Geomaterials on the Basis of Analcime-Bearing Rocks

Analcime-bearing rocks (Komi Republic, Russia) are perspective raw for geological materials. The article represents possibilities of their application for water purification, as raw for ceramic industry and poor ore for aluminum industry.

鄂尔多斯盆地北部古岩溶储层流体-岩石系统孔隙发育规律及成岩圈闭定量预测

在化学动力学及热力学、流体动力学和弥散动力学等理论的基础上 ,建立古岩溶储层岩溶斜坡地质模型和数学模型 ,对模型的承压流、潜流模式流体岩石系统进行动力学模拟研究 ,得出岩溶斜坡剖面上孔隙发育带和孔隙充填带的有利区 ,并探讨形成成岩圈闭的形成机理、模式和有利部位。

含水溶洞对采煤工作面覆岩移动的影响规律

含水溶洞的存在使得煤层覆岩移动规律具有特殊性。为了研究含水溶洞对煤层覆岩移动的影响,以贵州松南煤矿作为工程背景,利用FLAC 3D进行数值模拟研究,对比分析溶洞有无含水作用下煤层覆岩移动规律。研究发现:随着采煤工作面的推进,含水溶洞围岩裂隙和煤层顶板裂隙不断扩展,当工作面推进至与溶洞水平距离小于10 m时,溶洞围岩裂隙和顶板裂隙贯通,形成导水裂隙;含水溶洞煤层开采情况下,溶洞围岩变形下沉量相较于无水情况增加了37.24%,随着推进距离的增加,溶洞靠近采空区侧底角出现明显的下沉现象,溶洞右帮出现向内挤压现象,溶洞围岩和煤层顶板应力集中区和破坏区逐渐贯通;相比于无水情况,覆岩运移在含水条件下得到加强,其中最大曲率增大了0.88 mm/m^(2)、最大水平变形增大了1.81 mm/m。建议该矿采煤工作面与溶洞水平距离需大于10 m。

软岩大变形引水隧洞二衬施作时机研究

基于三维有限元方法建立能够综合考虑复杂地质条件下深埋特长引水隧洞开挖进度、初期支护时机效应的仿真模型,以揭示不同二衬实施时机对衬砌结构承载性能的影响规律。研究结果表明:理论上是实施二衬越晚越有利于二衬的长期安全稳定运行。但是当围岩和初衬承担超过90%的开挖荷载时,若初衬的钢支撑产生屈服,围岩塑性区明显增大,就会影响结构安全,而围岩和初衬承担约80%开挖荷载时实施二衬,能更充分发挥初衬与二衬的联合承载性能。

比德向斜北西翼勘查区水文地质特征分析

依据比德向斜北西翼勘查地质资料,分析勘查区水文地质特征。地下水类型为碳酸盐岩岩溶裂隙水、基岩裂隙水、孔隙水;勘查区含水层分为富水性弱、富水性中等、富水性强;勘查区内断层多期活动强烈、断距大、断层倾角大,其中F1、F2断层对煤系地层影响较大,断层破碎带宽,其导水性和富水性强。

东营凹陷中央隆起带沙河街组储层成岩产物对烃类流体的指示意义

为确定东营凹陷中央隆起带各类成岩现象的期次特征、序次以及油气充注特征,本文通过分析不同期次成岩产物的荧光特征、与沥青质接触关系、包裹体特征、碳氧同位素特征、常微量元素特征等信息,识别对于含烃流体具有指示关系的成岩产物。研究结果表明:通过成岩矿物与沥青质接触交代关系可以识别出三期油气充注,接触交代关系分别为沉积接触、断层接触、侵入接触。东营凹陷中央隆起带三期油气充注按次序分别对应的指示成岩产物为棕黄色自生高岭石及长石溶蚀与高岭石不发育的成岩组合、呈链珠状分布的黄铁矿、晚期铁白云石胶结物。东营凹陷中央隆起带发育的成岩产物具有种类多、多期次特征,对于恢复盆地内油气成藏过程具有重要意义。

贵州省地下水含水岩组划分研究

含水岩组的划分对加强岩溶地区不同时代、不同地区含水岩组和岩溶流域系统的碳酸盐岩成分、时空分布状况、地下水类型、地下水运移、岩溶发育时空规律等研究具有重要的理论意义,对地下水资源开发、人饮安全保障和环境生态文明建设等具有重要的现实意义,通过定量参数划分含水岩组,去除划分的个人主观影响,为科学、有效地指导地下水资源的勘查、开发、保护及管理等提供基础水文技术依据。

复杂临水嵌岩端承桩基础施工技术研究

贵州省剑河至黎平高速公路平信特大桥的10号、11号主墩基础处于复杂临水环境,地质为粉质板子岩石,设计采用嵌岩端承桩。若采用传统的人工挖孔桩施工,风险大、周期长,难以满足施工需求。又因地形为坡面且邻水,无法正常立钻施工。文章经研究,结合实际地质、水文环境,搭设钻机平台,给冲击钻创造施工环境,解决了复杂临水环境嵌岩端承桩施工难题。

方解石与含硅流体的水-岩反应实验及其对“硅化碳酸盐岩”储层成因的启示

近年来的油气勘探表明,含硅热液是碳酸盐岩层系中一种重要的溶蚀性流体,查明其与碳酸盐岩的水-岩反应机理是揭示“硅化碳酸盐岩”储层发育机制并实现储层分布预测的基础和关键问题之一。文章采用熔融毛细硅管和水热反应釜为反应腔,开展了200~375℃范围内方解石和含硅流体的水岩反应实验。利用原位拉曼光谱技术在线描述反应过程中体系组成的变化,对于淬火后的固相样品,则采用扫描电镜—能谱分析进行形貌观测和成分鉴定。首先,查明了含硅流体与方解石脱碳反应发生的温度条件。方解石和含硅流体在275℃以上反应形成CO2,固相为非硅灰石的钙硅酸盐,其结构有待进一步揭示。该结果表明单纯的硅质组分难以在储层温度条件下与灰岩发生反应;其次,提出高盐度、富CO2流体作用是造成灰岩溶蚀的重要因素;最后,CO2的存在能够促进硅质(含石英)沉淀。在上述实验认识的基础上,结合前人研究结果探讨了塔里木盆地顺托果勒地区“硅化碳酸盐岩”储层的发育机制。含硅热液沿深大断裂上移,途径震旦系—下奥陶统白云岩层系,其中的硅质组分将与白云石反应形成富镁硅酸盐和CO2。CO2是重要的酸性组分,有利于鹰山组碳酸盐的溶蚀和孔隙的保存。流体温度和压力的降低以及CO2的存在促进了石英沉淀,并形成了大量的石英晶间孔隙。

三峡库区周期性饱水-疏干下嵌岩桩承载力弱化模型研究

针对库区饱水-疏干下砂泥岩的性能劣化试验结果差异大,缺乏周期性饱水-疏干下嵌岩桩承载力弱化分析模型的问题。结合大量饱水-疏干作用下的砂泥岩试验数据,分析了饱水-疏干作用下的砂岩、泥岩的强度弱化规律,发现砂泥岩强度均随着饱水-疏干作用呈对数衰减,初始阶段降低幅度明显,后期下降速度减小,且前10次衰减最明显;此外砂泥岩的抗压强度劣化与其初始抗压强度有关,初始抗压强度高的岩石强度劣化速率较慢,但总劣化程度较高。建立了周期性饱水-疏干下砂岩、泥岩的归一化模型,表明不同强度岩石在饱水-疏干作用下具有一致性衰减规律。考虑饱水-疏干作用下岩土的强度弱化作用,结合建立的周期性饱水-疏干作用下砂、泥岩弱化模型,对桩基规范中嵌岩桩承载力计算公式进行调整优化,并建立了嵌岩桩承载力弱化计算模型,为库区在饱水-疏干环境下桩基承载力弱化和寿命预测提供依据。

深埋软岩隧洞围岩-支护体系安全控制研究

深埋软岩隧洞变形程度大、持续时间长、支护困难,如何制定有效的设计对策以控制软岩变形是深埋软岩隧洞设计和施工面临的重要技术难题之一。软岩隧洞变形控制研究主要涉及3个关键科学问题:软岩隧洞围岩-支护体系承载机制、围岩-支护体系的安全控制指标与控制标准、软岩隧洞的合理支护时机与支护强度。多年来,国内外学者通过理论分析、现场试验、数值模拟等不同途径对软岩变形控制问题进行了系统的研究,取得了丰富的研究成果。分析了有关软岩变形控制3个关键问题的研究进展,探讨了围岩荷载的作用形式以及围岩-支护的荷载分担比例,建立了围岩-支护体系的安全控制指标与标准。在此基础上,对深埋软岩隧洞的合理支护时机和支护强度进行了探讨。相关认识和结论具有一定的理论和工程意义。

深厚含水围岩预锚注初期支护的圆洞力学模型及其开挖安全分析

为解决深部地下工程面临的高水压支护设计和施工方面的理论难题,提出基于预锚注初期支护的高水压圆洞力学模型。首先,将岩土力学“流固耦合”原理应用于预锚注支护下开挖卸载力学模型的解析,获得应力场、位移场、渗流场的解析求解表达式,并通过有限元数值解对解析解的正确性进行验证;其次,图形化展示径筋支护参数对初期支护区围岩的应力场的影响规律;最后,基于最大有效剪应力求解和Hoek-Brown岩体破坏准则,诠释采用预锚注支护来确保洞体安全开挖的原理,揭示径筋参数、洞口直径对开挖卸载安全的影响规律。结果表明:1)解析解与数值解的规律基本一致;2)预锚注初期支护可从2方面提高开挖后围岩的安全性,一是通过增大围岩径向应力以降低洞边固体有效剪应力,二是通过提高岩体完整性使得围岩屈服面外扩增大;3)径筋参数对承载安全的影响程度由大至小依次为径筋直径、径筋数量、径筋长度;4)径筋锚注支护作用获得的安全系数随着洞径的增大而逐渐降低。

山西翼城首旺煤业井田水文地质条件研究

山西翼城首旺煤业有限责任公司井田内主要含水岩组自上而下主要可分为五类,其中与井田开采最为相关的为石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水岩组以及奥陶系中统碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水岩组。对该公司井田的水文地质条件进行了探讨。

平朔东露天煤矿深水孔间隔装药研究

为解决平朔东露天煤矿含水岩层爆破质量差,深水孔分层间隔装药难度大、操作复杂等难题,对东露天煤矿岩石层含水率、含水岩石力学参数进行了研究,并结合实际提出了一种机械式旋转、伸缩隔离装置用于优化爆破工艺。结果表明:新的装药方式实现了深水孔准确隔离装药,降低了炸药单耗,提高了含水岩层的爆破开采效率。

大型正断层下盘厚煤层开采断层渗透性演变规律与煤柱优化研究

通过对123上02工作面西侧尹家洼断层开展物探、钻探及数值模拟试验等多种技术及方法对研究区尹家洼断层的含水性进行了探查,对断层侧向含水层影响下大型正断层下盘开采断层渗透性演变规律进行分析研究,合理优化煤柱尺寸,从而有效指导东十二采区的防治水工作,有效地防止断层水害事故的发生,提高了煤矿安全生产的理论和技术水平,解放更多的煤炭资源。

卡洛特水电站溢洪道不均质岩体及含水岩层爆破措施

针对卡洛特水电站溢洪道爆破开挖施工中的不均质岩体及含水岩层大块率高、根底严重等问题,结合混凝土浇筑与爆破开挖施工作业长期并存等施工特点,通过对前期爆破效果和施工措施进行研究分析,对钻孔参数、炸药、装药结构、网络参数、微差时间等提出有针对性的优化措施,并应用于施工现场,取得了良好的爆破效果。

鄂尔多斯盆地下白垩统含水层储水岩石特征与介质结构研究

本文采用沉积学与水文地质学交叉研究的思路,对鄂尔多斯盆地下白垩统含水层储水岩石特征与含水介质结构进行了研究。下白垩统是由宜君-洛河、华池-环河、罗汉洞-泾川三套含水岩组组成的一个厚达1300m、具多层结构的巨型碎屑岩地下水系统,发育以长石砂岩、长石石英砂岩为主的多类型储水砂岩,其沉积形成于以河流、沙漠为主的多种陆相沉积环境。由于受沉积、成岩及后期剥蚀等作用的控制,各含水岩组储水岩石的类型、厚度及分布,以及储水空间的类型和发育程度、储水孔隙介质结构均有明显变化;在与其它水文地质条件的共同影响下,下白垩统地下水赋存和富集条件总体呈现"盆地北好南差、北部上好下差、南部下好上差"的宏观分布规律。

油气储层自生高岭石发育特点及其对物性的影响

以准噶尔盆地腹部侏罗系砂岩油气储层为例,在野外与岩芯观测的基础之上,通过显微和扫描电镜鉴定,并结合粉末X射线衍射和电子探针成分分析,发现有大量自生高岭石发育于储层长石溶蚀后的孔隙中,可以很少或大量原地沉淀,使得储层物性变好或变差。这些自生高岭石是含油气酸性流体与砂岩中碱性长石发生水岩反应的产物,在油源断裂附近的中粒-中粗粒砂岩层中,含油气流体活动强度大、渗流速度较高,高岭石易于迁移至别处,储层物性得到改善,反之高岭石则倾向于原地沉淀,储层物性变差。

南海北部深水区烃源岩形成和分布研究

南海北部深水盆地与大西洋被动大陆边缘盆地烃源岩存在明显差异,大西洋被动大陆边缘盆地以中生界裂陷期湖相和坳陷期海相烃源岩为主,有机质主要来源于水生低等生物。南海北部深水区裂陷期可能发育第三系湖相烃源岩,但油气源分析结果表明,第三系海陆过渡相煤系烃源岩为本区主力烃源岩。南海北部深水区煤系烃源岩和海相烃源岩有机质主要来源于陆生高等植物,河流—三角洲体系是控制陆生高等植物生长和有机质富集的重要因素,海相烃源岩的有机质丰度存在由陆向海降低的趋势。南海北部深水区高有机质丰度烃源岩主要分布于盆地或凹陷周缘,以煤系烃源岩为主,部分为海相烃源岩,但盆地或凹陷沉积中心主要为有机质丰度相对较低的海相烃源岩,烃源岩条件较盆地或凹陷周缘地区差。

深部煤系软岩遇水崩解的宏观特征及微观机理研究

随着煤层开采层位的加深,对煤系软岩水稳性的研究越来越重要。巨野3号煤顶底板岩层以泥质岩为主,赋存深度900～1200m,为典型的深部煤系软岩。通过水理性试验、X射线衍射试验及电镜扫描试验,对巨野煤田深部煤系软岩遇水崩解的宏观特征及微观机理进行分析研究。研究发现软岩水稳性较差,浸水后在30min内开始崩解;岩样粘土矿物以高岭石及蒙伊混层为主,结构上表现为明显的疏松性及定向排列性。通过分析认为深部煤系软岩崩解是粘土矿物内外膨胀联合作用的结果,其中软岩结构特征是导致该类岩石遇水崩解的主要因素。