大型岩溶热储识别方法与规模化可持续开采技术

为了支持中深层地热资源取暖产业化发展,寻找热资源储量大且易于开发利用的地热聚集区和研发相应的高效率可持续开发利用的关键技术至关重要。经过20年的探索与实践,在继承和发展的基础上,我们完善了地热系统源通储盖分析理论原理和地热储层聚热机理的识别方法。在华北牛驼镇凸起上确定了首个大型岩溶热储,并且提出了二元聚热模式,在原有模式上发展为沉积盆地中低温对流-传导复合型地热系统。这是在华北克拉通独特地质构造-热背景上形成的渤海湾盆地特大型地热聚集系统。这个以中上元古界雾迷山组碳酸盐岩为主体的岩溶热储,储层厚度大,温度高、储层孔渗性好、水质优、易开采、好回灌。针对这类地热资源可持续开采而研发的采灌优化设计技术和动态监测与数值模拟技术,形成了一整套热储开采技术。我们基于政、产、学、研相结合的思路,自2009年起,在河北雄县实施了百万平方米级中深层水热型地热清洁取暖示范工程。经过5年左右的建设,于2014年被国家能源局认定为"雄县模式",并向全国推广。该项目超过了冰岛的雷克雅未克地热取暖项目,是迄今为止世界上最大规模的同类地热取暖工程。经过5年以上的运行监测和检验,项目实现了百分之百回灌的高质量发展标准,是真正意义上的地热清洁取暖示范工程。基于大华北地区和全国同类热储的对比研究,我们发现类似的热储还有很多,技术推广应用的前景广阔。

广西乐业大石围大型岩溶漏斗的形成特征

大石围大型岩溶漏斗位于云贵高原南缘的桂西北边陲的岩溶斜坡地带。红水河右岸百郎地下河上游的高楼至韩家沟风岩洞地下河支流的中段。地面标高 10 0 0 m～ 15 0 0 m,漏斗口直径为 5 0 0 m× 380 m,口部面积为1.4× 10 5 m2 ,底部直径为 2 0 0 m× 10 0 m,底部面积 2 0 0 0 0 m2 ,总容积为 3× 10 7m3～ 5× 10 7m3。其深度和容积在世界同类大型岩溶漏斗中位居第 5位或是中国的第 3位。研究表明 ,区域构造或垂向深切“X”型共轭节理、裂隙 ,对岩溶漏斗周边岩壁的崩塌和平行后退起着至关重要的作用 ;而第四纪以来的大幅度抬升 ,是造成岩溶向纵深发育或漏斗深切作用的主要原因。大石围岩溶漏斗是地表和地下岩溶的长期共同作用 ,逐渐崩塌、扩大其容量和增加其深度而实现的。

宜万铁路大型岩溶洞穴发育特征及整治

研究目的:宜万铁路隧道遭遇的大型(充水的、不充水的)岩溶洞穴的复杂程度、风险及危害程度十分罕见,其整治难度前所难遇,设计、施工都经历了考验。总结此次难得的实践,以资借鉴,不断充实提高。研究结论:隧道内的大型洞穴的设计理念、施工要求等,大大有别于隧道外其他地段的类似设计,需特别慎重考虑跨越的合理性、基础的稳定性、结构的安全性、施工的可行性,而且不得留下隐患;必需认真查清洞穴的形态、充填物特征,与其有关的岩溶地质、水文地质条件,同时实施阶段性勘探,然后采取针对性工程措施,方可取得成功。

特大型岩溶空区陡坡回填桩基施工技术研究

对于穿越特大型岩溶空区的高速公路隧道,空区轮廓与地层走向的复杂性势必会影响隧道结构的施工,岩溶空区处治对于隧道施工安全及隧道结构安全具有重要意义。以那丘隧道穿越的特大型岩空区为工程背景,针对隧道底部空区内的陡坡桩基施工难点进行分析,建立了一套以空区回填为辅,桩基施工为主的特大型岩溶空区陡坡回填桩基施工方法,并重点提出该套施工方法中的关键技术,最后结合陡坡回填桩基"先回填后浇桩"的施工特点,提出相应的桩基施工质量控制要点。

综合灌注法治理路基大型岩溶病害

结合津浦线K369路基岩溶病害整治工程,总结提出了治理大型岩溶病害的综合灌注法。根据空溶洞体积及溶蚀破碎程度选取不同的灌注材料,通过计算机监控装置实时监控地下溶洞内的灌注充填情况,对灌注密实度和灌注量进行有效控制。对如何确定岩溶病害处理深度、整治工艺创新等进行了探讨。

高压富水、大型岩溶断层破碎带施工技术

大瑞铁路大柱山隧道燕子窝断层集高压富水、大型岩溶、超长断层、异常破碎等特点于一体,采用常规注浆工艺已无法通过,经长期多方案比选,最终采用"远排近堵,超高压分段聚合注浆"工艺施工,得以安全顺利通过。

特大型岩溶地段隧道爆破施工技术

在我国有较多岩溶,社会的发展以及经济和科学技术的不断进步,也增加了我国铁路工程的建设,进而不可避免的在岩溶区域开展铁路隧道工程。针对于特大型的岩溶地段而言,其地质条件具有较高的复杂性,极易发生岩溶塌陷等灾害,在此地段进行隧道施工时,难以精准预测洞穴顶板坍塌位置及时间,进而对工程的安全性造成严重威胁。在特大型岩溶地段进行隧道开挖时,其爆破环节会损伤溶洞围岩与隧道,使裂隙贯通影响围岩的承载力,降低围岩稳定性。对此,应合理选择并运用爆破施工技术,以保证工程能够顺利进行。

基于特大型岩溶空洞下桩基施工技术研究

以广那高速公路K0+110大桥24-1号桩基出现的特大型岩溶空洞为例,针对岩溶空洞影响下的桩基安全性进行分析,提出采用“钢筋混凝土+浆砌片石”双层护壁的施工方法。利用有限元分析软件,建立桩-岩溶-岩土体相互作用模型,通过分析护壁前后桩基的桩顶沉降、竖向承载力、桩端承载力及桩侧摩阻力等参数,验证该施工方法的可行性,为类似工程提供借鉴经验。

公路隧道侧穿大型非充填型溶腔处治方案研究

岩溶发育具有无规则性和隐蔽性,难以察觉。若为大型溶洞,处治不当不仅会影响施工进度,还会给运营期留下安全隐患。文章以西南某隧道侧穿大型非充填型溶腔为研究案例,基于隧道溶腔物探资料,结合揭露溶腔的形态、稳定性和岩溶水等情况,提出“固底-强腰-稳顶”的处治方案。该方案可有效保证隧道结构安全,加快施工进度。同时,施工中应坚持长短预报相结合的方式,避免因预报搭接导致岩溶未被及时发现。

长大公路隧道穿越大型溶洞施工关键技术

以武汉至深圳高速公路仁新段李洞隧道施工为背景,介绍长大公路隧道穿越大型溶洞处理措施,抓住岩溶隧道防治对策技术关键,掌握不同填充物、富水程度岩溶隧道具体处理技术措施。

Mine rocky desertification： Another type of rocky desertification coexisting with Karst rocky desertification in Karst region

Mine rocky desertification is another type of rocky desertification which coexists with Karst rocky desertification, suggested firstly by professor SONG Jian-bo, Guizhou University. Mine rocky desertification is a process and result that the earth＇s surface is similar to desert landscapes after rock is exposed gradually, owing to mine wastes discharged at will which consist of waste residue, waste liquid and waste gas. On the basis of introducing Karst rocky desertification simply, we clarify the concept of Mine rocky desertification systemically, analyze its danger and compare the differences between Mine rocky desertification and Karst rocky desertification. Finally, we make preliminary discussion on the study significance of comprehensive treatment of Mine rocky desertification

雄安新区地热资源与开发利用研究

雄安新区地热资源丰富且比较容易开采,在生态文明建设中可发挥重要作用。雄安新区浅层(<200米)地热能宜于开采;深层(200—3000米)地热能中的砂岩储层和碳酸盐岩储层热量大,宜于开采;超深层(>3000米)地热能也具有开采潜力。雄安新区的雄县在利用大型岩溶热储开展规模化供暖方面,单一项目已实现世界最大(450万平方米)供暖能力。文章认为,雄安新区应该加大地热资源勘查力度,重点是超深层碳酸盐岩热储;在利用上,要做到因地制宜,深、浅资源合理配置,还要重视环境保护,协调好与其他资源利用的关系;同时,要发展地热储能技术,形成以地热为主体,多能互补的"地热+"的清洁能源利用新格局。