蒙陕矿区内钢板-钢筋混凝土钻井井壁非均匀受力特性研究

以蒙陕矿区某煤矿风井为工程背景,利用双向不等压模型推导出水平地应力下井壁的受力形式,并得出了非均匀系数k的计算公式,确定了蒙陕矿区地层的不均匀系数范围为0.06~0.20,研判了钻井井壁全深受力关键横断面的受力破坏特征。根据有限元软件ANSYS模拟非均匀荷载条件下的井壁受力规律,井壁混凝土外缘环向应力为控制应力,井壁应力呈现非均匀分布,90°位置的不均匀程度大于0°位置,外荷载较小的90°位置受拉,而外荷载较大的0°位置受压。通过对井壁压力试验台对内钢板-钢筋混凝土进行非均匀加载试验分析,非均匀荷载对钻井井壁受力影响极为明显,在k=0.15时模型的峰值应力仅为均匀荷载条件下的23.1%~33.3%;在k=0.20时模型的峰值应力为均匀荷载条件下的20%左右,且破坏形式为混凝土先受拉破坏,随后钢筋和钢板屈服。研究结果表明,内钢板-钢筋混凝土钻井井壁对非均匀荷载较为敏感,在蒙陕矿区使用钻井法应该考虑非均匀系数的影响,且需要在井壁设计阶段重点关注井壁外荷载较小位置的受力。

半干旱草原露天矿区生态累积效应:评估模型与应用

为揭示半干旱草原露天矿区生态环境质量状况,分离矿区人类活动生态累积效应并识别其演变态势,在厘清矿区生态累积效应概念的基础上,构建适用于半干旱草原的露天矿区生态环境质量评估指数(Surface Mining Areas Eco-environmental Evaluation Index,SMAEEI)以及矿区生态累积效应定量评估模型。选取内蒙古胜利矿区为研究区,量化分析1986—2020年区域生态环境质量和生态累积效应的时空分布规律,以及主要人类活动的生态累积效应差异。结果表明:①SMAEEI适用于半干旱草原露天矿区,能客观呈现各地类生态环境质量高低顺序。35 a间研究区生态环境质量呈极显著下降趋势,且其空间差异显著减弱。露天矿场、城镇扩张区、锡林河湿地及北侧草地生态环境质量出现极显著、显著的退化趋势。②半干旱草原露天矿区生态累积效应定量评估模型能剔除气候因素对生态系统的耦合影响,分离并量化人类活动对矿区生态系统的累积效应,揭示累积的方向、程度和空间范围。35 a间研究区生态服务价值累积量(Change of Ecosystem Service Value Cumulant,COESVC)共减少1186157.03万元,出现负向生态累积效应,生态系统服务功能下降。高度、中度负向累积区集中在湿地和草地退化区、城镇区、露天矿场。③露天开采、城镇建设造成的单位面积负向生态累积效应最明显,前者在单位时间内带来的负向累积变化最剧烈,后者负向累积效应的局部影响程度和偏离度最大;放牧活动引起的负向生态累积效应影响范围最广、总量最大,但局部影响程度最小,生态系统服务功能较其余人类活动更稳定。研究成果可将矿区人类活动引起的生态环境实物量变动转化为价值量描述,为采用货币形式测算矿区生产生活行为的环境损害成本提供可行方法。

内蒙古石拐矿区土地覆盖变化驱动力和景观格局分析研究

通过分析内蒙古自治区石拐矿区2003年、2013年及2023年的土地覆盖数据,探讨土地覆盖及景观格局变化并分析其驱动力。土地覆盖数据使用ENVI遥感软件分析2003年、2013年、2023年Landset 30 m精度卫星图;采用Fragstats软件计算土地覆盖及景观格局变化。结果表明:土地覆盖转移主要发生在石拐矿区的西南部,其中2003–2013年主要是农田和灌草地向建设用地、灌草地向林地的转移;2013–2023年主要是农田向灌草地、灌草地向未利用地、灌草地向林地的转移。石拐矿区在近20年的土地覆盖变化为:农田和灌草地不断减少、林地持续增加、未利用土地先减少后增加、水体面积较稳定。石拐矿区灌草地约占整个矿区80%的面积,是该矿区的主要土地覆盖类型,灌草地、林地、农田、建设用地及未利用地先碎化后集中,其中发生转化的是一些小斑块,而主要的景观斑块并没有受到太大影响,矿区土地覆盖整体呈现出均衡化和多样化的发展趋势。石拐矿区土地覆盖及景观格局变化受政策影响较大,例如棚户区搬迁、石拐新区和工业园区建设以及生态修复工程等。研究结果与石拐矿区土地利用总体规划中各类型用地的变化趋势、变化幅度相同,具有较高的准确性,可以为该矿区人居环境的高质量建设和可持续发展提供理论依据。

晋陕蒙采煤区水土流失现状调查与分析研究

以晋陕蒙采煤区为研究对象,采用文献资料收集、野外调查与室内分析相结合的方法,重点对松散堆积物、排土(矸)场、塌陷区域等人为水土流失进行典型调查研究,查明在建、在产的煤矿和采石场的分布、数量及规模,阐明引起水土流失的原因,为晋陕蒙能源区水土流失治理和生态环境建设提供依据。

内蒙古草原矿区土地退化特征

随着内蒙古地区矿产资源开发力度的加强,生态脆弱的草原地区出现的各种生态环境问题严重影响了当地经济发展和生态建设。选择内蒙古白云鄂博铁矿、准格尔煤矿、达茂旗萤石矿和苏莫查干萤石矿4个矿区作为典型研究区,利用遥感和GIS技术,选择土地毁损、植被破坏和土壤侵蚀等方面的指标,研究内蒙古矿区20多年来的土地退化特征。结果表明,矿区开发过程中道路建设对植被的破坏比较明显;被毁损的土地类型主要来源于草地;NDVI、植被覆盖度、生物量和生物丰度等指标在矿区500 m范围内的值远小于其他范围;土壤侵蚀呈由轻度向中度发展的趋势;所有指标都反映出距矿区越近土地退化越严重的特征。

内蒙古黄岗锡铁矿区早白垩世A型花岗岩成因:锆石U-Pb年代学和岩石地球化学制约

内蒙古黄岗锡铁矿是大兴安岭南段成矿带中的一个重要矿床。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,黄岗岩体中的钾长花岗岩和花岗斑岩分别形成于136.7±1.1Ma和136.8±0.57Ma,属早白垩世的产物。黄岗花岗岩体SiO2含量较高(66.81%~77.39%),Al2O3含量低(11.33%~14.54%),显著贫镁,ALK较高(5.65%~10.67%),K2O/Na2O值在0.32~10.53,平均为2.78。稀土配分曲线呈右倾轻稀土富集型,铕强烈亏损,δEu值为0.03~0.20。富集高场强元素Zr、Hf和大离子亲石元素Rb、U、Th,而元素P、Ti、Ba、Sr明显亏损,具有与洋岛玄武岩相似的Y/Nb等元素比值(】1.2)。上述特征与典型的A1型板内非造山花岗岩一致,其成因可能为在岩石圈伸展环境下,幔源岩浆的底侵促使上覆的先存地壳发生部分熔融形成花岗质岩浆,岩浆源区与壳幔混熔作用有关。

内蒙古河套灌区沈乌灌域生态系统健康评价和时空变化分析

基于生态健康理论和景观生态学理论,使用土地利用和遥感数据,采用空间自相关分析和空间关联规则挖掘方法,分析内蒙古河套灌区沈乌灌域2000—2015年生态系统健康的时空变化。结果表明:2000—2015年沈乌灌域生态系统健康水平呈先缓慢提高、再迅速提高的态势,这与该区域土地利用结构变化由沙地转变为耕地、草地和林地以及由建设用地转变为耕地和草地密切相关。2000,2015年的Moran's I分别为0.627,0.606,空间集聚现象显著,高生态健康区分布在西部、中部和东部呈南北走向的水域湿地范围内,低生态健康区主要分布在北部、中部和南部的沙地以及东南角的城镇建成区。2000—2015年区域生态健康空间格局未发生显著变化。干渠近距离范围内基本不存在低生态健康区,区域内的灌溉设施对生态健康格局有重要影响。

内蒙古道嘎金矿区地质特征及找矿地球物理标志

道嘎金矿化区位于内蒙古自治区额济纳旗境内,地处北山成矿带东段.区内主要矿体均赋存于碎石山组浅变质碎屑岩以及华力西期闪长岩体中,矿体的产出主要受北东向和近东西向断裂构造控制.区内金矿化类型以含金石英脉型为主,主要发育角砾状含硫化物石英脉和含电气石石英脉两种类型矿石,矿床成因属中温热液脉型金矿床.选择成矿地质条件最为有利的I号和Ⅳ号两条矿脉所在区域展开激电中梯测量工作,结果表明,已知矿脉出露附近激电异常较明显,其异常范围的视极化率在5％～9％之间,视电阻率在50～300Ω＆#183;m之间.因此,该区找矿有效的地球物理标志为低电阻高极化率异常.

蒙西南—冀北石墨矿化带成矿地质特征及矿床成因探讨

石墨是新型产业发展的重要原材料,随着社会飞速发展和科技进步,工业需求量急剧上升。目前,随着矿床开采技术和勘探技术的提高,寻找分布于地表浅层次的、高品位的石墨矿床难度愈发明显。在系统总结含矿岩系时空分布特征和区域成矿规律基础上,在含石墨岩系的"老"矿区深部及其外围露头条件差的地区开展盲矿体寻找,将是取得找矿突破的有效途径。对蒙西南—冀北含石墨矿带勘查与区域地质资料综合分析表明,该矿带位于华北陆块北缘,变形构造发育,区域变质、混合岩化强烈,含矿岩石是新太古界孔兹岩系,已在露头较好地段发现大、中、小型晶质鳞片石墨矿多处,具有良好的区域变质石墨矿成矿地质条件与找矿潜力;覆盖区是该成矿带寻找新的石墨矿床的有利目标区。

内蒙古自治区和谐矿区试点建设现状研究

和谐矿区建设是社会主义和谐社会建设的重要组成部分,也是实现矿业可持续发展的必然之路。本文阐述了开展和谐矿区建设的现实意义,总结了2011年以来内蒙古和谐矿区试点建设取得成效,但仍然存在部门分割管理、矿群矛盾难协调以及企业社会责任缺乏等问题,建议树立新型资源管理观,积极构建和谐矿区建设新机制,以改革促矿业和谐发展。

内蒙古半干旱草原某铅锌矿区土壤性质及重金属污染生态风险评价

半干旱草原地区是我国重要的生态脆弱区,频繁的矿业活动会对草原土壤造成一定程度的污染.本文以位于内蒙古半干旱草原的某铅锌多金属矿区土壤为研究对象,对其土壤性质和重金属含量及赋存形态进行了调查研究,并利用单因子指数法、潜在生态风险指数法和RAC风险评价法对土壤受污染程度进行了评价.结果显示,研究区土壤偏中碱性,矿物组成以石英、长石和粘土矿物为主.矿区土壤中Pb、Zn含量(分别为51.2 mg·kg^(-1)和226.4 mg·kg^(-1))远高于背景土壤,分别为内蒙古土壤几何均值的3.4和4.7倍;矿区土壤Cu含量和背景区土壤含量相当.元素赋存形态分析表明,Cu主要以残渣态和有机质结合态形式存在,Pb和Zn则以残渣态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态为主,3种元素可交换态和碳酸盐结合态含量均较低.单因子指数法评价结果表明,矿区41%和35%土壤受到严重的Pb、Zn污染;潜在生态风险评价结果表明,矿区土壤重金属的综合潜在生态风险指数RI为29.40,属于轻微生态危害,Pb是综合潜在生态风险主要的贡献因子;RAC风险评价表明,矿区土壤中生态风险系数由大到小为Zn>Cu>Pb,Zn的生态风险相对较大.综合来看,Pb、Zn的污染控制是该矿区需要关注的重点.

矿区周边土壤重金属污染优先控制因子及健康风险评价研究

土壤重金属污染已严重威胁生态环境和人类健康。由于资源和成本的限制,确定土壤污染的优先控制因子和污染源是管控和治理土壤重金属污染的关键。于内蒙古河套地区某矿区及周边区域共采集31个土壤样品(0—20 cm),基于污染指数法、PMF模型、Monte Carlo模拟和USEPA健康风险评价模型等耦合模拟研究,探究其土壤重金属的污染特征、污染源及其对人体健康的危害,确定土壤重金属污染管控中的污染源和污染元素等优先控制因子,以期为矿区土壤重金属污染防治和管控提供科学依据。结果表明,Cd、Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和As 7种重金属平均含量均超过内蒙古河套地区土壤背景值,Cu和Pb超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018)的风险筛选值。利用PMF模型结合相关性分析,确定土壤重金属主要来源为交通污染源(34.7%)、农业污染源(9.3%)、自然母质源(17.8%)以及尾矿污染源(38.2%)。健康风险评价结果显示,儿童和成人均存在致癌风险,而非致癌健康风险只有儿童超过了可接受值。基于源导向的健康风险评价表明,As和Cr为优先控制元素,尾矿污染源和自然母质源为优先控制污染源。

地电化学集成技术在内蒙古格鲁其堆山矿区及外围寻找隐伏铅锌矿的应用

为解决内蒙古格鲁其堆山矿区外围区找矿问题,笔者本着"由已知向未知"的研究思路,在格鲁其堆山矿区开展地电化学集成技术找矿应用。选取矿区内已知剖面进行试验研究,结果显示:在已知矿体上方均显示出了明显的Cu、Pb、Zn等元素异常,验证地电化学集成技术在该地区寻找隐伏铅锌矿产是可行的。再在矿区西南部的未知区内开展隐伏矿预测研究,运用因子分析得出矿区最佳找矿元素组合,结合单元素异常图和成矿地质条件,在研究区内圈定1个Ⅰ类靶区、1个Ⅱ类靶区和1个Ⅲ类靶区。

基于多源数据的锡林浩特矿区资源环境承载力评价

煤炭资源的开采和消耗给矿区环境和人口带来一定程度的影响,面对这一资源环境问题,我国大力提倡建设绿色矿山,要求矿山发展必须在资源环境可承载的能力之内。综合利用Landsat 8、GF-2等多源遥感数据和社会经济统计数据,采用层次分析法从承载本底和承载状态2方面构建资源环境承载力评价指标体系,其中承载本底采用资源可利用量占比表示,承载状态选用煤矿经济占比指数、煤矿就业指数、采矿破坏指数和废物排放强度以及起调节作用的开发限制性指数5个指标,经过公式计算和对比,对内蒙古锡林浩特矿区的资源环境承载力进行评价,并针对承载力大小对矿区提出适当的对策和建议。结果表明:锡林浩特矿区胜利一号矿和东二矿的承载力等级均为“中”,西二矿的承载力等级为“小”。2016年内蒙古锡林浩特市矿区的资源环境承载状况处于中等偏下水平,需要在开采的同时加大修复力度,促进经济和环境的同步发展。研究结果对矿区环境的修复与治理具有指导意义,同时也为小尺度矿区的资源环境承载力评价提供了重要参考方法。

蒙陕矿区中深部矿井地温参数测试研究

针对蒙陕矿区中深部矿井各可采煤层埋藏深度较大且周边无矿井地温参数借鉴的问题,为对地温情况作出合理的评价和分级,通过原岩温度测定、矿井气候参数观测和地面气候参数观测的方法,对矿井地温参数进行了观测与分析,绘制地温分布图,对不同情况下的温度、湿度进行预测,更加有效地指导井下热害的治理工作,以便提出经济实用的降温方案。

内蒙古东乌珠穆沁旗多伦沟矿区物化探异常特征及成矿分析

研究区处于内蒙古东乌珠穆沁旗多金属成矿带,区域有多个1∶5万土壤化学测量综合异常分布,以中低温元素为主,异常规模大,数量多,峰值高。多伦沟矿区分布一个以Ag、Pb、Zn为主的1∶5万土壤测量综合异常,经1∶1万土壤测量查证,分解了多个子异常,子异常以Ag为主,元素浓度分带明显,浓集中心套合程度好,主要子异常区内发育以褐铁矿化为主的蚀变带,蚀变带中赋存以银为主的多金属矿(化)体。经探槽初步揭露控制,蚀变带中银单样最高达1 332×10-6,伴生铅锌矿,推断异常由以银为主的多金属矿引起,显示出本区有良好的找矿前景,区域有望形成内蒙古又一重要的银多金属矿带。

晋陕蒙生态脆弱区采煤沉陷地生态治理技术

晋陕蒙的煤炭资源分布于山西、陕西、内蒙古等西部多个省份,所处生态环境极为脆弱,具有干旱、降水量少,植被覆盖率低,荒漠化严重的特点。针对晋陕蒙煤炭基地独特的区域环境特征,结合晋陕蒙煤炭基地多年的煤矿地表沉陷治理经验,总结研究以神东矿区为样板的晋陕蒙生态脆弱区煤炭生产基地的生态治理技术,探讨采煤沉陷区环境适应型植被种植模式、重建工程适应型方法和适宜该地区的生态治理集成技术。

蒙陕接壤区煤矿采空区水−岩系统中氟来源及释放规律

采空区是高氟矿井水形成的关键区域,其水−岩系统中氟的来源与溶解释放决定了矿井水中氟的富集或贫化。针对蒙陕接壤区3-1煤采空区矿井水氟来源及释放规律不清晰问题,采用水化学测试、岩石矿物成分分析、矿物扫描电镜与能谱检测,以及室内水−岩作用仿真模拟试验,查明矿井水氟物质来源与赋存载体,揭示岩石中氟释放规律。结果表明:研究区3-1煤矿井水水化学类型主要为HCO_(3)-Na与SO_(4)-Na型,3-1煤采空区矿井水氟浓度高于3-1煤生产工作面的矿井水浓度,且采空区矿井水pH、Na^(+)/Ca^(2+)浓度比均大于工作面矿井水。3-1煤采空区矿井水F−的物质来源为泥岩与粉砂岩,2种岩石中氟平均含量分别为741、610 mg/kg,氟在固相中的主要赋存载体为蒙脱石、高岭石、伊利石及绿泥石。采空区水−岩系统中氟的释放受岩性、粒径、pH、温度及Na^(+)/Ca^(2+)浓度比5个因素影响。其中,泥岩及粉砂岩中的氟比细砂岩中的更容易释放进入水中;无论何种岩性,随着粒径的减小,氟释放F−的浓度增大;此外,碱性、高温及高钠低钙的水化学环境均可促进岩石中氟的溶解释放。

内蒙古乌拉特中旗284东矿区金矿找矿新思路

乌拉特中旗284东矿区已开展金矿勘查工作多年,但一直未取得较大进展。以往勘查工作认为矿体赋存于破碎蚀变的石英闪长岩中,但矿床规模不大。在对以往地质资料进行分析总结和实地踏勘工作的基础上,提出了区内炭质千糜岩为主要赋矿岩石的找矿新思路,并通过对以往施工钻孔岩心的重新编录和取样分析以及坑道施工,对找矿思路进行了实践。通过地质工作,在炭质千糜岩中发现了金矿体,矿体规模达500 m(走向)×500 m(斜深),为找矿思路提供了强有力的成果支持。新发现的金矿体位于(1)号蚀变带内,受F9断裂控制;矿体存在SW向侧伏规律,在构造交汇及产状变化等部位易形成厚大矿体;矿石具有贫金属硫化物、易见明金的特点,金粒径变化范围较大。依据新思路进行下步找矿工作有望取得较大找矿突破,增加金资源量。找矿新思路的提出不仅为该区金矿勘查指明了方向,也为相邻矿区金矿勘查工作提供了新的启示。

蒙陕接壤区深埋煤层开发过程中矿井涌水量变化特征

蒙陕接壤区侏罗系深埋煤层开采过程中,掌握不同阶段矿井涌水量变化规律,是保障煤矿安全的关键。从含水层发育特征、巷道掘进进尺、采空区半径等方面开展了相关研究,结果表明:蒙陕接壤区煤层顶板导水裂缝带范围内的3层复合含水层,富水性差异较大,分别对巷道掘进阶段和工作面回采阶段涌水量影响较大。煤矿建井阶段,矿井涌水量随着巷道掘进进尺增加而增加,但单位进尺涌水量变化不大,平均涌水量为0.008 32 m^3/(h·m)。工作面回采前将钻孔水量降至5.0m^3/h以下,水压降至1.0 MPa左右,实现了顶板含水层静储量充分疏放目标。首采面和接续面回采阶段,矿井涌水量呈"阶梯式"平稳增加,矿井涌水量与采空区半径呈线性正相关关系。通过对侏罗系深埋煤层开采过程中矿井涌水量变化规律和影响因素的研究,可以为其他矿井建设和工作面回采提供安全保障和科学依据。