耦合CO_(2)脱气的岩溶地热水结垢趋势定量分析

岩溶地热系统是最具开发潜力的水热型地热系统之一,在水热型地热资源利用中,地热水结垢(尤其是井下结垢)是目前面临的最普遍、最重要的问题之一,制约着地热水资源可持续利用。针对岩溶地热水结垢趋势分析方法存在的不足,在重点考虑CO_(2)脱气这一重要过程对结垢趋势影响的基础上,利用化学热力学模拟技术构建了一种耦合CO_(2)脱气过程的结垢趋势定量分析的改进方法,并将其应用于南京汤山岩溶地热区。结果表明汤山地区地热水不具有发生SiO 2结垢的趋势;在井口有发生碳酸盐结垢趋势,主要成分为CaCO_(3);井筒中下部有发生不同程度的硫酸盐结垢趋势,主要成分为CaSO_(4),SrSO_(4),BaSO_(4)。本研究在改进结垢趋势分析方法不足的同时,为防垢除垢工作提供了理论基础和方法指导,可有力促进地热水资源的可持续利用。

山岭隧道涌水量探讨——以西南某岩溶隧道为例

本文以西南某岩溶山岭隧道为研究对象,采用地下水径流模数法、地下水动力学法和降水入渗法分别预测隧道各延段、各时期的涌水量变化。研究结果表明:拟建隧道涌水量在4897m^(3)/d~7122m^(3)/d区间变化,80%的涌水属于岩溶水;各岩层丰、平水期的涌水量变化趋势基本相同,嘉陵江组一段(T_(1)j^(1))地层的涌水量最大,但是T_(1)j^(1)地层丰水期与平水期的涌水量相差约500m^(3)/d。其余地层中,丰水期与平水期的涌水量相差不超过200m^(3)/d。

龙祠水源地高浓度硫酸根离子来源分析

为保证饮水安全,解决水源地水质超标问题,提出治理方案,本文通过同位素监测、定量估算分析等方法对龙祠水源地高浓度硫酸根离子进行了研究。结果表明:在特殊“单斜逆置型”地质结构下,龙祠水源地高浓度硫酸根离子主要来源于中奥陶系石膏和煤系硫铁矿的氧化溶解;由硫同位素分析可知,中奥陶系石膏溶解是硫酸根离子浓度较高的主要原因,占比在75%以上,属于地质原因;煤矿开采导致的硫铁矿氧化溶解是加剧硫酸根离子总浓度波动变化的直接显性影响因素,为人类活动加剧所致。

深层煤矿床开采地质条件及其综合探测——现状与问题

煤炭是我国的主要能源,是国民经济和社会健康发展的根本保障,但华北和东北地区多数老矿区的浅部煤炭资源已近于枯竭,需要开发深部煤炭资源。深层煤矿床处于高围压、高温度、高瓦斯含量和高孔隙压力的采矿环境,其勘探和开发不仅是工程问题,更多的是地质问题。根据我国煤炭资源勘探开发中存在的问题与现状,在深层煤矿床赋存规律、开采地质条件及综合探测研究方面,急待解决的关键科学问题是:a.深层煤矿床的形成演化与赋存规律;b.深层煤矿床赋存的初始能量场以及多场叠加效应;c.深层煤矿床的流体来源、运移和赋存机理与多相介质耦合作用;d.深层煤矿床关键地质体和多相介质的地球物理响应与综合勘查理论。建立深层煤矿床精细、快速综合探测理论和技术方法体系,将为深部煤炭资源的勘探与安全高效开发和一些老煤炭工业基地的可持续发展提供科学依据和理论基础。

多种物探技术勘查宁南深层岩溶水的组合试验

基于宁夏南部山区深层岩溶水赋存特点 ,对EH 4电导率成像法、瞬变电磁法、高分辨率浅层地震法、放射性法组合勘查宁南深层岩溶水试验结果及钻探结果进行分析 。

采动影响下的煤层底板岩层破坏特征——以团柏煤矿为例

研究采动影响对底板岩层的破坏范围，掌握矿压和水压对底板岩层作用的关系是煤矿防治底板水害的关键。团柏煤矿开采10煤和ll煤，受到底板奥灰岩溶水的威胁，因此，以10煤为研究对象，采用煤层开采过程中底板监测钻孔的压水实验，研究采动影响范围和底板岩层的破坏深度。研究结果表明，10煤开采对底板岩层的破坏范围为10-12m，横向影响范围40m，峰值点位于6-20m。该成果可为煤矿开采深部煤炭资源时进行底板突水预测预报提供技术支持。

基于管道流模型的岩溶含水系统降雨泉流量响应规律——以贵州后寨典型小流域为例

为深入研究高度非均质岩溶含水系统的补给、运动机理,以贵州后寨岩溶典型小流域为例,运用管道流程序(conduit flow process),基于后寨岩溶典型小流域实际的降雨流量资料,建立降雨泉流量响应理想模型,对不同落水洞补给位置、不同渗透系数和给水度组合情况下的降雨泉流量互相关系数曲线陡缓程度和峰值特征进行研究。研究结果表明:含水介质参数的改变远没有补给位置不同对互相关系数曲线的改变程度高;在不同渗透系数和给水度组合情况下,短距离排水互相关系数峰值可接近1,而远距离排水互相关系数峰值最高仅为0.4。野外实际研究区分析也表明,短径流路径下降雨流量互相关系数峰值高达0.7,而长径流路径下降雨流量互相关系数最大为0.4。辅以必要的水文地质调查,降雨泉流量互相关曲线可用来分析管道径流路径等岩溶含水系统水动力特征。

济南岩溶水水化学特征及影响因素

利用济南岩溶水水化学数据,通过离子比例系数、相关性分析和主成分分析,系统地研究了岩溶水的化学特征和影响因素。研究区内岩溶水方解石和白云石饱和指数SI>0,处于饱和-过饱和状态,石膏饱和指数SI<0,处于不饱和状态。主成分分析结果表明岩溶水化学特征受水岩作用和人类活动的双重影响。水岩作用(如碳酸岩溶解)控制岩溶水化学组成的自然属性,人类活动(如污染物排放)造成岩溶水地球化学特征发生改变和区域性差异。西郊和南部补给区岩溶水主要受水岩作用的影响,水质优良,而城区和东郊岩溶水还受到人类活动的影响,水质变差,少数地段岩溶水NO3-超标。由南部补给区往北部排泄区和城区,人类活动对岩溶水化学组成的影响程度不断增加。

采动影响下强充水型隐伏岩溶陷落柱围岩变形与渗流场数值模拟

通过引入孔隙水作用于围岩的体积力项F′,采用弹塑性本构模型和达西渗流模型,有限元数值模拟和分析存在一穿透煤层的强充水型隐伏岩溶陷落柱时的带压开采过程中,煤层围岩的变形和渗流场随采煤工作面逐步接近陷落柱时的变化规律,探讨孔隙水压力对围岩变形的影响,并分析在存在岩溶陷落柱条件下的合理防水煤柱预留距离。数值模拟结果可为含特殊地质构造煤层的开采设计提供依据,同时为进一步的流固耦合作用和煤层底板突水机制的研究以及防水煤柱的留设提供一定的参考。

西安地区地热水和渭北岩溶水同位素特征及相互关系

依据采自西安地区300到3000米深地热井中地热水的水化学成分和同位素成分,确定出地热水的主要补给源和循环路径。地热水δ^(18)O 值变化于-11.8‰～-3.1‰VSMOW 之间,而δD 值变化幅度很小,在-87～-80‰VSMOW 之间,与西安市区现代大气降水的δD 值(～-60‰VSMOW)明显不同。在δ^(18)O～δD 关系图上,浅层地热水(〈1500米〉落在大气降水线上,而深层地热水(>1500米)向右侧偏离了大气降水线,呈现显著的氧同位素正向漂移现象。氧同位素由秦岭山前向盆地内部逐渐富集,在盆地内部随井深成正相关。据此判断,西安地热水的补给区位于秦岭山区。^(14)C 值表现为与氧同位素相反的变化趋势,^(14)C 年龄值在6,000～30,000年之间,表明地热水的地下循环时间很长。由井间^(14)C 年龄差异估算出从南到北地热水平均流速为1.7米/年,从西到东为2.5米/年。这些特征与渭北岩溶水截然不同,表明西安地区地热水与渭北岩溶水之间,虽然在空间上有密切联系,但分属于不同的水文地质单元,有各自独立的补径排系统。

水-岩化学平衡模拟中误差传递及灵敏度分析

以水岩化学平衡模型ＷＡＴＥＱ４Ｆ为基础程序，选取平顶山矿区一典型岩溶水水点，对固定温度和变化温度两种情况下，水岩化学平衡模拟中输入的水化学分析数据误差传递进行了研究。结果表明，水化学分析数据误差能够强烈地影响水岩化学平衡模拟结果；不同的水化学变量（误差）对不同的矿物的饱和指数的影响程度不同；在许多情况下。

华北岩溶陷落柱突水的水文地质及力学基础

为了有效预测、预防岩溶陷落柱突水,通过实际资料的水文地质背景分析,以及"厚壁筒"力学模型的模拟,研究了突水形成的基本条件.研究表明,陷落柱的充水受多种条件和因素的控制和影响,适当的水文地质基础是其突水的必要条件,但真正形成突水还必须满足突水的充分条件,即达到或超过力学临界状态,这就决定了绝大部分华北岩溶陷落柱并不充水,一般也形不成突水.

华北型煤田岩溶陷落柱某些问题研究

华北型煤田中发育的岩溶陷落柱是一种特殊类型的岩溶塌陷。本文在专题调查的基础上 ,总结了华北型煤田陷落柱的空间分布规律 ,初步提出了陷落柱宏观预测指标体系 ;从生产实践角度分析了影响陷落柱导水性的相关因素 ,讨论了三种与陷落柱有关的突水通道类型 ,并对陷落柱的鉴别及其与断层突水的区别进行了剖析。

陷落柱影响采场围岩破坏和底板突水的数值模拟分析

为探讨陷落柱在围岩破坏及突水中所起的作用,采用FLAC3D模拟分析了陷落柱影响下采煤工作面推进的全过程.采动影响下采场围岩的应力应变数值模拟充分说明,陷落柱的存在使底板的应力应变分布极不均匀,应力集中系数增大,陷落柱附近位移明显,远离陷落柱其影响逐渐减小,但对底板岩层破坏范围及破坏形式影响较小;陷落柱顶面上方岩层的应变较大,与周围不协调,容易产生局部剪切变形.陷落柱边壁、工作面底板压缩区与膨胀区的分界线重合在一条线上时,是剪切破坏的最佳状态,最容易发生底鼓突水.陷落柱影响下的底板破坏深度为15～18m.

寺家庄井田陷落柱对煤层气井产出水地球化学特征的影响

根据产出水的矿化度、离子类型和离子质量浓度化验结果,采用水化学、单因子方差分析等方法,研究了寺家庄井田陷落柱对煤层气井产出水地球化学特征的影响,对陷落柱地区煤层气的勘探开发具有参考价值。寺家庄井田煤层气井产出水的平均矿化度为1 484 mg/L,属微咸水,HCO_3-Na型。2014年4月和8月采集的井田北部煤层产出水样平均矿化度较南部高,陷落柱在井田北部较发育,蒸发作用较强,可能是导致井田北部产出水矿化度略高的原因之一。产出水矿化度随煤层气井排采时间增加略有增高且水型没有改变,说明寺家庄井田煤层气井在排水降压过程中地下水未得到及时补给。不同构造背景下煤层产出水的Na^+浓度无显著差异,井田北部陷落柱区样品282位于次级向斜轴部且临近陷落柱,其Na+质量浓度最大,平均值达462 mg/L,归因于水动力条件弱且较强的蒸发作用。

徐州市水资源开发利用现状及可持续利用研究

通过介绍徐州市的水资源情况,剖析了该市在城市化进程中水资源开发利用方面存在的问题以及造成这些问题的主要原因,提出了解决水资源危机、确保城市可持续发展的策略和途径:实行地表水、地下水、矿井水、城市雨水以及过境水的优化分配、联合调度的可持续利用战略;配套高效、健全的保障体系等。

中国南北方喀斯特水特征对比

通过对比分析，论述我国南北方两大“自然喀斯特区”的含水介质类型、喀斯特水类型、水文特征、喀斯特水的排泄、水文化学以及河谷水动力特征等问题。由于两大“自然喀斯特区”的存在，在宏观评价各类喀斯特水文工程地质问题时，对该两大“自然喀斯特区”

陷落柱突水模式及理论判据

不论岩体结构如何,地下水总是寻找采掘小区域内的构造软弱带,突破其中的关键部位(层),而形成突水。大量防治水实践和理论证实,突水通道一般呈横截面积有限、形状各异、类似陷落柱的柱体管道,因此,可以将煤矿突水‘柱体突水通道’设想为力学中的‘厚壁筒’,其顶底板突水类似‘筒盖’破坏失稳,煤柱侧壁突水则与‘筒壁’破坏失稳相似,而突水通道中的地下水压力和围岩地应力即为厚壁筒的内外压力;以‘柱体突水通道’和‘厚壁筒’的完全吻合为基础,将突水通道概化为‘柱体突水通道’统一模式,并建立其‘厚壁筒’力学模型。在利用模型进行突水条件分析时,应用结构分析的剪切破坏理论方法,并对其中的力学条件和推导过程作了适当简化,由地下水压力突破构造软弱带内关键层时的极限平衡状态,得到了简单实用的突水理论判据,可以有效预测突水部位及突水与否,指导防治水工作。范各庄2171综采工作面特大突水模型的建立及突水理论判别的实际计算表明,‘柱体突水通道’突水模式概化准确,‘厚壁筒’力学模型切实可行,突水理论判据正确,且切合实际。