焦作矿区煤系含气系统基本要素研究

煤系气是重要的天然气资源,明确煤系含气系统的基本要素对于煤系气勘探开发至关重要。以焦作矿区石炭—二叠系海陆过渡相含煤岩系为例,基于区内煤系气勘探资料,从生、储、盖及上覆岩层4方面,探讨了研究区煤系含气系统的基本要素及其特征。研究表明,焦作矿区石炭—二叠系烃源岩以煤和暗色泥岩为主,马厂1井太原组、山西组和下石盒子组泥岩的TOC含量分别为1.68%、0.905%和4.35%,二1煤顶底板泥岩的S_(1)+S_(2)含量分别为0.452、0.576 mg/g,达到了较好—好烃源岩级别;从镜质组含量、类型指数等方面,判定烃源岩为Ⅲ型有机质类型;烃源岩热演化程度整体处于成熟—过成熟阶段,处于主生气期。储集层以煤为主,其次为泥岩和部分砂岩,其含气量分为11.54~23.16、1~3、0.18~1.47 m^(3)/t,储集层矿物组成主要为石英和黏土矿物,主要发育植物胞腔孔和气孔,孔隙度介于0.80%~11.08%,渗透率介于0.004×10^(-3)~0.012×10^(-3)μm^(2),具有低孔低渗的物性特征;太原组、山西组和下石盒子组泥岩的饱和气突破压力为5.88~9.80 MPa,饱和煤油突破压力为13.72~14.11 MPa,具有很好的封闭能力。研究认为,焦作矿区石炭—二叠系煤系含气系统基本要素的组合关系为,烃源岩发育于太原组至下石盒子组,优势储集层为山西组,上石盒子组为区域盖层,第四系及新近系为研究区上覆岩层。

滨海土岩地层浅埋暗挖车站临时支撑拆除优化分析

以滨海地区某地铁暗挖车站初支拱盖法开挖为例,采用有限元数值模拟方法对临时支撑拆除方案进行分析,并结合实测数据进行验证。结果表明:围岩沉降最大值位于拱顶部位,两侧拱腰附近的位移量小于拱顶,围岩表现出明显的收敛性;最后拆除与拱顶连接的竖撑对控制拱顶初支沉降效果较好,且在拆除过程中可保证横撑与竖撑有连接部分;优化后的拆除方案考虑二衬施作,下部竖撑采用间隔拆除的方法,拱脚二衬对拱盖上部围岩提供支撑保护作用,可控制拱顶附近发生过大沉降;拆撑时应加强监测,现场实测数据可见采用优化后的拆除方案,地表沉降、拱顶沉降与净空收敛变化趋势较为稳定。

复杂地层中多洞并排超浅埋暗挖施工方案研究

作为采取敞开开挖条件受限、施工区地上物较多的隧洞工程中广泛应用的浅埋暗挖法,施工中普遍存在的难题是如何在确保施工安全的基础上,对地表及建(构)筑物沉降、变形幅度进行合理控制,尤其是在复杂的地层中、不利的基础条件下,多洞并排超浅埋暗挖面对的难题更加突出。为了有效的破解该难题,制定科学、合理的浅埋暗挖施工方案,以富壁路暗涵项目为例,针对该工程隧洞覆土厚度小,地层为回填土,地下水高,地下管线多,多孔洞并联的隧洞型式等复杂、不利的基础条件进行施工方案研究,通过对施工降水、辅助工程措施进行方案比选,对施工方式、施工监测及安全措施要点进行分析,针对性的制定了相对合理的施工方案,有效保证了隧洞围岩的稳固,确保了工程安全、顺利进行,为今后相关工程浅埋暗挖施工方案提供借鉴。

青藏高原地壳与上地幔成层速度结构与深部层间物质的运移轨迹

在印度洋板块与欧亚板块碰撞、挤压作用下,促使深部物质重新分异、调整和运移,并导致了地壳的短缩增厚,而且造成了高原的整体隆升和深部壳、幔物质的侧向流展。基于青藏高原腹地和周边地域地壳与上地幔的成层速度结构,特别是其特异层序的展布研究表明,青藏高原地壳巨厚,但岩石圈却相对较薄;地壳中于深20±5km处存在一低速层,层速度为5.7±0.1km/s,厚度为8±2km;上地幔软流圈顶部深度为110±10km;下地壳与上地幔盖层物质以地壳低速层为上滑移面,以岩石圈漂曳的上地幔软流圈顶面为下滑移面,在印度洋板块N-NNE向力源作用下在同步运移,即形成了青藏高原腹地和周边地域特异的大陆地球动力学环境。

测井综合评判技术在某地区储盖组合解释研究中的应用

利用测井技术，对某地区20余口井主要含油气目的层段储盖层进行了精细评价及匹配、拟合和提取参数，并建立了该区储层岩性、物性、含油性及盖层质量评价的解释标准、权系数和指标。岩性精细评价总体上与该区钻井取心及地质录井资料一致，储层物性、含油性及盖层质量评价解释结果也与相应的试油结论吻合。在此基础上，着重分析了该区不同质量盖层及其储盖组合特点和关系，阐明了该区油气层分布规律，为该区进一步勘探开发提供了可靠的依据。

覆岩离层变形力学模型及应用

针对采动覆岩非同步弯曲而产生离层的特征及覆岩离层注浆减缓地表沉降新技术实施的急需,根据弹性力学理论,将离层岩层假设为岩板,研究其变形特性,真实地反映了离层岩板在水应平力和自重应力作用下变形的本质,并建立了岩板挠度的力学模型,其力学模型可推广应用于离层注浆条件下的离层岩板的挠度计算,为离层注浆新技术的应用提供可靠的理论基础。

近地表上覆岩层直壁塌陷机理及稳定性分析

介绍了川口钨矿塌陷区岩层的地质条件、岩石的力学性质和工程地质调查与评价的结果;通过井下和地表现场调查和勘察测定,给出了井下采空区的边界范围和地表塌陷范围的对照图,分析了上覆岩层的塌陷特点,确定了采空区上覆岩层呈现典型的筒状直壁塌陷。根据采空区围岩和上覆岩层的节理裂隙发育程度不同,采用太沙基地压理论解释了采空区周边围岩和上覆岩层的力学作用机理和破坏特点,对太沙基理论进行了改进,并给出了力学分析图、推导了地压计算公式;进而采用极限破坏理论对不同开采跨度时上覆岩层的稳定性进行了分析和计算,并给出了在保证不产生筒形塌陷条件下、不同覆盖层厚度时的安全开采跨度和安全系数之间的量化关系。

煤矿覆岩离层注浆减缓地表沉降技术的应用

地表沉陷控制的关键是治理覆岩破坏。控制覆岩破坏的途径有多种,覆岩离层注浆减沉技术是一种控制覆岩破坏的新方法。本文介绍了该技术在国内外的应用情况,论述了注浆减沉的理论基础和减沉机理,并提出了下一步要解决的问题,为提高减沉率和推广该技术奠定了基础。

四川东北部中下侏罗统生储盖组合

针对四川盆地作为中国重要的油气富集区域之一,东北部开发程度相对较低,运用地质勘查最基本的野外露头分析,对该区中下侏罗统生储盖组合进行了初步研究,指出川东北地区中下侏罗统是有利的油气发育层段,具有较好的油气勘探前景,达到了提高该区的研究程度、扩大油气勘探领域以及提高勘探效益的目的。

无底柱分段崩落法开采上覆岩层力学参数研究

受扰动的岩体力学参数是大型岩土工程设计和稳定性分析的基础与关键.本文采用地质力学分类法(RMR)、经验强度准则(GSI)、现场承压板试验与室内结构面强度试验等方法,综合确定金山店铁矿崩落法开采上覆岩层力学参数.并依据西Ⅰ采区工程地质、开采技术条件和岩体力学参数建立3DFLAC计算模型,验证岩层力学参数的可靠性.当开采到-141.5 m水平时,地表测点变形观测值与计算值在变化规律上一致,误差在允许范围内.因此,采用上述方法确定的岩体力学参数可以用于金山店铁矿东区地下开采的地表变形规律研究.

地表下沉力学模型的建立及应用

针对采动覆岩移动的规律,由弯曲下沉带的挠曲特 性,应用薄板挠曲理论,建立地表下沉的最大值力学模型, 预测覆岩离层未注浆和注浆条件下地表的下沉值.

陇东和陇中黑垆土的发生与演变

前人认为，我国黑垆土是在现代草原环境条件下形成的￣［１］。我们通过对陇东和陇中黑垆土理化性质分析，￣（１４）Ｃ年代和孢粉组成的测定，认为这里的黑垆土是由深色埋藏古土壤层和浅色表土覆盖层叠加构成。剖面呈两段性构造。古土壤层由晚更新世晚期开始发育，主要成壤于全新世中期，具有与现代成土环境不相符合的深厚腐殖质蓄积层、理化性质、孢粉成分等残遗埋藏特性。浅色表土层是全斩世晚期气候转向旱型化条件下发育的土壤，其性质和现代成土环境保持一致。黑垆土的这些特性，仅用当前草原成土环境不能完全解释其基本属性，应从第四纪晚期环境变化和黄土物质的不断沉积和加积，才能阐明黑垆土的古土壤的变质作用和黑垆土上下层段的异质特性。

地表沉陷控制新途径

地表沉陷控制的根本是治理覆岩破坏。而控制覆岩破坏的途径归纳为部分开采和充填开采。部分开采 ,影响采区布置 ,不易达到高产高效 ,煤炭采出率低 ;充填开采增加矿井设备和生产成本 ,且充填材料来源在某些矿区比较缺乏。由此提出利用国内外最新的技术 :覆岩离层注浆充填和采空区局部膏体充填 ,结合工作面优化设计技术 ,扬长避短 ,是一种技术上可行、经济有效的覆岩破坏控制新方法。

巨厚坚硬覆盖层矿井开采灾害与防治措施的研究

华丰井田巨厚坚硬砾岩覆盖层下采煤引起的矿井顶板冲击地压及地表斑裂现象，已严重危及矿井安全并使地表农田遭受较大破坏，是目前矿井需要解决的突出的工程技术问题。本文在分析开采的地质环境特征的基础上，探讨了冲击地压及地表斑裂产生的机理，提出了相应的防治措施。

安徽运漕地区隐伏地质体三维模型构建及应用

以安徽运漕地区为例,从地层与岩体特征入手,结合地质—地球物理信息,开展浅覆盖区隐伏地质体三维建模研究。介绍了划分建模单元及建立地质—地球物理模型和构建最终地质体模型的过程,针对区内侵入岩、浅成侵入岩发育情况,提出采用地层与岩体并行建模的思路,通过"先分后合"的方式构建地质体三维模型。最终的成果模型反映了研究区隐伏地质体的主要物性层(建模单元)、主要断裂与褶皱构造、岩浆隆起构造的空间展布特征,模型将区域重磁、断层展布、已知矿点与闪长岩类及三叠世周冲村组叠加显示,以三维可视化的方式标识了成矿有利地段的空间位置。

短壁开采覆岩关键层黏弹性分析与应用

根据短壁开采条件下保护煤柱的布设特点,建立由保护煤柱支承的关键层力学分析模型。针对不同采场设计参数进行关键层受力及变形的弹性和黏弹性分析,得到弹性介质关键层下沉量的理论计算式,及黏弹性介质关键层变形随时间变化的表达式。评价不同采场参数对关键层随时间变形的影响,给出理想的建筑物下短壁开采设计参数范围,为“三下”开采设计和长期地表沉陷预计提供理论依据。

土岩组合地层浅埋隧道埋深确定方法研究

为能更好地确定土岩组合地层浅埋暗挖埋深,以青岛地铁某浅埋暗挖车站为依托,采用数值模拟为研究方法,研究岩跨比、覆跨比等指标对隧道埋深的影响,并在此基础上从多指标角度出发研究其对隧道埋深的敏感性影响。研究表明:1)在强风化-微风化花岗岩地层隧道施工过程中上覆岩体和土体对围岩的稳定贡献程度不同,上覆岩体更有利于隧道的稳定;2)在青岛典型土岩组合地层中确定地铁车站埋深时,隧道的安全性对上覆岩层的厚度最为敏感,其次为覆跨比,覆盖层自重荷载影响隧道施工后的变形及受力。

浅层地震在永冻区探测冻土层厚度的试验研究

作为陆域永冻土区天然气水合物矿藏的盖层,天然气水合物的分布与冻土层密切相关。利用地震方法探测冻土层是该方法寻找天然气水合物的新尝试。青藏高原永冻土区冻土厚度相对较薄,为有效地探测冻土层,需采用小道间距、小炮间距、小偏移距和高覆盖次数的反射地震方法技术。由于松散沉积地层冻结前后的速度差别较大,利用地震速度谱和冻土底界反射波能够可靠地探测冻土层的厚度。对于孔隙度较低的硬岩沉积地层,虽冻结前后的地层速度差别相对较小,但冻结层底界面上下地层的波阻抗差异也会因冻结层的存在使正常反射波组在冻结层底界处出现不连续和扰动,依据地震速度谱和倾斜地层反射波组的扰动不连续可解释冻土层厚度。

华南地台盖层和上覆盆地层的褶皱时代

根据晚古生代至中三叠世地台盖层和上覆中新生代盆地构造层之间关系及其褶皱形态,以及早、中三叠世右江裂陷盆地周边地质资料,讨论了地台盖层和上覆盆地构造层的褶皱时代,认为地台盖层和上覆盆地层的褶皱形态是晚侏罗世或晚始新世以来中新生代多次褶皱累积叠加形成的,在兰坪-思茅中新生代扩张盆地无印支褶皱,因此越北也可能没有如Fromaget(1934)所说的印支褶皱,在大地构造上,越北相关部分延入兰坪-思茅中新生代扩张盆地。

土岩组合地层盖挖法车站“吊脚桩”基坑设计优化研究

以青岛地铁3号线五四广场站为研究对象,对土岩组合地层地区的吊脚桩设计要点进行研究。通过数模模拟,对土岩组合地层中"吊脚桩"基坑的支护体系变形及内力、"吊脚桩"嵌岩深度与预留岩肩宽度的关系进行了分析,并对有竖向荷载的"吊脚桩"进行了研究。研究表明:1)随着开挖深度的增加及锚杆的施工,预应力锁脚锚杆对吊脚桩桩底水平位移的控制作用明显。2)随着嵌岩深度和肩岩宽度的增加,吊脚桩桩身最大水平位移呈减小趋势,嵌岩深度取2.0 m,岩肩宽度取1.5 m较为合理。3)由于桩脚嵌入中风化花岗岩,桩顶位移不受竖向荷载控制,仅随开挖深度增加而明显增加;桩身弯矩稍有增大,但变化值极小。