石灰石露天矿高陡边坡稳定性计算分析

以西南某石灰石矿高陡边坡为研究对象,根据矿山边坡现状、边坡岩体结构和结构面发育特征因素对“现状边坡”和“终了边坡”进行地质分区,通过岩石室内物理力学试验获得坡体岩石物理力学参数,采用GSI法计算边坡岩体内摩擦角、粘聚力、变形模量和泊松比等参数,评估边坡地质强度特性,采用Morgenstern-Price极限平衡法分三种荷载工况分别计算“现状边坡”和“终了边坡”各分区稳定性系数。经分析,该石灰石矿各地质分区“现状边坡”和“终了边坡”稳定性好,采场边坡参数设计合理,可为矿山扩产安全设施设计和安全生产提供参考。

浙江建设共同富裕示范区的STEEP模型分析

浙江在共同富裕道路上所做的努力探索与经验积累可从社会、技术、经济、生态、政策五个层面加以提炼概括。浙江成为中国首个共同富裕示范区与居民创业热情、人口流入能力、居民幸福指数、三大科创高地建设、经济能力、自然基础和生态文明建设表现以及社会治理能力等方面均走在全国前列分不开。基于浙江经验分析,可构建以政策力量为保障、以民生福祉为核心、以科学技术为支持、以经济基础为根本、以生态文明为关键的政府主导型“五位一体”共同富裕发展体系,以期为全国系统高效地推进共同富裕提供有益思路和参考。

川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气成藏条件

利用岩心、测井与地震资料,采用地震解释、平衡剖面以及包裹体检测等技术,恢复了川东地区高陡构造带的构造演化史,并对平桥、建南、梓里场构造的天然气来源、运聚与保存条件进行了分析。研究结果表明:(1)川东地区平桥断背斜圈闭东翼的单条逆断层使得下盘的龙马溪组烃源岩与上盘的洗象池群储层发生了侧向对接,天然气可穿过断裂带向上盘储层运移,具备较好的输导条件,且圈闭盖层未受到断裂作用破坏,保存条件良好,有利于天然气的聚集成藏。(2)建南断背斜圈闭翼部的多条平行的逆断层虽然实现了部分源-储对接,但是多条断层组合降低了其侧向输导能力,天然气未能大规模聚集。(3)梓里场断背斜圈闭的源-储配置与输导条件优良,但盖层的封盖能力较差,大多被断层破坏,钻探显示储层为水层。(4)川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气聚集成藏的主控因素包括:断层或断层组合控制下的源-储配置、侧向输导条件以及盖层的封盖能力。

基于光纤感测的急倾斜煤层采动围岩变形特征研究

将分布式光纤传感技术应用于急倾斜煤层采场围岩变形及应力分布特征物理相似模型试验,通过在模型中沿煤层倾向布置传感光纤与沿煤层底板铺设压力传感器,实时监测模型内部变形场与应力场,并结合数值模拟分析了急倾斜煤层顶板应变分布及演化特征。结果表明:工作面上部区域应力值小于下部和中部区域,中部区域应力值最大;随工作面推进,采空区底板应力逐渐释放,应力值不断降低,采空区两侧边界煤柱下方煤层底板应力逐渐升高,且中、下部采空区底板应力恢复程度显著高于上部底板;沿煤层倾向布置的光纤应变曲线呈三段分布,具有前后2处应变波峰区及采空区对应的中部波谷区,前波峰远高于后波峰;工作面中上部顶板变形程度大于下部顶板;数值模拟与光纤检测结果一致,均表现出中上部顶板变形显著大于下部。研究弥补了物理相似模型试验监测手段短板。

高海拔铁路隧道斜井机械化配套与快速施工

为解决高海拔高寒地区斜井施工存在气压低、含氧量低、温差大、严寒干燥等问题,以某高海拔铁路隧道斜井工程为背景,结合围岩等级、断面大小、海拔高度,根据斜井施工机械化配套原则,提出高海拔陡坡长斜井机械化安全快速进洞施工工法,并选配超前支护、钻爆、装运、喷锚支护、衬砌等机械化作业线的成套设备。基于高度机械化的设备配套,提出“快挖、快运、快支”的高效施工技术以及各工序快速衔接工艺。以控制围岩变形为核心,构建一套积极干预加固围岩、注重早期支护并快速闭合的主动支护体系。结果表明:与普通钻爆法施工相比,采用三臂凿岩台车高度机械化配套施工效率高,月最快进尺为180 m,较人工钻爆法施工月进尺为130 m相比提高了近30%,施工质量稳定,作业人员投入少,且拱顶沉降和周边收敛均小于规范要求值,衬砌强度可靠,可实现高海拔小断面隧道“快挖、快支、主动支、快封闭”。

米曲霉发酵100%玉米浆的工艺条件优化

为开发玉米浆资源化利用的新途径,该文采用米曲霉(Aspergillus oryzae)对100%玉米浆进行发酵制备食用菌营养剂。首先在100%玉米浆固体培养基中连续驯化米曲霉,获得对100%玉米浆更耐受的米曲霉菌株,然后建立米曲霉发酵100%玉米浆的最佳工艺条件。结果表明,与原始菌株相比,在100%玉米浆固体培养基上连续驯化4次后,米曲霉的菌丝形成和孢子成熟时间分别缩短了40%和30%;将驯化后的米曲霉接种于100%玉米浆中进行发酵,可溶性蛋白和氨基酸态氮含量分别增加了3.38%和3.00%。以驯化米曲霉为发酵菌株,采用单因素试验和正交试验确定米曲霉发酵100%玉米浆的最佳工艺条件为:接菌量1.25×10^(5)孢子/100 mL、装液量90 mL/250 mL、初始pH 5.9,发酵温度25℃,发酵时间8 d。在此条件下,氨基酸态含量和可溶性蛋白含量分别为(21.75±0.12)mg/mL和(18.25±0.08)g/100 mL,分别比未发酵玉米浆提高了71.67%和10.74%。

基于离散元方法的急倾斜极薄矿脉机械化开采爆破参数仿真优化

急倾斜极薄矿脉留矿法开采爆破空间规整平齐是实现小型采矿机器人高效通行和稳定作业的关键因素。为了提高狭小空间爆破光面控制效果,采用离散元方法和黏结颗粒模型耦合仿真方法,开展了不同炮孔参数条件下急倾斜极薄矿脉爆破模拟,以爆破空间轮廓规整性系数为评价指标,对急倾斜极薄矿脉炮孔布置方式和参数进行了优化。研究结果表明:同等排距和孔距条件下,矩形方式布孔的爆破规整性系数最高,矩形+间隔空孔布孔方式爆破规整性系数次之,之字形炮孔布置方式爆破效果最差;结合爆破经济性指标和采场断面规整性系数综合考虑,对于急倾斜极薄矿脉机械化开采,推荐采用矩形+间隔空孔装药的爆破方式,炮孔排距0.4 m,孔距0.8 m。

2022年四川省复杂地形下持续性极端高温特征与模式误差分析

2022年8月四川省持续性极端高温天气过程范围广、强度大且持续时间长,全省有74.8%的站点打破近70年历史同期极值。本文选取四川地区2022年8月逐时2 m气温实况站点和历史同期数据,结合EC、CMA-GFS及CMA-MESO模式的2 m气温预报数据,分析了此次极端高温天气特征及预报误差。结果表明:(1)受地形影响,最高气温极值呈东高西低的分布特征;(2)受热岛效应影响,最高气温超历史极值较多的站点主要集中在盆地西部龙泉山脉附近;(3)3个代表站的最高气温平均值高、距平大、高温持续时间长,该时段的累计降水量明显低于历史同期平均值且降水日数显著偏少;(4)3个模式对于最低气温的预报准确率明显高于最高气温,而最优模式的高温预报准确率仅39.1%;(5)EC模式的预报优势主要在盆地低海拔站点,CMA-MESO模式在陡峭地形区域的预报效果要优于EC模式;(6)对于最高气温出现日期预报,EC模式在盆地和攀西地区效果更佳,CMA-GFS和CMA-MESO模式在川西高原效果更优。

急倾斜巨厚煤层复杂空间结构区微震时空演化规律及诱冲机理

煤矿冲击地压灾害的发生与空间结构密切相关,尤其在复杂空间结构区灾害发生更频繁。掌握煤层开采复杂空间结构区煤岩灾变规律并揭示其发生机制对于冲击地压防控具有重要意义。以乌东煤矿为研究背景,采用数值模拟、微震监测、理论分析等方法,研究了岩柱应力异常尺寸效应,分析了复杂空间结构区微震时空演化规律,揭示了复杂空间结构下冲击地压发生机理,评估了煤层开采不同区域的冲击危险性。研究结果表明:①急倾斜岩柱厚度更窄、出露高度更大其撬动效应更强,岩厚变异应力异常形成5个分区。②岩柱厚度更窄区域微震频次更多,能量更高,时空活动度更强,离散性更高。高应力区、应力梯度区、应力平稳区依次呈现“低频次-高能量”、“高频次-高能量”、“低频次-低能量”的微震响应特征。③特殊空间结构区域微震事件簇集且能级增大,时空活动度及离散性陡增,尤其在结构边缘该特征更明显,能量积聚及释放速率增大,冲击地压发生的概率及强度更高。位于岩柱更窄区域的特殊空间结构内微震活动更剧烈。④岩柱厚度越窄(煤柱高度越大)则岩柱向深的弯矩及能量增长速率越快,冲击危险性更高。依据结构面强度效应推断出断裂带发生滑移错动,是能量积聚与释放的优势区域。揭示冲击地压发生机理为高静载及低临界载荷共同作用,基于应力集中特征评估煤层开采不同区域的冲击危险性。

海拉尔盆地中部断陷带下白垩统南屯组致密储层特征及有利区预测

综合运用岩心分析、铸体薄片、高压压汞等资料,对海拉尔盆地中部断陷带下白垩统南屯组储层特征及其主控因素开展了详细研究,并对有利区进行了定量综合评价。研究结果表明:(1)海拉尔盆地中部断陷带南屯组岩石类型主要为岩屑砂岩和长石岩屑砂岩,储层孔隙度小于12%的样品数占总样品数的70.2%,渗透率小于1 mD的样品数占总样品数的66.3%,属于致密砂岩储层,储层储集空间主要为少量原生孔隙和大量次生溶蚀孔隙。(2)沉积相控制了研究区储层物性在空间上的总体分布规律,南屯组最有利的沉积相带是辫状河三角洲前缘和扇三角洲前缘亚相;压实作用对储层具有减孔效应,溶蚀作用普遍发育,形成了大量粒间和粒内溶孔,对储集性具有一定改善作用。(3)盆地中部断陷带发育缓坡断阶构造带、陡坡断阶构造带和洼槽带3种构造带,其中缓坡断阶构造带和陡坡断阶构造带为主要的油气聚集区带,其断裂的大量发育均早于或同期于烃源岩大量排烃阶段,为油气运移提供了通道。(4)将“沉积相-孔隙度-储层厚度-砂地比-埋藏深度”五要素进行叠合,定量评价有利储层发育区,其中Ⅰ类、Ⅱ类优质储层主要分布在盆地中部断陷带的缓坡断阶构造带和陡坡断阶构造带。

露天矿高陡复杂边坡软弱岩层组“坐落-滑移式”破坏模式研究

边坡稳定性问题随露天矿开采的进行不断突出,而边坡软弱岩层严重影响边坡稳定性。大量工程实例显示,露天矿含软弱岩层组的高陡复杂边坡失稳模式通常为“坐落-滑移式”破坏。为明晰露天矿高陡复杂边坡软弱岩层组“坐落-滑移式”破坏模式的破坏机理,以某露天矿为例,提出一种针对露天矿含软弱岩层组高陡复杂边坡的综合分析方法。研究结果表明:采用工程地质分析、传统极限平衡方法和数值模拟分析相结合的综合分析方法,针对该类型复杂边坡可发挥不同分析方法的优势,较全面地从地质自然环境条件、定性定量方面、应力应变角度分析边坡破坏机理及模式,总结归纳出含软弱层组露天矿高陡复杂边坡“坐落-滑移式”破坏的“坐落-滑移-剪出”三段式破坏特征,为其他类似复杂边坡稳定性的分析和防治提供思路和手段。

基于无人机3D点云的高陡斜坡岩体结构特征

岩体结构控制着岩质斜坡的变形破坏模式,但传统的结构面信息调查方法存在危险性高、难度大的缺陷。为安全、高效地获取斜坡岩体结构信息,利用无人机摄影技术开展高陡岩质斜坡的测量,构建斜坡岩体的3D点云模型,识别结构面的产状、间距、迹长等岩体结构信息。对湖北秭归卡门子湾滑坡区调查验证,斜坡共发育6组优势结构面,平均间距为0.46~1.01 m,平均迹长为0.82~12.57 m;无人机3D点云获取的岩体结构信息精度满足要求,方法高效、可行;获得的岩体结构信息为斜坡岩体结构模型建立和稳定性评价等工作提供了可靠的数据基础。

渝利铁路绿春坝隧道危岩体整治防护设计

以渝利铁路绿春坝隧道陡坡危岩体为例,通过现场调研得到危岩体发育特征及其稳定性,进行现场滚石试验,然后采用ROCKFALL软件对危岩落石滚落轨迹及能量分布进行数值模拟。根据数值分析结果采取分区清除、分级防护、拦石墙与消能措施相结合的综合处理措施。

基于三维激光扫描的高陡边坡勘查与支护设计

以广东清远银湖城复杂高陡边坡为依托,采用三维激光扫描技术,查明边坡的空间展布形态、优势结构面的空间分布特征,为边坡设计提供依据。基于三维激光扫描调查和边坡稳定性评价结果,对挖方土岩组合高边坡,上部土体采用“放坡+锚杆格构梁”,中下部岩体采用“削坡+马道挡石墙”的治理措施;对填方边坡,采用“强夯加固+扶壁式或重力式挡墙直立式支挡+坡率加筋土+坡面浆砌石格构梁防护相结合”的治理措施。生态修复效果良好,经济效益显著。

深层煤层气水平井安全钻井技术

针对吐哈盆地深层煤层气的勘探,前期以直井试采为主,水平井的钻井技术仍处于探索阶段。由于该区块属于高陡斜坡区、煤系地层发育,导致直井段井斜易超标、煤系地层的井眼井壁易失稳、水平井井段的轨迹难以控制及固井质量差等问题,文章通过分析高陡斜坡区提速限制因素,引入自动垂钻系统,形成直井段防斜打快技术,解决了高陡斜坡区防斜和大钻压快速钻进的矛盾;分析煤层井壁失稳机理,开展浸泡实验,优选了胺基有机盐钻井液体系,提高抑制性和封堵固结井壁性能,强化了煤系地层井壁稳定;结合深层煤层三压力剖面预测数据优化井身结构及轨迹控制,设计防卡PDC钻头和钻具组合,配套强抑制、强封堵性胺基有机盐钻井液,实现了煤层水平段安全延伸;强化钻井参数,应用岩屑清洁工具和个性化通井钻具组合,提高了井眼清洁效率;优化套管选型、扶正器配置及水泥浆体系,保障了固井质量。该系列技术为实现吐哈盆地深层煤层气水平井安全高效钻探奠定了基础。

中国高陡岩质边坡植被重建技术现状与展望

工程建设和矿山开采等活动形成了大量裸露的岩质边坡,由此可能带来许多地质和生态环境问题。随着边坡治理技术的发展,兼具稳定边坡和绿化环境双重功能的植被重建技术,逐步取代传统的单一工程治理技术,被广泛应用于边坡恢复治理。高陡岩质边坡因坡度陡、高差大,坡面固土保水困难,导致植被生长条件十分恶劣,所以该类岩质边坡的植被重建工作极其困难。为此,文章在分析高陡岩质边坡生态特点的基础上,重点总结了适宜高陡岩质边坡的植被重建技术,并阐述了各类代表性技术的基本概念、适用范围及优缺点。同时,论述了边坡植被重建技术的主要研究热点,指出各类技术中可能存在的理论研究薄弱、基质稳定性差、植被单一、技术选型不合理以及养护费用高等问题,并从特殊生境技术开发、基质研发、植物选配、护坡机理研究、评价机制建立及信息技术应用等方面进行了展望,以期为中国高陡岩质边坡植被重建技术的工程实践和理论研究提供一定的借鉴和参考。

河套盆地北缘色尔滕山河流地貌参数特征及其成因分析

地貌形态是构造和地表过程相互作用的复杂产物,主要通过构造活动和岩石的抗侵蚀能力等来调节。构造活动相对较弱的古老造山带往往可以忽略构造驱动的岩石抬升,使得研究岩石抗侵蚀能力对其地貌雕刻的贡献成为可能。但是目前大多数活动造山带地貌研究的结果显示地貌主要受控于活动构造,关于岩性对地貌演化影响的报道较少。色尔滕山山前断裂为河套盆地北缘的一条重要控盆断裂,全新世以来该断裂的活动性较强,曾发生过两次较大震级地震(M6.4和M5.9)。前人活动构造研究表明该断裂的活动性具有空间差异,中部乌加河镇活动性最强,两端逐渐减弱。但相对河套盆地北缘其他大型断裂(如狼山山前断裂、乌拉山北缘断裂和大青山山前断裂),该断裂的地貌参数研究较少。同时其地貌演化特征及发育机理仍然不清楚,这些均制约了对该断裂的变形动力学理解。本文基于30 m分辨率的DEM数据对该断裂进行详细的河流地貌学参数研究,包括使用Arcgis和Matlab脚本提取色尔滕山山前33条河流的子流域盆地面积-高程积分(HI)和相应河道陡峭指数(K_(sn))、河道纵剖面及其裂点等地貌学参数。结果表明研究区河流HI值大部分处于0.40~0.66之间,其中乌加河镇附近具有高值,流域盆地处于发育的壮年期。瞬态河道和稳态河道均沿着色尔滕山山前断裂走向分布,可能表明色尔滕山山前大部分河道目前处于瞬时地貌向均衡地貌演化阶段,并且通过对比发现瞬态河道裂点成因存在岩性和构造共同控制的现象。河道陡峭指数空间分布差异性较大,乌加河镇附近(S13~S20)陡峭指数较大,向两边陡峭指数逐渐减小,在S8河流以西又有增大的趋势。通过结合岩性和降雨情况分析发现,河道陡峭指数除了受岩性抗侵蚀能力影响外,其分布还与色尔滕山山前断裂垂直滑移速率分布和垂直位错分布基本一致。综合来看,地貌参数的空间分布是岩性差异和色尔滕山山前断裂活动分段差异性共同控制的结果,表明该地区岩性和构造对地貌的协同塑造作用。

急倾斜煤层采空区输气管道变形模拟

为了探究急倾斜煤层开采形成的采空区对其上覆输气管道安全运行的影响,基于快速拉格朗日法对某煤层采空区进行数值模拟,探究了实际煤矿采空区的地质沉降和管道位移特征,研究了不同倾角、不同开采深度的急倾斜煤层对上覆输气管道变形的影响。结果表明:煤矿区5个急倾斜煤层在开采100 m后,在煤层坡面上方形成最大深度1.54 m的塌陷,塌陷区内的土壤和岩石主要向煤层方向水平移动和垂直向下移动;靠近煤层采空区的管道,垂直方向位移大于水平方向位移,而远离煤层采空区管道,则水平位移较大;随着急倾斜煤层倾角减小和开采深度增大,管道向下的沉降量增大,并且发生最大沉降的位置逐渐向煤层方向靠近。

断陷湖盆陡坡带早期斜向扇三角洲形成机制、发育规律及勘探启示:以东营凹陷北带为例

断陷湖盆作为全球最重要的含油气盆地类型之一,在盆地早期的充填演化过程中,其陡坡带往往能够形成厚达上千米的砂砾岩沉积建造,成为油气勘探的重要领域。目前对这些巨厚层砂砾岩的沉积成因认识仍存在较多的争议。本次研究以济阳坳陷典型的断陷湖盆——东营凹陷陡坡带盐家地区为例,基于高分辨率三维地震数据体、岩心、录井、测井等地质资料,综合运用地震地层学、构造地质学、沉积学和流变学分析方法,对前期在断陷湖盆陡坡带早期发现的斜向扇三角洲的发育特征及其形成演化机制进行了研究,取得了以下主要认识:(1)斜向扇三角洲沉积物中砾石含量相对较高,由牵引流和重力流共同形成,石英含量平均40%~55%,发育扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲亚相,其地震响应特征在顺物源方向表现为(斜交、叠瓦和帚状)前积相,在垂直物源方向表现为充填相;(2)斜向扇三角洲主要发育于断陷早期,并于断陷中期大量消亡,扇体与边界断层以低角度斜交,角度通常不会超过45°,扇体的发育规模受到其根部所处位置的影响,扇体的消亡呈非等时性;(3)断陷湖盆陡坡带早期大型斜向扇三角洲的形成演化主要受控于4个因素:边界断层分段特征形成的转换构造为斜向扇三角洲的发育提供输送通道,断陷早期边界断层控制下的古凹槽为斜向扇三角洲的发育提供可容纳空间,断块间相互作用形成的破碎带为斜向扇三角洲的发育提供物质来源以及边界断层的硬连接导致斜向扇三角洲的消亡并向近岸水下扇转换;(4)已发现断陷湖盆陡坡带深层砂砾岩油气藏多属于斜向扇三角洲。本次研究指出陡坡带各级别转换带可作为勘探的重点靶区,布井方向应沿斜交边界断层。本研究不仅丰富了断陷湖盆陡坡带沉积理论,同时能够为中国陆相断陷盆地深层勘探提供新的思路和理论依据。

东营凹陷砂砾岩体OVT域宽方位地震正演模拟

针对东营凹陷近物源砂砾岩体相带及岩性变化快的特点,建立砂砾岩体三维地质模型,开展宽方位地震正演模拟。利用模拟数据体,通过OVT域道集分方位叠加,分析方位角变化对地震波走时、振幅等参数的影响,建立方位角及振幅与有利储集层的匹配关系。研究表明:砂砾岩体沉积方向的变化导致地震波传播产生方位差异,地震波反射存在方位各向异性,选择垂直于沉积边界的方位角进行分方位叠加,得到的叠加数据体对砂砾岩体顶界面及内部界面响应较为敏感,振幅较强,可更有效地揭示不同期次砂砾岩体的接触关系,准确识别砂砾岩体,精细预测有利储集层的分布范围。宽方位OVT域地震数据能有效进行砂砾岩体预测,在东营凹陷北部陡坡带砂砾岩体储集层预测中取得较好的应用效果,储集层预测结果与实钻较吻合。