土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响

[目的]研究土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响,为旱作农田增加雨水蓄集能力及提高水分利用效率提供理论依据。[方法]开展玉米—小麦轮作田间试验,设置常规种植(CK)、土壤秸秆注孔2孔/m^(2)(T_(1)),4孔/m^(2)(T_(2)),8孔/m^(2)(T_(3))4个处理。[结果]秸秆注孔所有处理均提高了整个试验期表层土壤含水量。T_(2),T_(3)处理提高了收获期深层土壤含水量,试验结束时两者底层土壤(60—80cm)含水量较CK分别提高了29.19%和28.18%。秸秆注孔处理提高了作物株高、经济产量和生物量,以及降水利用效率和水分利用效率,T_(2),T_(3)处理的提高效果最明显,且彼此差异不显著。[结论]秸秆注孔具有保水性能和增产能力,根据成本和效果综合考虑,推荐秸秆注孔4孔/m^(2)(T_(2))作为优选处理。

直接法测定瓦斯含量过程中取样工艺选择与应用

为了准确掌握煤层瓦斯赋存规律,针对不同取样工艺对煤层瓦斯含量测定的影响,在百灵煤矿6、7号煤层中开展对比考察试验,分析了顺层钻孔和穿层钻孔取样过程中的最佳取样方式,确保煤样采取的有效性,进一步提升瓦斯含量测定的可靠性。研究表明,顺层钻孔取样过程中,深孔定点取样方式明显优于风排渣孔口接煤粉的取样方式,瓦斯含量测定最大超差值为1.3387 m^(3)/t,误差最高达23.47%,且风排渣孔口接煤粉的取样方式容易增大伤人事故发生的几率;穿层钻孔取样过程中,深孔定点取样方式优于风排渣孔口接煤粉的取样方式,瓦斯含量测定误差控制在10%以内;通过实验室煤样扫描分析,深孔定点取样方式能够较大程度上保证并筛选出有效的煤粉粒径,降低了瓦斯损失量。为了保证瓦斯治理的可靠性,顺层钻孔取样应采用深孔定点取样方式进行取样,穿层钻孔取样应充分考虑煤层厚度及煤粉粒径等问题,综合选取合适的取样方式。

井下煤层瓦斯压力与含量直接测定技术研究进展

井下煤层瓦斯压力与含量的快速准确测定是进行煤矿灾害瓦斯预测及防治的基础。根据封孔材料的不同,将井下煤层瓦斯压力直接测定分为固体封孔法和液体封孔法两大类,分析了各自的优缺点与适用性,指出固液耦合定点定位动态智能封孔、连续实时可视化监测煤层瓦斯压力是发展方向。按取样方式将井下煤层瓦斯含量直接测定分为钻屑法和取芯法两大类,指出负压排渣和正压逆流定点取样具有煤样纯度高、操作简便、取样时间短等优点,取样系统结构优化和类似环境下瓦斯损失量计算模型研究是重点;密闭和冷冻取样可以最大限度避免煤样瓦斯损失,取样器结构简化、取样过程瓦斯损失补偿计算精细化、随钻快速“保真”取样和钻孔内原位测定技术是井下煤层瓦斯含量测定的发展趋势。

浑水特性对膜孔灌土壤颗粒组成及分形特征的影响

为探明浑水灌溉条件下泥沙对土壤结构的影响,通过浑水膜孔灌自由入渗室内试验,设置4种典型泥沙颗粒级配组成(以粒径小于0.01 mm的物理性黏粒含量d_(0.01)量化,9.87%、20.48%、28.68%、37.39%)和2种浑水含沙率(3%、12%),共8个处理,研究浑水特性对膜孔灌土壤颗粒组成及其分形特征的影响。结果表明:浑水特性对膜孔灌土壤颗粒组成影响较大,落淤层土壤细颗粒相对含量均低于浑水泥沙,其随着浑水含沙率和d_(0.01)的增加而增加;滞留层土壤颗粒组成与落淤层相反,细颗粒相对含量均高于原土壤,其随着浑水含沙率和d_(0.01)的增加而显著增加;浑水含沙率和d_(0.01)两者的交互作用对滞留层各深度的土壤黏粒和砂粒相对含量影响也均显著。滞留层土壤颗粒分形维数均大于原土壤的分形维数,在0~2 cm范围两者差异最大,随着入渗土层深度的增大,土壤分形维数增加越少;相同土层深度,分形维数随着浑水含沙率和d_(0.01)的增加而增大。

深孔定点取样技术在隧道揭煤瓦斯参数测定中的适用性研究

瓦斯含量作为重要的测定参数,为隧道安全揭煤提供了基础依据。良好的取样方式将是保证瓦斯含量真实性的关键所在,为此提出了将深孔定点取样技术引用到隧道揭煤瓦斯含量的测定上。以大梁子隧道C19煤层瓦斯含量测定为例,对比分析了深孔定点取样和传统取样方式(孔口接粉和取芯管取芯)取样效果及测值情况。结果表明:深孔定点取样可同时满足取样的及时性和煤样的纯度,瓦斯含量测值更为准确、可靠,为隧道揭煤取样工艺提供了新的思路。

定向孔抽采特性对布孔参数响应变化规律研究

为了确保定向钻孔布置的合理性,进一步提高钻孔抽采瓦斯效果,通过数值模拟和现场工业性试验的方式进行定向孔抽采特性对布孔参数响应变化规律研究。研究结果表明:定向长钻孔抽采效果沿孔轴线方向呈递减趋势,整体影响范围呈圆台状;抽采负压一定情况下,定向钻孔开2个分支抽采效果较好,控制范围内瓦斯含量降幅较大,钻孔布置综合性价比较高;钻孔控制区域残余瓦斯含量与有效影响范围内空间位置耦合呈双指数变化规律。研究结果可为定向钻孔设计参数选取、抽采效果预评价提供参考。

永安宏泰煤业煤巷掘进工作面防突措施分析

针对永安宏泰煤业煤巷掘进工作面可能存在的煤与瓦斯突出安全风险,制定了煤巷掘进区域综合防突措施和局部综合防突措施。煤巷掘进工作面采取定向长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施,抽采效果检验21个测点的残余瓦斯含量为4.13~7.54 m^(3)/t,小于临界值8 m^(3)/t,在掘进过程中再采取超前排放煤层瓦斯钻孔的局部防突措施,能够满足安全生产要求。

浅谈煤矿井下含水大倾角超深孔预裂爆破的问题与对策

基于煤矿井下含水大倾角超深孔预裂爆破工作的基本情况,对煤矿中深孔预裂爆破技术的实际应用、合适火工品的选用、实际炮孔的布置等爆破施工环节进行了综合分析。通过增加对炮孔清孔过程的要求、组装被筒药柱、加大回填质量,以及对无法彻底清空积水的炮孔采用水介质不耦合预裂爆破技术等一系列有效施工技术和爆破技术,减小或避免了积水的不利影响,合理利用积水的作用改善了爆破效果。

煤矿井下深孔密闭保压取样装置研制

采用敞口式岩心管取样来测定深孔煤层瓦斯含量时煤样暴露时间长、煤样易被污染、瓦斯损失量难以计量导致测量误差大,而现有密闭保压取样大多需要二次扩孔、结构复杂、取样成功率低造成难以大规模推广应用。针对上述问题,研制了一种煤矿井下深孔密闭保压取样装置。该装置采用“两级活塞+双层套管+煤样筒”的整体结构设计,通过控制井下高压水泵注入装置内的注水流量及注水时间,实现球阀由取样前密闭到取样时开启,再到取样后密闭的动作转换,达到煤样被密闭在煤样筒内的目的,防止煤样被污染及取样过程中瓦斯逸散。采用敞口式岩心管常规取样方法和深孔密闭保压取样装置分别采集了4组同钻孔同深度处煤样,进行瓦斯含量测定对比分析,现场试验结果表明:深孔密闭保压取样装置的取样深度接近350 m;相较于常规取样方法,深孔密闭保压取样测得的瓦斯含量偏大5.4%~37%,且随着取样钻孔深度增加,偏大的程度增加,表明密闭保压取样装置能够提高深孔煤层瓦斯含量测试的准确性。

不同灌溉方式对侧柏人工林土壤呼吸的影响

为探究不同灌溉方式对半干旱区人工林土壤呼吸的影响,以侧柏人工林为研究对象,采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定3种灌溉方式下林地的土壤呼吸速率,分析土壤呼吸变化特征及其对温度和水分的响应机制。结果表明:3种灌溉方式下侧柏人工林的土壤呼吸速率日变化均呈现先升高后降低的单峰变化,不同月份的月均值表现为漫灌[2.07μmol/(m^(2)•s)]>穴灌[1.65μmol/(m^(2)•s)]>喷灌[1.36μmol/(m^(2)•s)]。地表温度、5 cm土壤温度和10 cm土壤含水率与喷灌林地土壤呼吸速率均呈现极显著相关关系(p<0.01)。温度敏感性系数Q10在1.54~2.34之间,喷灌林地土壤呼吸速率对温度的敏感性高于另外2种灌溉方式。研究结果可为半干旱区人工林调控土壤碳排放,选择适宜的灌溉方式提供参考依据。

水、孔洞及层理耦合作用下的千枚岩巴西劈裂试验研究

千枚岩普遍分布于我国西南地区,地下水、层理、微孔隙以及微裂隙等因素均会在一定程度上削弱其力学特性,进而给相关工程的稳定性问题提出严峻挑战。基于巴西劈裂试验,研究了水、层理以及孔洞共同耦合作用下千枚岩的抗拉强度、能量以及破坏形式。研究表明:抗拉强度随含水率、孔径以及层理角度的增加均表现出逐渐下降的趋势,但是,抗拉强度对含水率、孔径以及层理角度的变化具有不同的敏感性,主要体现为层理角度最为显著,孔径大小次之,含水率最小;不同层理下的抗拉强度具有明显的各向异性,抗拉强度的各向异性度随含水率以及孔径的增加而增加,且其随含水率的增加速率更为显著;能量随含水率、孔径以及层理角度的增加逐渐增加,与抗拉强度的变化规律具有一致性;不同层理下的能量亦表现出明显的各向异性,但其各向异性度普遍大于同等条件下的抗拉强度的各向异性度;试件破坏形式受孔径、层理角度以及含水率等因素的影响,其中,孔洞的存在主要影响裂纹起裂位置,孔径大小主要影响裂纹起裂强度,层理角度主要影响裂纹扩展路径,含水率主要影响裂纹数量。该研究成果对于更加深入地理解岩石抗拉特性以及提升岩土工程稳定性均具一定价值。

薄壁灰铁件针状气孔的成因分析及防止措施

介绍了生产中出现的铸件内腔表面针状气孔现象,根据其形成机理,分析了气孔类型及产生的成因,分别从控制铁液中w(Al)和w(Ti)量、降低型砂水分含量及将砂芯水分控制等方面进行分析,最终通过两次表干炉烘干,将砂芯含水量降低至0.14%,在造型、浇注后,使铸件内腔表面针状气孔消除,免除了铸件的返修时间,缩短铸件入库时间,生产成本降低。最终得出:砂芯中水分含量过高,是导致多芯薄壁灰铁件产生表面针孔的主要原因。

ABS/PC回收再造过程中形成孔洞规律的研究

以初级形态的ABS/PC树脂为原料模拟进行了熔融、加压、挤出造粒等回收再造的过程 ,并对再造粒进行了ES EM表征和熔体质量流动速率的测定。研究了ABS/PC共混树脂回收再造后 ,粒子断面产生孔洞的规律。结果表明 :ABS/PC回收再造后粒子断面出现的孔洞系ABS/PC中PC在高温条件下水解所致 ,且回收再造的次数越多、树脂的含水量越大 ,则孔洞数量越多 ,尺寸越大。这对出入境检验检疫部门和海关的执法检验及企业的日常检验具有实际应用价值。

玉米膜孔灌农田土壤水氮分布特性

通过大田玉米灌水试验,研究了畦灌和膜孔灌条件下农田土壤水氮运移特性。结果表明：在相同灌水定额条件下,膜孔灌土壤剖面含水率比畦灌土壤剖面含水率变化均匀,0-30 cm土层灌水后1天和灌水后5天膜孔灌土壤含水率比畦灌土壤含水率高19.2%和18.3%; 在相同灌水定额条件下,土壤铵态氮含量受土壤水分运动的影响较小,主要分布在30 cm以上土壤层,膜孔灌条件下土壤铵态氮含量随时间分布比畦灌均匀,其含量最大值为41.6 mg/kg,同畦灌相比铵态氮含量增加了4.3%; 硝态氮含量受灌水方式的影响较大,在相同灌水定额条件下,10-50 cm各土层硝态氮含量膜孔灌比畦灌分别增加了41.3%、96.3%、55.3%、50.7%和46.5%,膜孔灌土壤硝态氮含量随时间和垂直土壤剖面分布均匀,其硝态氮含量主要集中在0-50 cm土层,有利于作物对氮素的吸收,提高氮素利用率。

灌水量对膜孔灌农田水分运移分布和动态变化影响研究

通过室外测坑灌溉试验,分析了灌水量对膜孔灌玉米不同生育时期的土壤水分运移分布和动态变化的影响。研究表明,灌水后第1天,土壤含水率以膜孔为中心呈等值线分布,土壤水分在再分布过程中出现交汇情况,交汇后土壤水分向更深度方向运移;随着生育时期的递进,膜孔中心附近的土壤含水率逐渐减小,土壤含水率在膜孔中心处最小,随着距离膜孔中心距离的增大而增大;不同灌水量对作物吸收水分后水分分布影响明显,相同深度处,灌水量越大,土壤含水率越大;玉米耗水量随灌水量增大而增大,耗水量和灌水量之间存在显著的幂函数关系。

肉苁蓉采挖坑对梭梭根际土壤水分的影响研究

在新疆吉木萨尔县林木良种试验站的肉苁蓉良种繁育基地内,选择立地条件、梭梭树龄、林分密度、林木株行距、接种肉苁蓉方式以及管理措施等基本一致的梭梭人工林为试验地,开展肉苁蓉采挖坑对坑侧土壤水分和采挖肉苁蓉后不回填采挖坑、采挖肉苁蓉后回填采挖坑、不采挖肉苁蓉(对照)等对梭梭根际土壤水分影响的研究。结果表明:采挖肉苁蓉后形成的采挖坑对坑侧土壤水分具有明显的影响,其影响范围因土壤层次而异。在0～20cm的土层内,离采挖坑越近,土壤含水率越低;在20cm以下的土层中,这种变化趋势依然存在,但在距采挖坑45cm处以远,土壤含水率受采挖坑的影响逐渐减弱。肉苁蓉采挖坑不同处理方式之间的土壤含水率存在显著差异。在0～10cm土层内,土壤含水率从大到小的排列次序是:对照>回填坑侧>回填坑内>不回填坑侧;在10～30cm土层内,回填坑侧>对照>回填坑内>不回填坑侧;在30～50cm土层内,对照>回填坑内>回填坑侧>不回填坑侧。不回填坑侧土壤含水率低的主要原因是采挖坑增加了土壤水分蒸发的界面,使深层土壤直接暴露于大气之中,从而引起采挖坑坑壁土壤水分不断蒸发所致;采挖肉苁蓉后回填采挖坑,可以延缓或阻止坑侧土壤水分向大气中扩散,但是,由于回填土的土壤结构在回填过程中已经发生改变,所以回填土的土壤含水率随时间的变化与未破坏土壤结构的对照、回填坑侧以及不回填坑侧的土壤含水率随时间的变化规律并不完全一致。

盐岩地层井眼缩径控制技术新方法研究

防止盐岩卡钻传统的措施是采用饱和盐水泥浆 ,阻止盐岩溶解 ,加大泥浆密度 ,减缓盐岩向井眼方向的流动 ,防止缩径。但这种以提高泥浆密度为前提的盐层钻井在高温、高地应力区域 ,不能从根本上解决盐岩层卡钻的问题 ,因为实际钻井中泥浆密度不能无限制地增大 ,否则其他岩性层段易产生复杂情况 ,并且影响钻速。提出了解决这类问题的新方法 ,采用适当密度的欠饱和盐水泥浆 ,通过调整氯根 (Na Cl浓度 ) ,让欠饱和盐水泥浆能满足井眼截面的盐溶解速率与盐层的缩径率平衡 ,从而达到防止盐岩卡钻的目的 ,并在实际钻中得到较为有效的应用。

新型低分子泡排剂的研制及应用

泡排施工时,现有的泡排剂大多数产生的泡沫含水率较高,携液量也较大,不能很好地适用于苏里格低压低产积液井。针对苏里格气田低压低产井井筒积液的实际情况,研制出一种新型低分子泡排剂,并采用Ross-Miles法和搅拌法在实验室对该泡排剂进行泡沫性能评价,同时在同等实验条件下与不同泡排剂携液过程中的泡沫含水率进行了比较,在苏里格部分气井进行了泡沫排水现场评价。研究表明,该新型低分子泡排剂泡沫含水率低,能有效控制携液量,降低井筒压力梯度,可满足苏里格气田低压低产气井的泡排作业要求。

深孔定点取样技术在大湾煤矿的应用研究

瓦斯含量是瓦斯防治的基础依据,取样是现场含量测定的关键。在大湾煤矿西井X11101工作面进行了定点取样研究,采用深孔定点取样装置取样和孔口接粉2种方式进行取样,分别测定瓦斯含量并进行了对比分析。考察了深孔定点取样技术在大湾煤矿取样的适用性。结果表明:深孔定点取样技术可实现定点、快速取样,取样深度已达到87 m,取样时间控制在5 min以内。利用深孔定点取样技术取样进行含量测定可有效提高煤层瓦斯含量测定的准确性。

基于残余瓦斯含量的顺层钻孔抽采有效半径阶梯式测定法

为确定瓦斯抽采合理钻孔间距,有效减少或消除抽采空白带,基于瓦斯抽采相关标准与行业规范,以突出煤层采煤工作面瓦斯含量临界值、采煤工作面回采前煤体可解吸瓦斯含量、采煤工作面瓦斯抽采率和预抽率作为抽采达标的4项基本指标,根据4项基本指标计算得出残余瓦斯含量最小值,将其作为考察指标,对顺层钻孔瓦斯抽采有效半径测定方法进行探索,提出阶梯式测定法。使用该测定法对山西霍尔辛赫煤业有限责任公司3号煤层瓦斯抽采有效半径进行现场测试,同时基于含瓦斯煤的流固耦合动态模型对测试结果进行数值模拟验证。结果表明:阶梯式测定法现场测试结果与数值模拟结果基本吻合,在该矿合理预抽期内,抽采有效半径为1.52 m,合理钻孔间距为2.50 m。研究结果对于完善瓦斯抽采有效半径测定方法、确保瓦斯抽采达标具有参考作用。