- 曹代勇;王路;刘志飞;丁正云;李阳;束振宇;
煤系石墨属于特殊的非典型晶质矿物,多为隐晶质石墨,既是石墨矿产的重要组成部分,也是煤系综合矿产的一种。煤系石墨与煤层为同层异矿,煤向石墨演化的实质在元素组成上表现为富碳、去氢和脱氧,在分子结构上表现为有序化增强和石墨晶体结构的逐渐形成。煤岩组分、岩浆热和地质构造等均对煤成石墨化作用具有重要的影响,在多因素综合作用下,煤系石墨成矿常表现出差异石墨化特征。从煤系石墨成矿机理入手,提出了以化学组成参数为基础指标,以结构参数为精确指标的煤系石墨鉴别指标体系;从资源评价需求出发,将不同演化程度的煤系石墨划分为Ⅰ级(石墨)、Ⅱ级(半石墨)和Ⅲ级(石墨化无烟煤)等3类。煤系石墨的形成与岩浆活动和挤压性构造环境密切相关,受区域性构造–岩浆带控制,煤系石墨分布具有方向性、递变性、集中成带的特点,成矿区带呈现出"一纵三横"的分布特点,划分为滨太平洋成矿域、南岭成矿域、秦岭–大别山成矿域和阴山–燕山成矿域和9个成矿带。分析了我国煤系石墨资源现状,指出由于我国煤炭资源丰富和赋煤区构造–热叠加作用显著,煤系石墨资源潜力巨大。煤系石墨开发利用对于增强石墨矿产的战略保障能力、促进煤系矿产资源合理开发利用和推动煤炭企业转型升级等均具有重要意义。分析了当前煤系石墨矿产资源开发利用方面存在的问题,提出了相应的政策建议。
2020年01期 v.48;No.277 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 940K] [阅读次数：99 ] |[下载次数：727 ] |[网刊下载次数：57 ] |[引用频次：30 ] - 陈泉霖;程乔;邓瑞锦;林晓炎;王路;丁正云;李阳;
福建省煤系石墨赋存于中二叠统童子岩组,是无烟煤受高温高压作用进一步变质而成,属隐晶质石墨。通过调查发现,福建省煤系石墨矿井、勘查区处于未开采或停采状态,开采矿区也多以煤炭开采的形式生产销售,造成资源浪费。为合理开发利用煤系石墨资源,采用d_(002)(碳层间距)–R_2(拉曼参数)模板鉴别煤系石墨并确定煤系石墨等级,结合区域构造的控制作用,划分了大田–漳平与永安–安溪石墨成矿区。在此基础上,综合实测数据和历年勘查资料分析,预测出永安长垇、永安下盖竹–甫弼–塘下洋、大田琼口–小溪洋–永安老鹰山、漳平可坑–乌石隔、漳平乌坑–华安福田5块煤系石墨资源远景区,其预测资源量8 196万t,展现了良好的开发前景。针对目前煤系石墨资源开发利用现状,提出"规范煤系石墨资源开采秩序、建立煤与煤系石墨鉴别指标并设立明确的煤矿与石墨矿权规范、优化石墨资源开发利用体系等"系列建议,以实现福建石墨产业结构协调化、技术高度化、产品系列化和价值链完整化。
2020年01期 v.48;No.277 12-17+26页 [查看摘要][在线阅读][下载 4255K] [阅读次数：55 ] |[下载次数：207 ] |[网刊下载次数：144 ] |[引用频次：7 ] - 莫佳峰1;赵训林1;朱文卿1;李焕同2
湖南省侵入岩多，构造较复杂，为系统研究煤系石墨资源成矿规律，在收集现有地质资料的基础上，借鉴国内外煤系石墨矿床的赋存特点，结合湖南省石墨资源的分布特点和开发现状，采用地质调查、生产井调查、采样化验等手段，研究骑田岭岩体和天龙山岩体2个花岗岩体周边现有矿区的矿体地质特征，探讨石墨矿的成因类型和控矿因素。结果表明，研究区石墨矿成因类型为接触变质型，主要控矿因素为岩体的侵位机制、构造作用方式、矿体的形态及变质程度。进而提出了3种石墨赋存模式：兜底式、向斜式、背斜式。提出研究区寻找煤系石墨的突破方向：煤系走向与主压应力方向大致垂直并在岩体附近1.0~1.5 km范围内。
2020年01期 18-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1588K] [阅读次数：371 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：708 ] |[引用频次：0 ] - 李久庆;秦勇;陈义林;
超无烟煤(也称变质无烟煤)中广泛发育石墨微晶,为深入分析煤中石墨微晶产出特征及成因,以福建省永安煤田典型样品为例,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等测试方法,识别并分析煤中石墨微晶的光学性质、物质组成、晶体结构等特征,并探讨其成因。结果显示:石墨微晶主要产出于煤中微裂缝和空腔内,多数具有类似于石油焦的纤维状显微结构,可见气泡膜状结构;石墨微晶最大反射率为9.29%～10.83%,远远高于煤中原有显微组分;正交偏光加石膏试板观测条件下,石墨微晶呈现一级黄、二级蓝干涉色以及镶嵌状、区域状、纤维状等显微结构,局部定向性明显。扫描电镜加电子探针探测显示,石墨微晶多呈鳞片状并见流动状结构和气孔构造,同时显示出纯碳特点。高分辨率透射电镜观测到石墨微晶晶格条纹呈平直定向排列,选区电子衍射呈现典型的石墨晶格环斑模式。初步分析认为,煤中石墨微晶的碳质来源于高度熔融的(变)壳质组和富氢(变)镜质体,热源为侵入煤田周边及盆地底部的燕山期花岗岩,熔融含碳物质在孔缝空间内汇聚流动并在高温下脱除杂质元素,然后在强大岩浆侵位压力下结晶形成秩理性显著的石墨微晶;同时,也不排除渗出沥青质体再次活化形成研究区煤中石墨微晶的可能性。
2020年01期 v.48;No.277 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 12105K] [阅读次数：56 ] |[下载次数：341 ] |[网刊下载次数：48 ] |[引用频次：15 ] - 李焕同1;2;王楠1;朱志蓉1;范晶晶3;张卫国1;2
拉曼光谱能够反映碳材料结构的有序程度和结构缺陷，可用来表征高煤级煤—隐晶质石墨演化过程中结构变化。通过对受岩浆热变质影响的不同变形变质程度样品的拉曼参数与面网间距（<i>d</i><sub>002</sub>）之间关系的研究表明：G峰位置与<i>d</i><sub>002</sub>呈现阶梯变化，能较好地区分出石墨与高煤级煤，S<sub>2</sub>峰位、D<sub>1</sub>、G半峰宽与<i>d</i><sub>002</sub>呈较好的线性关系；D<sub>1</sub>与G峰峰位差和半峰宽比随<i>d</i><sub>002</sub>减小而减小，S<sub>2</sub>与S<sub>4</sub>峰的峰位差随<i>d</i><sub>002</sub>减小先增大后减小，而其强度比及面积比逐渐增大；<i>d</i><sub>002</sub>与拉曼参数关系显示两次明显的结构演化跃变，即无烟煤至变质无烟煤阶段，<i>R</i><sub>max</sub>>6.5%、<i>P</i>（D<sub>1</sub>-G）<235 cm<sup>-1</sup>、<i>P</i>（S<sub>2</sub>-S<sub>4</sub>）>525 cm<sup>-1</sup>以及半峰宽比显著下降、<i>L</i><sub>a</sub>/<i>L</i><sub>c</sub>迅速降低，为芳构化、芳环缩合作用增强向芳环叠片拼叠转变；半石墨至石墨演化阶段，<i>P</i>（D<sub>1</sub>-G）、<i>I</i><sub>D1</sub>/<i>I</i><sub>G</sub>与<i>A</i><sub>D</sub><sub>1</sub>/<i>A</i><sub>G</sub>显著降低，<i>L</i><sub>a</sub>、<i>L</i><sub>c</sub>迅速增加。以<i>d</i><sub>002</sub>为标度能较好地反映煤结构在不同演化阶段的Raman光谱特征。
2020年01期 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 948K] [阅读次数：424 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：805 ] |[引用频次：0 ] - 李阔;刘钦甫;宋波涛;张帅;毋应科;
为了探究煤系石墨形成过程中结构演化及不同石墨化程度无烟煤和石墨的热反应行为,选取湖南新化系列变质程度无烟煤和煤系石墨为研究对象,通过X射线衍射(XRD)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对其结构进行表征,并结合程序控制升温法(TPO)分析不同变质程度无烟煤和煤系石墨的热反应行为。结果表明,随变质程度的增加,碳结构由无烟煤中的无定形态转变成石墨的三维有序C原子点阵。系列石墨化煤是由多种有序度不同的碳结构相组成,体现了其结构非均质性,碳结构相含量及分布随变质程度而逐渐变化,石墨化程度最高的煤系石墨中主要为石墨微晶集合体,但依旧含有结构缺陷。无烟煤和煤系石墨中碳结构的多相性和不均匀分布是影响其热反应行为的重要原因。
2020年01期 v.48;No.277 42-47+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 4514K] [阅读次数：64 ] |[下载次数：369 ] |[网刊下载次数：146 ] |[引用频次：9 ] - 王路1;彭扬文1;曹代勇1;丁正云1;莫佳峰2
湖南鲁塘矿区为我国著名的煤系石墨矿区，煤系石墨的形成受岩浆热作用和构造作用的双重控制，其成矿和赋存都与构造格局密切相关。为深入研究构造作用对煤系石墨成矿的影响，通过野外地质调查和光学显微镜下观察、X射线衍射和拉曼光谱等测试分析方法，分析研究区构造特征和煤系石墨特征。研究结果表明，受区域构造活动的影响，鲁塘矿区构造格局呈现出分区分带性特征，东西方向可划分为东部、中部和西部3个条带；南北方向可划分为北部、中部和南部3个分区。自西向东，随着与岩体距离逐渐减小，煤层受岩浆热作用的影响逐渐增大，煤的石墨化程度也逐渐增高。由南向北，构造变形强度逐渐增强，导致北部分区形成以封闭式高温-高压的成矿环境为主，同时，应力作用促进了煤的石墨化，导致煤的石墨化程度较高；中部分区内构造情况复杂，形成不同温度压力条件的成矿环境，煤的石墨化程度差异性明显；南部分区构造情况简单，主要构成开放式环境，煤的石墨化程度较低，仅在近岩体附近可形成煤系半石墨。研究成果为煤系石墨资源勘探提供了有力依据。
2020年01期 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 4520K] [阅读次数：430 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：783 ] |[引用频次：0 ] - 丁正云1;王路1;曾欢1;李阳1;陈泉霖2;邓瑞锦2;程乔2;林晓炎2;曹代勇1
福建省大田—漳平地区位于东部滨太平洋构造带上，不同时期的岩浆热液作用和复杂多变的构造形变格局，为该地区形成丰富的石墨矿床提供了良好的成矿条件。为了查明大田—漳平地区煤系石墨的成矿控制因素及分布规律，通过工业分析、元素分析、X射线衍射和激光拉曼光谱等实验，对不同矿区不同变质程度的煤和煤成石墨的化学组成及微观结构特征等煤成石墨化特征进行了研究，并将不同变形特征的样品划分为煤成石墨、煤成半石墨和石墨化无烟煤三大类。研究表明：煤的变形特征与煤成石墨的演化类型基本一致，且韧性变形样品的石墨化程度最高，说明构造应力作用能促进煤的石墨化作用；煤成石墨的分布受到岩浆-构造活动的控制，石墨矿床多产出于岩浆岩侵入体外接触带或附近断裂带的有利围岩地层中，且大田—漳平地区煤系石墨矿具有明显的成区、成带分布特点，煤成石墨成矿区主要集中在闽西南坳陷南部的漳平一带；而北部大田一带分布的矿区矿体石墨化程度较漳平一带低，多为煤成半石墨或石墨化无烟煤，研究结果可为该地区煤系石墨矿产综合勘探开发利用提供有利依据。
2020年01期 55-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 908K] [阅读次数：301 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：452 ] |[引用频次：0 ]
- 张帅;马汝嘉;刘路;张浩;刘钦甫;
为了构建内蒙古扎鲁特地区无烟煤的分子结构模型,采用工业分析、元素分析、核磁共振碳谱、高分辨率透射电镜和X射线光电子能谱等测试方法对该地区无烟煤的分子结构进行研究。结果表明无烟煤分子结构中以芳香碳为主,脂肪碳以短烷基侧链和环烷烃为主。煤分子结构中氧原子主要以酚羟基和醚氧基的形式存在,氮原子主要以吡咯型氮和吡啶型氮的形式存在,硫原子主要的赋存形态是硫醇硫酚。结合由核磁共振碳谱测得的煤结构参数和由高分辨率透射电镜测得的芳香环尺寸和含量,构建了无烟煤大分子平均结构模型。对构建的模型进行了结构优化与能量分析,发现煤分子结构的芳香片层趋于平行排列,非键结势能中的范德华力是保持煤结构稳定的主要因素。本研究为采用分子动力学模拟从分子尺度研究扎鲁特地区无烟煤在石墨化过程中,其芳香碳层的拼叠过程及其反应路径提供了模型基础。
2020年01期 v.48;No.277 62-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 2348K] [阅读次数：106 ] |[下载次数：704 ] |[网刊下载次数：32 ] |[引用频次：21 ] - 郝国强;胡社荣;
氮是煤中的常见元素之一,煤中氮的赋存形态多样且随煤阶发生变化。以邯郸–峰峰矿区为例,利用X射线光电子能谱(XPS)实验,研究不同变质程度煤(R_(ran)=1.08%～3.67%)中有机氮的赋存形态,探讨煤中各形态有机氮相对含量随煤阶的变化规律。结果表明:按N 1s XPS谱图分峰峰值的结合能可将煤中氮的形态归为N-6、N-5、N-Q和N-X四种;研究区煤中N-5的相对含量最高,且随着煤阶的增高而降低;N-Q的相对含量随着煤阶的增高而增高;煤中N-6的相对含量随煤阶呈"增–减–稳"的变化规律;N-X的相对含量为9.1%～35.1%,其与煤阶关系不明显;在煤阶R_(ran)=1.08%～1.47%的范围内,煤的N 1s XPS谱图中缺失N-Q分峰,表明褐煤中相对含量最高的质子化吡啶氮在此阶段已几乎全部去质子化而转化为吡啶氮。不同变质阶段氮的赋存形态变化特征对燃煤发电及煤化工领域煤化学参数选取提供参考。
2020年01期 v.48;No.277 70-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K] [阅读次数：61 ] |[下载次数：213 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] - 廖家隆;张福强;韦梦蝶;梁兴东;
针对广西晚二叠世聚煤盆地中锂、镓元素地球化学异常问题,选取扶绥和贤按两个典型晚二叠世煤田,通过系统取样测试,研究煤系中锂、镓丰度,并结合成矿地质背景,分析煤中锂、镓的富集控制因素。结果表明:研究区锂和镓均有一定的工业前景,扶绥煤田锂和镓的平均丰度分别为83.5μg/g和30.8μg/g;贤按煤田锂、镓丰度分别为199.1μg/g和33.4μg/g。锂主要富集于合山组底部K_1煤层、炭质泥岩及铝土岩段,而镓在合山组底部各岩性中的丰度并无明显差异。云开古陆及周边中酸性火山岩是锂、镓物质的基础来源,合山组底部高铝沉积岩系可能是合山组K_1煤层中锂、镓的直接物源。镓元素在各岩体之间的迁移比较活跃,其物源区的含量水平起主导作用,而锂元素的富集除了受控于物源外,沉积环境及后期地质作用的影响更为明显。研究成果为广西煤系中锂、镓资源的勘查预测及其综合利用提供科学依据。
2020年01期 v.48;No.277 77-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 3813K] [阅读次数：58 ] |[下载次数：548 ] |[网刊下载次数：42 ] |[引用频次：27 ]
- 郭小铭;郭康;刘英锋;
深埋煤层采场顶板泥砂溃涌灾害是由于泥岩顶板遇水发生松散崩解,在矿压作用下泥砂集中溃入井下的综合性灾害,其灾害发生受到含水层、矿山压力、地质构造等多因素影响。以黄陇煤田照金煤矿为研究区,在灾害发生机理研究的基础上,讨论了灾害发生的主要影响因子,最终选取洛河组含水层富水性、煤层到洛河组含水层距离、宜君组砾岩厚度、煤层上覆杂色泥岩厚度、煤层到杂色泥岩距离、单位面积断层密度、褶皱构造分布和煤层开采厚度8个主控因素,采用层次分析权重赋值方法,确定影响灾害发生的各主控因素权重,构建煤层顶板泥砂溃涌灾害危险性评价数学模型;绘制主控因素专题图并进行栅格赋值,通过信息融合叠加方法将各因素进行叠加,最终形成多源信息融合的照金煤矿煤层顶板泥砂溃涌灾害综合分区。研究结果表明,照金煤矿ZF202工作面所在区域该类灾害发生的危险性高,与实际开采过程中曾发生的"4·25"重大事故发生区域较为吻合,说明本次危险性评价模型构建合理,分区结果可用于指导矿井的开采布设与泥砂溃涌灾害防治。
2020年01期 v.48;No.277 113-119+128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1804K] [阅读次数：47 ] |[下载次数：238 ] |[网刊下载次数：29 ] |[引用频次：6 ] - 连会青;杨俊文;韩瑞刚;孟璐;韩永;
为解决矿井水灾事故应急快速反应、高效决策的现场需求,针对矿井水灾事故的不确定性、复杂性和紧迫性等特点,运用多案例分析法,解析了11起典型矿井水灾事故,提出了判别"情景"和事故"情景"两个关键概念,定义了集合{突水水源,突水通道,采掘方式,出水量,淹没范围,生存空间}为矿井水灾事故的情景,并运用AHP分析法计算了6个情景要素各自的权重。确立了"情景–应对"应用在矿井水灾应急决策领域的实现途径,详细阐述了构建情景库、案例库、对策库的方法以及"情景–应对"型矿井水灾应急决策方案的生成过程,并提出了以"黄金72小时""8天8夜"为时间节点的多阶段矿井水灾事故应急决策机制,案例推演应用表明,该应急决策机制不仅规范了事故应急流程,而且实现了精准、快速、高效的目标。
2020年01期 v.48;No.277 120-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1378K] [阅读次数：35 ] |[下载次数：894 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] - 郑竹艳;许光泉;杨婷婷;余世滔;张海涛;
利用断层两盘岩溶水化学特征判断其导隔水性对于我国华北型煤田水害防治具有十分重要的实践意义。以顾北矿F_(104)断层两侧太原组岩溶地下水为研究对象,在分析断层两盘水文地质条件基础上,采用Piper三线图、离子组合比和主成分法,分析了主要组分来源及水-岩作用差异性,并采用PHREEQC软件对岩溶地下水进行反向水化学模拟。结果表明:南北区岩溶水均存在方解石和白云石的溶解和沉淀现象,南区阳离子交换吸附和脱硫酸作用程度强于北区,而北区黄铁矿氧化和岩盐溶解作用较南区明显,南北两区水化学环境及水-岩作用存在显著差异,进而推断F_(104)断层具有较好的阻水性,且影响了其两侧的氧化-还原环境及温度差异,控制着地下水径流方向和水-岩作用程度。
2020年01期 v.48;No.277 129-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K] [阅读次数：35 ] |[下载次数：335 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] - 梁向阳;杨建;曹志国;
鄂尔多斯盆地呼吉尔特矿区属于"水压高、水量大、富水性不均一"的深埋侏罗纪煤田区,各矿井面临较严重的水害防治压力,为了弄清该地区矿井涌水特征及其沉积控制条件,开展了沉积相与顶板钻孔出水层位、钻孔涌水量、工作面涌水量等方面的相关性研究,结果表明:呼吉尔特矿区导水裂缝带范围内,主要发育曲流河沉积相的延安组真武洞砂岩段和直罗组七里镇砂岩段,岩性为细粒–中粗粒砂岩。直罗组早期发育了一套河流相沉积,对延安组顶部的强烈冲刷侵蚀,导致矿区中部的门克庆、母杜柴登井田范围内2~(–1)煤层缺失,并形成了较厚的七里镇砂岩段;矿区两侧的2~(–1)煤层较完整,其上覆七里镇砂岩较薄。七里镇砂岩含水层是工作面回采过程中的最主要充水含水层,各矿井的工作面顶板疏放水钻孔涌水量差异显著,古河床冲刷带中部的矿井钻孔涌水量普遍大于古河床冲刷带两侧,与顶板地质沉积相有较好的对应关系。煤层顶板地质条件(沉积相)的差异性,控制了各矿井工作面回采过程中涌水量大小;直罗组古河流冲刷带两侧广泛发育的富水条带,则影响工作面涌水量的变化规律。
2020年01期 v.48;No.277 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 2850K] [阅读次数：37 ] |[下载次数：379 ] |[网刊下载次数：70 ] |[引用频次：23 ] - 胥勋辉;张国彪;包含;晏长根;
结构面形貌特征是影响结构面剪切行为的重要因素,而且结构面形貌特征的各向异性与其剪切力学行为的各向异性之间存在一定的联系。利用三维激光扫描和3D打印技术模拟了天然结构面,并以水泥砂浆为材料浇筑了尺寸为100 mm×100 mm×150 mm的含结构面试样,开展了不同法向应力下沿不同方向的剪切试验。结果表明,结构面的剪切行为具有明显的各向异性,这种特性可以体现在峰值剪切强度及相应的剪切位移和抗剪强度参数上;在低法向应力条件下,峰值剪切强度各向异性的强弱程度与法向应力之间并非呈现简单的单调变化关系;抗剪强度参数c(黏聚力)、Φ(内摩擦角)值沿不同剪切方向的变化趋势总体上较相似;通过分析不同剪切方向上c、Φ值相对于0°方向的差异程度,可以发现剪切方向对c值的影响更为强烈。
2020年01期 v.48;No.277 154-159+167页 [查看摘要][在线阅读][下载 3358K] [阅读次数：49 ] |[下载次数：597 ] |[网刊下载次数：32 ] |[引用频次：16 ] - 杜建涛;闫丽;赵超英;
河北蔚县是我国华北地区最大的地下采煤区之一,该地区长期存在采矿塌陷灾害,不仅威胁采矿安全,而且严重破坏当地生态环境。本文基于合成孔径雷达干涉(InSAR)这一新型空间对地观测技术,采用61景Sentinel-1A/B干涉宽幅(InterferometricWideswath,IW)模式数据进行矿区形变观测,获取整个矿区在2017—2018年间的地表形变空间分布特征,并对矿区地表的沉降量级及面积进行详细的统计分析。此外,采用融合多轨道SAR数据的多维形变时序估计方法,对西细庄矿数据进行东西向和垂向的二维形变分解,获取该矿的二维形变时间序列。结果表明:除南留庄井田外,其余三大井田在监测期间均存在不同程度的地面沉陷灾害;整个矿区年沉陷速率超过–10 cm/a的区域达到了2.16 km~2;受成像几何影响,不同轨道数据获取的形变结果存在一定差异;西细庄矿以垂向形变为主,伴随明显的东西向水平形变。研究结果为蔚县矿区地面沉陷监测与煤矿安全开采提供数据参考。
2020年01期 v.48;No.277 168-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 11289K] [阅读次数：27 ] |[下载次数：511 ] |[网刊下载次数：33 ] |[引用频次：20 ] - 易富;杜常博;王政宇;于犇;
为了更全面地分析筋土界面相互作用特性,改制了一台可视加筋土界面特性宏细观分析的试验仪器,可开展不同土工合成材料与填料的直剪和拉拔试验;该仪器改进了试验箱的尺寸,可方便两种试验的对比分析,增加了图像摄录系统,可进行试验过程的细观分析。使用新研制仪器分别进行了土工合成材料(土工格栅和土工布)加筋尾矿砂的直剪和拉拔试验,试验结果表明:两种试验条件下,土工格栅与尾矿的界面参数(似黏聚力和似摩擦角)及似摩擦系数均比土工布与尾矿的界面参数和似摩擦系数大;直剪试验下筋材网孔的有无对筋–尾矿界面参数均有较大影响,拉拔试验下筋材网孔有无对筋–尾矿界面参数似黏聚力的影响较为显著,对似摩擦角的影响较小。随着宏观变量法向应力的增加,细观参数孔隙率减小,平均接触数增加,反映在宏观上的现象就是填料颗粒被压密,筋材需要克服的阻力增大。该试验仪器能够较好地分析筋土界面宏细观特性,获得关键技术指标以用于加筋结构的设计。
2020年01期 v.48;No.277 174-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 3388K] [阅读次数：34 ] |[下载次数：295 ] |[网刊下载次数：40 ] |[引用频次：4 ] - 李永强;徐拴海;张卫东;孙玉亮;韩永亮;张浩;黄健丰;
套管式地埋管换热器是深层地源热泵系统常用的换热装置。基于流体流动换热方程,建立套管式地埋管换热器与周围岩体之间的传热模型。以第一个供暖季为例,分析内管导热系数和循环水流量对换热性能的影响,并引入换热器效能对热短路现象进行评估,研究结果显示:内管导热系数越大,热短路现象越显著;热短路使内外管中循环水温差降低,管内出现热堆积,导致换热器换热功率降低;套管式地埋管换热器的换热功率随循环水流量的增大逐渐增大;内外管之间存在热短路时,出口水温随循环水流量的增大先升高后降低,随着流量增大,换热器效能增大。研究成果可为深层地源热泵系统中地埋管换热器的设计提供借鉴。
2020年01期 v.48;No.277 183-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 682K] [阅读次数：30 ] |[下载次数：608 ] |[网刊下载次数：21 ] |[引用频次：31 ]
- 吴姗姗1;2;高刚1;2;桂志先1;2;王鹏1;2;李成毅3
叠前纵波方位各向异性检测裂缝是目前应用最为广泛的方法，该方法主要是利用AVAZ地震资料椭圆拟合的长轴与短轴信息来评价裂缝，该方法在具体应用时，认为裂缝型储层AVAZ响应特征的变化仅由各向异性参数决定，而没有考虑非各向异性参数的影响，从而引起裂缝评价的多解性。为提高该技术的裂缝评价精度，从模型分析入手，将模型中各向异性参数及岩性参数设置为概率密度分布函数，然后采用Monte Carlo随机方法进行叠前AVAZ正演模拟。首先，对各向异性参数对椭圆拟合的影响进行简单分析，得出各向异性参数<i>γ</i>对椭圆扁率<i>B</i>/<i>A</i>与各向异性因子<i>B</i>影响最大、<i>δ</i>次之、<i>ε</i>最小。然后，进一步重点分析不同标准差的速度与密度模型的<i>B</i>/<i>A</i>与<i>B</i>响应特征，得出地层的速度与密度的变化在较小范围内时，该技术评价裂缝才具有一定的可行性，其中，地层纵波和横波速度的变化（尤其是纵波速度）对叠前AVAZ响应影响较大，地层密度几乎没有影响，故当横向岩性变化较大时，该方法在评价裂缝型储层时的结果具有一定的不确定性。
2020年01期 189-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 845K] [阅读次数：278 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：514 ] |[引用频次：0 ] - 刘仕友;张迎朝;李洋森;闫安菊;张海洋;
对于信噪比相对较低的叠前地震资料,利用传统AVO属性交会分析和截距梯度乘积属性分析(即P×G属性)效果可能并不理想。为了有效提取叠前道集AVO属性信息,从叠前部分叠加体出发,根据远近道部分叠加体的相对关系,构建类似P×G属性的远近道差异属性因子,其中近道叠加反映截距属性,近远道叠加差值反映梯度属性,并通过理论模型验证其可以取代P×G属性应用于实际地震资料的AVO分析。最后以琼东南盆地深水区某气藏进行实际验证与分析,可知部分叠加数据相比单道道集信噪比明显提高,所以远近道差异属性可以有效解决实际道集的满天星现象,从而为信噪比相对较低的地震资料AVO属性分析提供更有效的方法。
2020年01期 v.48;No.277 197-202页 [查看摘要][在线阅读][下载 4398K] [阅读次数：48 ] |[下载次数：203 ] |[网刊下载次数：35 ] |[引用频次：4 ] - 程彦
煤田小微构造作为煤矿主要致灾源之一，对其精细解释与圈定是矿井安全高效生产的重要保障，而单纯借助传统的地震勘探方法与技术手段解决该问题，已无法满足精准开采地质保障的需求。为此，基于叠后三维地震数据体，通过提取60 Hz以上高频段成分信息，进行地震数据重构，并基于此提取小尺度的最小负曲率属性，对研究区小微构造进行解释与分析。通过与现场小微构造揭露和解释情况对比表明：基于高频信息重构的地震数据体纵向分辨率高，提取的小尺度曲率属性细节刻画能力强，相对于传统的最小负曲率属性在指示小微构造方面优势明显。因此，将基于重构地震数据体提取的小尺度曲率属性应用于煤田小微构造解释与圈定是合理可行的。
2020年01期 203-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 2571K] [阅读次数：179 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：410 ] |[引用频次：0 ] - 段建华;闫文超;南汉晨;张庆庆;樊鑫;
准确预测底板采动破坏深度是承压水上采煤底板水害防治中的一个关键问题,对于防治水方案的制定至关重要。根据山西保德煤矿的地质特征与工作面布置特点,采用高精度井–孔联合微震监测技术,对81307工作面底板破坏深度开展实时监测。利用锤击方法,标定了定位参数,验证了定位精度,确保微震监测系统的定位精度能够满足防治水要求,监测期间工作面回采600 m。监测结果表明:底板破坏深度为30m,其中在81308二号回风巷下方破坏较深,81307一号回风巷下方破坏只有15m,工作面超前破坏距离为25m,监测结果与相邻81306工作面利用压水试验测量的底板破坏深度基本一致。研究表明,井–孔联合微震监测技术可以获得工作面底板破坏深度及其空间分布特征,更好地为煤矿防治水服务。
2020年01期 v.48;No.277 208-213+220页 [查看摘要][在线阅读][下载 1364K] [阅读次数：49 ] |[下载次数：367 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：19 ] - 段建华1;闫文超1;南汉晨1;张庆庆1;樊鑫2
准确预测底板采动破坏深度是承压水上采煤底板水害防治中的一个关键问题，对于防治水方案的制定至关重要。根据山西保德煤矿的地质特征与工作面布置特点，采用高精度井-孔联合微震监测技术，对81307工作面底板破坏深度开展实时监测。利用锤击方法，标定了定位参数，验证了定位精度，确保微震监测系统的定位精度能够满足防治水要求，监测期间工作面回采600 m。监测结果表明：底板破坏深度为30 m，其中在81308二号回风巷下方破坏较深，81307一号回风巷下方破坏只有15 m，工作面超前破坏距离为25 m，监测结果与相邻81306工作面利用压水试验测量的底板破坏深度基本一致。研究表明，井-孔联合微震监测技术可以获得工作面底板破坏深度及其空间分布特征，更好地为煤矿防治水服务。
2020年01期 208-213,220页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K] [阅读次数：162 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：540 ] |[引用频次：0 ] - 赵栓峰;拜云瑞;黄涛;魏明乐
针对现有超前探测技术探测空间狭小、电磁干扰严重且难以应用于隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简称TBM）施工隧道等难题，采用一种基于移动阵列电极的盾构超前探测方法。运用Comsol Multiphysics有限元仿真软件建立地电模型，对不同地质情况进行正演响应分析。结果表明：存在保护电极时，电压分布范围明显扩大，表明探测范围增大，为提高探测效果，有必要添加保护电极；异常体的尺寸、形状、位置改变会影响测量电压分布呈现规律性变化，表明这种方法对异常反应的响应良好；通过移动阵列电极盾构超前探测物理模型实验结果对比证明了基于移动阵列电极的盾构超前探测方法的可行性。
2020年01期 214-220页 [查看摘要][在线阅读][下载 1888K] [阅读次数：214 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：432 ] |[引用频次：0 ] - 郭跃辉1;张玉贵1;2;李健1;周猛1
为了研究在0~200 kHz条件下煤复电阻率频散的物理机理，在恒定电流变频条件下，测量煤的复电阻率幅频相频。利用傅里叶逆变换，将煤的复电阻率频域数据变换成时域数据；利用Cole-Cole模型，将复电阻率频散数据进行拟合；借鉴双电层形变假说理论，对比砂岩频散现象，研究煤的复电阻率频散机理。结果表明：在电流频率为0~200 kHz，焦作赵固矿和九里山矿样品复电阻率频散特征与岩石相似，复电阻率幅值随频率增大而减小，复电阻率相位的绝对值随频率的增大先增大后减小，引起频散特征的原因主要是激发极化，电磁感应的影响程度很小。煤复电阻率测量和频散机理的研究成果为复电阻率测井提供了理论依据，具有一定的应用前景。
2020年01期 221-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 1167K] [阅读次数：326 ] |[下载次数：0 ] |[网刊下载次数：436 ] |[引用频次：0 ]