温梯度,并结合110块煤系地层煤岩样品的热导率测试结果,计算得出淮南矿区的大地热流值,编制了淮南矿区现今地温场、地温梯度和大地热流分布图,在此基础上,系统论述了该区现今地温场、地温梯度和大地热流的展布趋势以及煤系岩石的热物理性质,探讨了地温场分布的构造控制作用,并对矿区地热资源进行了评价。研究结果表明:①淮南矿区测温井底温度恢复与静井时间符合指数函数关系,并据此建立了简易井温测井钻孔孔底温度变化的校正公式;②淮南矿区地热参数表现为地温梯度为1.00~4.00 ℃/hm,平均值为2.8 ℃/hm;大地热流值变化在31.87~92.68 mW/m 2 ,平均值为65.50 mW/m 2;-500 m水平平均地温为29.96 ℃,-1 000 m水平为41.84 ℃,-2 000 m水平为69.62 ℃;岩石热导率在0.37~5.22 W/(m·K),平均值为2.93 W/(m·K);③平面上地温梯度、地温场、大地热流总体呈现为西低东高、南低北高的分布趋势;④矿区现今地温场和大地热流分布主要受控于地质构造,表现为褶皱型、逆掩断层阻热型和导水断层传热型3种构造控温模式;⑤基于地热资源评估,该区热储层地热资源量为2.32×10 16 kJ,可采热能储量为2.64×10 15 kJ,矿井水和矿井回风余热资源量为0.97×10 13 ~1.26×10 13 kJ/a,是一个可再生的低温热源,潜在效益显著。研究成果为淮南矿区深部煤炭开发热害防治和地热资源综合开发利用提供了地质依据。加强煤矿区深部地热资源和矿井余热资源的评价、利用研究,应是煤矿区可持续发展的方向之一。

基于自然伽马测井的淮南煤田朱集井田煤系岩浆岩生热率研究

为研究淮南煤田煤系岩浆岩生热率特点及其对地温场的影响,以淮南朱集井田为研究对象,基于36个钻孔内6 208个煤系岩石自然伽马(GR)测井值的基础上,利用自然伽马与生热率GR-A的关系式,计算不同岩石生热率及其标准差,结果得出,煤系沉积岩的GR值由大到小依次为泥岩83.83 API、砂岩62.23 API和煤34.32 API,岩浆岩的GR值为103.89 API,远大于沉积岩;岩浆岩的生热率也最大,平均1.63μW/m3,约为煤的3倍,但因受岩浆岩侵入分期性的影响,其标准差较大。总的来说,朱集井田内煤系岩石放射性生热对区内大地热流的贡献量不大,但岩浆岩的高生热率对岩层生热结构的改变较大。

基于MODFLOW的闭坑矿井水位回升预测

随着浅部煤炭资源枯竭及国家供给侧结构调整,我国闭坑矿井数量呈逐年增加趋势。矿井闭坑后停止抽排地下水,地下水位不断回升直至与区域地下水位平衡,会对邻近生产矿井产生威胁。以淮北闸河矿区岱河煤矿为研究对象,利用Visual MODFLOW软件对矿井闭坑后水位动态回升过程进行了预测分析。研究结果表明:矿井闭坑后,随着时间延长地下水位逐步回升,回升速度前期较快,后期减慢,揭示出区域地下水径流场对矿井水位回升具有明显的影响,得出了水位随时间动态变化过程,地下水回灌时间约2 000 d,研究结果为邻近生产矿井防治老空水提供了依据和参考。

淮南煤田潘集煤矿外围勘查区水压致裂地应力测量研究

为分析淮南煤田潘集煤矿外围勘查区的地应力分布规律,采用水压致裂法及装置,对研究区深部勘查区域地应力进行了测试。本次研究共完成3个钻孔、28个测点的现场实测,3个钻孔深度均超过1400 m,其中最大测点深度为1460 m。通过实测和分析,获得了勘查区的地应力状态及其分布规律。研究结果表明:(1)勘查区深度466~1460 m范围内最大水平主应力为13.62~54.58 MPa,最小水平主应力为11.79~37.93 MPa,最大水平主应力方向为NEE向,实测地应力值随着深度增加成近似线性增长的关系;(2)勘查区最大水平主应力与垂直应力的比值为1.03~1.44,平均比值为1.28,表明勘查区地应力状态以水平应力为主导;(3)在埋深450 m以深地应力场类型表现为构造应力场型,且随深度增加,构造应力显现也增大。测量结果可为勘查区矿井规划与煤炭开采设计提供科学依据。

分岔煤层下分层再生顶板地面预注浆加固区域研究

分岔合并煤层受上分层采动影响,造成下分层顶板破碎,支护困难,严重影响下分层安全高效开采,常采用注浆加固技术对再生顶板进行提前改造,以提升顶板完整性。注浆加固区域对注浆效果有直接影响,为了给地面预注浆加固区域选择提供科学依据,以淮北矿区许疃煤矿分岔合并煤层为研究对象,采用理论分析与数值模拟,计算了上分层开采顶底板破坏高度及深度,获得了下分层再生顶板结构特征;基于数值模拟计算了采空区不同位置空隙率及渗透系数大小,获得了空隙率及渗透系数空间分布规律,最终确定了采空区不同位置注浆特征及其范围。结果表明:上分层开采顶板垮落带及断裂带(“两带”)发育高度21~28 m,底板破坏深度约10 m,下分层再生顶板由上分层底板破坏带、垮落带及断裂带三部分组成,岩体结构属碎裂-散体结构,完整性差;采空区垮落带空隙率在开切眼、终采线及两帮巷道处最大,可达50%以上,而向采空区中部及上方断裂带逐渐减小至10%以下,平面上呈“O”型分布,垮落带与断裂带渗透系数可相差3个数量级以上,采空区平面上可划分为注浆极易区、中等区及一般区,确定了平面上煤层间距小于10 m范围内巷道两帮、开切眼及终采线等位置是主要注浆区域,垂向上垮落带为主要注浆区域。研究结果可为类似近距离煤层下分层再生顶板地面注浆加固钻孔布置及注浆区域选择提供依据。

煤系砂岩含水层富水性模糊综合预测与评价——以卧龙湖煤矿七含为例

针对卧龙湖煤矿砂岩裂隙含水层水文地质条件复杂的问题,以6~8煤顶底板砂岩含水层(七含)为研究对象,基于岩性结构指数、断裂构造分维值和褶皱变形系数3个定量指标,采用模糊聚类综合评判方法对该含水层富水性进行了综合评判。研究结果表明,卧龙湖煤矿七含以中等富水性为主,弱富水性区域主要分布于矿区北部和中西部,强与极强富水性区域集中分布在矿井南部;基于冲洗液最大消耗量和岩芯采取率等水文地质信息,验证了模糊聚类综合评判结果的可靠性。

对地学专业人才人文及学科素养培育举措的思考

新时代高等教育对地学专业人才培养中的人文及学科素养提出新要求。结合地学专业人才培养过程,讨论高校人文教育及学科精神培养意义及举措,强化专业基本素养培育与建设引导,继承和发扬传统地质人的奋斗拼搏、吃苦创新精神,形成特色型地矿专业人才的文化内涵。

3例滇金丝猴传染性痢疾的诊断与治疗

2020年2月13日,中国科学院昆明动物研究所灵长类研究中心3只滇金丝猴相继出现精神沉郁、食欲废绝、频繁腹泻、排黏液脓性带血且腥臭粪便的临床症状。为了有效控制疾病的传播蔓延,提高笼养条件下滇金丝猴的饲养成活率,笔者根据一线生产实践经验、临床症状与实验室检查结果对疾病进行诊断,并根据诊断结果进行治疗。结果表明:3只滇金丝猴为鞭虫、阿米巴原虫混合感染所致的传染性痢疾,经过药物治疗,3只滇金丝猴均恢复健康,并于隔离后第16天放回大笼饲养。说明通过早发现、早隔离、准确诊断、及时治疗与精心护理能有效提高该病治愈率。

闭坑矿井采空区积水过程分析

为研究闭坑矿井采空区积水问题,以岱河煤矿为研究对象,根据该煤矿矿井地质、水文地质条件及已有工作面采空区探放水资料,选用回采空间法计算了该煤矿闭坑后采空区积水体积,并分析了闭坑后采空区积水过程。分析结果表明:(1)岱河煤矿闭坑后采空区积水体积共6 208 267.20m^3,包括4 808 923.58m^3的工作面采空区积水体积和1 399 343.62 m^3的废弃巷道积水体积。假设单位涌水量为80 m^3/h,预计3 233.47d后积水充满矿井。(2)岱河煤矿闭坑后积水高度H与时间td关系表达式为H=2×10^(-8)t_d^3-7×10^(-5)t_d^2+0.131 7t_d-415.29。

淮北闸河矿区闭坑矿井水害评价及其防控技术体系

随着我国浅部煤炭资源枯竭及国家去产能政策实施,闭坑矿井数量逐年增加,矿井闭坑后,停止抽排地下水,会对邻近生产矿井产生水害威胁。以淮北闸河矿区闭坑矿井为研究对象,对闭坑矿井水位回升进行了预测,对矿区主采煤层抗拉强度进行了综合评价,最后对矿界煤柱安全性进行了评价。研究结果表明,目前矿界煤柱宽度不能满足安全需求,为此建立了闭坑矿井水害综合防控技术体系,主要包括:闭坑矿井积水过程监测、井下钻孔探查预疏、泄水巷道超前排水、过水巷道挡水闸墙设置、井下明渠流量动态监测、闭坑矿井井筒充填与加固、老窑边界综合探查与治理等技术,最终实现了受闭坑矿井水害威胁的相邻矿井的安全生产,取得了显著经济效益和社会效益,研究结果能为国内类似闭坑矿井水害防治提供依据和方法。

云南泸水市压扭性构造对银厂坪白云岩岩溶系统发育控制作用

银厂坪岩溶系统由溶蚀洼地和溶洞系统组成,溶蚀洼地内发育15个规模和形态不同的落水洞以及多条溶沟。根据断层面擦痕反演构造应力张量和共轭剪节理反映的应力场特征,结合区域地质背景,认为研究区于始新世—早中新世主要受SEE-NWW向挤压和NNE-SSW向拉张应力场控制,形成NW向左旋压扭性构造,其几何学和运动学特征符合里德尔剪切模式。走滑拉分阶区所形成凹陷具有汇水功能,利于岩溶作用形成溶蚀洼地,内部发育的共轭节理交汇部位是良好的导水构造,叠加在走滑微拉分阶区内,促进白云岩溶蚀作用形成落水洞。地下岩层受构造挤压发生层间滑动形成微裂隙,经溶蚀扩大,形成顺倾斜岩层发育的岩溶洞穴。左行走滑断裂造成地表河流和山脊发生系统左旋位错,发育断层崖于山脚处形成倒石堆,在构造抬升和剥蚀作用下,岩壁不断后退,地下河频繁袭夺使早期溶洞成为干洞,现代地下河于斜坡下游通过地下河出口转为明流。

闭坑矿井矿界煤柱采动损伤及其安全性评价

闭坑矿井矿界煤柱受采动损伤后其隔水能力降低,易导致闭坑老空水破坏矿界煤柱进入相邻生产矿井,影响矿井安全生产。以淮北矿区两相邻矿井即闭坑矿井沈庄矿和生产矿井袁庄矿的矿界煤柱为研究对象,采用FLAC 3d数值模拟和理论计算方法,对沈庄矿S2Ⅱ313工作面和袁庄矿Ⅲ3142工作面矿界煤柱采动损伤区宽度进行研究,根据研究结果确定矿界煤柱采动损伤区宽度为13.1 m,表明矿界煤柱已被破坏,两相邻矿井边界煤岩层已不具备阻水能力。在此基础上对矿界煤柱安全性进行了评价,得出现有矿界煤柱存在渗水和溃水危险性,需采取布置阻水帷幕或注浆加固等措施。

利用Illumina MiSeq测序平台分析野生树鼩粪便微生物多样性

目的应用高通量测序技术分析野生树鼩粪便菌群的结构与组成,为进一步开发利用这种新型实验动物奠定基础。方法在云南昆明野外捕捉3只野外成年雄性树鼩,采取粪便,用细菌16SrRNA通用引物扩增V3～V4区,采用Illumina MiSeq测序平台对树鼩粪便微生物进行研究。结果共测序获得181 657条有效序列与624个OTU,shannon稀释曲线证明此次测序量能够覆盖样本中的绝大部分物种。树鼩粪便中的细菌共鉴定出9个门、17个纲、31个目、56个科、124个属和172个种。其中,(1)优势门是厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),分别为68.38%和20.52%;(2)丰度最高的纲为为芽孢杆菌纲(Bacilli)54.81%和拟杆菌纲(Bacteroidia)20.52%;(3)乳杆菌目(Lactobacillales)和拟杆菌目(Bacteroidales)的丰度最高,为50.01%和20.52%;(4)优势菌科为链球菌科(Streptococcaceae)和普雷沃氏菌科(Prevotellaceae),为40.52%和12.13%;(5)乳杆菌属(Lactobacillus)和链球菌属(Streptococcus)的丰度最高,分别为20.03%和19.62%;(6)有益菌群如乳酸杆菌属、乳球菌属丰度相对较高,双歧杆菌属丰度较低,但在所检测样本中都含有;(7)16 s功能预测发现:氨基酸转运与代谢、碳水化合物转运与代谢等功能丰度较高。结论应用高通量测序技术,第一次较全面的检测了野生树鼩粪便菌群,野生树鼩粪便细菌组成具有丰富的多样性,其中还有许多未被分类鉴定且相对丰度较高的细菌,需要进一步研究。

基于高通量测序技术测定普通棉耳狨猴粪便微生物多样性

目的应用高通量测序技术分析普通棉耳狨猴粪便菌群的结构与组成,为进一步开发利用新型实验动物奠定基础。方法采集4只成年雄性普通棉耳狨猴粪便,用细菌16SrRNA通用引物扩增V3~V4区,采用IlluminaMiSeq测序平台对普通棉耳狨猴粪便微生物进行研究。结果共测序获得315511条有效序列与596个OTU。普通棉耳狨猴粪便中的细菌共鉴定出9个门、14个纲、26个目、50个科、82个属和64个种和226个OTU。其中,1)优势门是拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes),平均含量分别为54.52%和25.39%2)丰度最高的纲为拟杆菌纲(Bacteroidia)和厌氧菌纲(Negativicutes),平均含量为54.5%和17%。3)乳杆菌目(Lactobacillales)和拟杆菌目(Bacteroidales)的丰度最高,为50.01%和20.52%。4)普雷沃菌科(Prevotellaceae)和双歧杆菌科(Bifidobacteriaceae)所占丰度最高,平均含量分别为43.14%和11.33%。5)双歧杆菌属(Bifidobacterium)和拟杆菌属(Bacteroides)的丰度较高,平均含量分别为11.33%11.12%。6)有益菌群双歧杆菌属丰度较高,但在所检测样本中都含有。7)丰度最高的前10个种,归类为7个科、5个纲。这10个种占到33.16%,其他53种总和仅占到0.74%,其他未鉴定出菌种,且相对丰度还较高,需要进一步研究。8)PICRUSt功能预测分析:氨基酸转运等代谢功能和蛋白质翻译、折叠遗传信息处理功能丰度较高。结论应用高通量测序技术,较全面的检测了普通棉耳狨猴粪便菌群,普通棉耳狨猴粪便细菌组成具有丰富的多样性,其中还有许多未被分类鉴定且相对丰度较高的细菌,需要进一步研究。