矿山安全地质学:综述     

隋旺华 《工程地质学报》2021,29(4):901-916

矿山安全防控是一个复杂的系统工程,涉及到多学科,而其中的地质条件和成灾机理研究是事故防控中最重要的基础工作。但是,目前还没有系统地研究安全地质的学科和工作机制。因此,提出应建立矿山安全地质学新的交叉学科。针对矿山建设和采掘安全生产的需求,介绍了矿山安全地质学的概念、内容框架、研究方法、主要矿山安全地质问题、安全地质问题风险评价等,并对矿山安全地质研究中亟待解决的关键科学问题和防控关键技术发展趋势提出了建议和展望,同时,本文还简要综述了本期深部矿山安全地质专辑收录的主要文章在矿山安全地质方面的创新性工作,期望为深部矿山安全地质理论研究与灾害防控提供科学支撑。  相似文献   

巨厚松散层下煤层开采的抗渗透性破坏和煤柱安全性研究——以口孜东矿为例     

丁甲  董东林  胡志强  张陇强  张百伟 《工程地质学报》2021,29(4):1071-1083

随着深部煤炭资源的枯竭,浅部煤层上巨厚松散层水体成为淮南矿区不可忽视的安全隐患,预留煤柱的安全性评价显得尤为重要。本文以口孜东井田为例,通过全面系统地收集整理口孜东矿近年来井上、下补充探查、矿井水动态长期观测、井下采掘工程揭露的地质和水文地质资料,通过数值模拟和理论分析方法得出以下几点认识。(1)以矿区经典块段的钻孔柱状图为依据,建立基于FLAC3D的力学模型,按步长模拟工作面回采,通过观察分析位移云图、最大主应力图、塑性破坏图来认识开采覆岩破坏规律并分析导水裂隙带高度约为56.6 m,导水裂隙带无法发育至含水层高度;(2)根据口孜东矿的水文地质资料,建立基于GMS(Groundwater Modeling System)的水文地质模型,采动引起的覆岩弯曲变形导致了其垂向渗透系数和水力梯度发生变化,将FLAC3D中采动对模型产生的应力影响作为依据,将应力大小转化为弯曲带的垂向渗透系数作为变量在GMS模型中体现出来,校核模型准确性并观察开采前后的渗流场变化,发现渗流场产生的变化非常微小,也保证了留设煤柱的安全性;(3)分析涌水溃砂的控制因素,结合矿区抽水试验数据,利用计算机建立迭代计算程序,计算四含与红层的临界水力梯度分别为J_cr四含=1.66、J_cr红层=1.62,得出各个点位的临界水头高度取值范围在10~25 m之间,远低于实际水头值,从抗渗透性破坏方面评价了煤柱的安全性。目前在含水层下开采煤层时防水煤柱的留设依据主要是采高、煤层倾角、顶板岩性及其力学性质等因素,而未考虑含水层的水理性质及其在渗流场发生变化后的改变,亦未考虑基岩风化层的上述性质,本文通过对巨厚松散层下开采的覆岩破坏规律、含水层渗流场变化及抗渗透性破坏的联合研究,为评价煤柱的安全性提供了科学的方法和依据。  相似文献   

非饱和土粒间毛细作用的微观不连续变形分析     

李强  李同录  乔志甜  张常亮  李萍  沈伟  郭龙骁 《工程地质学报》2021,29(3):834-842

非饱和土粒间毛细水作用是其基质吸力的主要来源。本文基于二维非连续变形分析算法(DDA),建立了一种能够模拟不同饱和度下毛细水分布状态及计算土水特征曲线的扩展DDA算法。该算法首先通过反复迭代的方式来计算出不同饱和度下毛细水弯液面的半径,并利用圆心轨迹交汇法确定粒间毛细水弯液面与颗粒的搭接位置,从而确定各个颗粒表面被毛细水浸湿的区域。而后利用Young-Laplace方程计算出各个浸湿区域毛细负压的大小,并将其与表面张力添加到传统DDA算法控制方程中。为验证该算法,参照真实黄土中含量最多的粗颗粒建立一理想黄土微观土骨架模型,模拟了不同饱和度下土体中的毛细水分布状态,并获得了土水特征曲线。将模拟结果与实测的土水特征曲线进行对比分析,结果显示预测值和实测值基本一致,该方法能够从微观上揭示非饱和土粒间吸力作用的本质。  相似文献   

含天然气水合物土水-力特性联合测试装置及应用     

杨德欢  颜梦秋  陆地  颜荣涛  韦昌富  田慧会 《工程地质学报》2021,29(6):1722-1732

海底天然气水合物(以下简称水合物)的开采会劣化储层的力学性质,威胁钻井平台、破坏开采井甚至可能诱发地质灾害。为探究含水合物沉积物的力学特性及开采扰动下水合物储层的力学强度劣化机理,本文搭建了一套含天然气水合物土水-力特性联合测试装置,主要包括:压力室、压力控制系统,注/除气系统,温度控制系统,数据采集及人机交互管理系统。该装置可实现不同条件下含水合物沉积物试样的合成,并可开展渗透试验、等向压缩试验、以及不同应力路径下三轴压缩试验测试。以细砂作为赋存介质,采用富气法制备含天然气水合物沉积物试样,对其进行了一系列水-力特性试验测试,并对结果进行了简要地分析。这些试验结果证实了装置测试含水合物沉积物水-力学特性的功能和可靠性。  相似文献   

深圳市盐田区盐田谷地岩溶发育特征分析     

《地质灾害与环境保护》2021,32(4)

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准噶尔盆地车排子北部地区沙湾组碳酸盐胶结物差异性分布控制因素     

赵晓东  杨少春  鞠小玉  陈刚强  许涛 《地质论评》2021,67(3):736-751

通过铸体薄片、AxioVision图像分析、岩芯常规分析、地层水测试等方法,在明确了碳酸盐胶结物类型的基础上,采用多方法进行了碳酸盐胶结物含量的测定,探讨了准噶尔盆地车排子地区北部沙湾组碳酸盐胶结物差异性分布控制因素,并揭示了其对储层物性、油水分布的影响。研究表明,车北地区沙湾组储层中发育大量的早期碳酸盐胶结物,不均匀充填部分原生粒间孔,具有强烈的非均质性;在岩芯常规测定碳酸盐胶结物含量的基础上,利用多次数、多视域的AxioVision图像分析补充测定了碳酸盐胶结物含量,与岩芯常规测定结果对比相对误差-0.14,弥补了数据点的不足。碳酸盐胶结物含量平面上具有"北高南低"的差异性分布特征,胶结物形成于封闭性好、水体交替停滞的还原环境中,地层水Ca~(2+)含量的差异决定了碳酸盐胶结物分布的差异,而地层水Ca~(2+)含量的差异主要受古地貌控制,古高地水体较浅易富集Ca~(2+)是CaCO_3沉淀的良好场所,沉积微相在局部井区起到一定的控制作用。碳酸盐胶结物差异性导致研究区储层物性具有"双峰值"特征,并造成了高黏超稠油油藏复杂的油水分布关系。  相似文献   

云南省澜沧地区风化壳型稀土矿化的新发现及找矿前景     

柏杨 《地质与勘探》2021,57(4):762-783

云南省澜沧地区位于滇西南地区,地处西南"三江"造山带南段,主体属班公湖-怒江-昌宁-孟连结合带南段,是云南省重要的铅锌银多金属矿分布区,以往在澜沧地区开展了诸多铅锌银矿调查工作,未对澜沧地区稀土矿化进行详细工作,本次通过矿产地质调查工作发现有花岗岩风化壳型、火山岩风化壳型、灰岩风化壳型三种不同的稀土矿化类型,其中花岗岩风化壳型稀土矿化具有较大的含矿层位面积,估算稀土资源量达大型;灰岩风化壳型矿化为调查区新发现类型稀土矿化,矿化与土壤地球化学异常吻合,稀土总量品位较高,含矿层位具有连续性,已开展概略调查地区估算稀土资源潜力达中型以上,具有较好的稀土矿找矿前景,今后对研究区开展详细的验证工作,特别是对灰岩风化壳型稀土矿化区开展研究,全面探索矿化层位特征、含矿性特征,有望取得新的找矿突破。  相似文献   

西藏班戈错水菱镁矿藻类成矿实验及其成因分析     

蒋天明  姬连敏  程怀德  李斌凯  李刚  马海州  张西营  李长忠  马学海  张鹏程 《地质论评》2021,67(5):67060004-67060004

目前关于天然水菱镁矿的形成认识主要有蒸发沉积成因和生物成因两类。前人在室内成功制备出水菱镁矿矿物,证实了该矿物的无机成因理论,但是实验结晶条件明显高于西藏班戈错的寒冷气候条件和水化学条件,并且班戈错湖水通过自然蒸发结晶也难以形成水菱镁矿矿物,而这一认识与周边阶地上正在形成水菱镁矿的现象相矛盾。因此,自然蒸发沉积可能不是现阶段班戈错水菱镁矿的主要形成过程,而已有研究表明,藻类具备诱导形成碳酸盐矿物的能力,本文利用西藏班戈错Ⅲ湖湖水及其藻类开展室内模拟实验,并与无藻类的湖水自然结晶结果相对照,探讨藻类生命活动与班戈错水菱镁矿的成因联系。研究发现,藻类不仅能够适应高盐度盐水环境（矿化度117.3 g/L）,并且在其光合作用过程中还能显著提高周围水体pH值（最高可达10.564）,诱导并促进球碳镁石在藻类网状节点处结晶沉淀,该矿物进一步脱水即能够形成水菱镁矿矿物;而人为提高班戈错Ⅲ湖湖水Mg2+浓度也仅能结晶形成三水菱镁矿矿物,无球碳镁石或水菱镁矿结晶析出。因此,西藏班戈错水菱镁矿的形成过程与藻类生物成矿作用密切相关,但是有关球碳镁石向水菱镁矿转变的具体条件以及藻类成矿作用的具体分子机制仍不清楚,有待于进一步研究。  相似文献   

河套灌区西部浅层地下水咸化机制   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

曾邯斌  苏春利  谢先军  潘洪捷  纪倩楠  陶彦臻 《地球科学》2021,46(6):2267-2277

浅层地下水水位埋深浅、含盐量高,是导致河套灌区土壤次生盐渍化的重要原因.以河套灌区西部地区为研究区,通过对浅层地下水的水化学和氢氧同位素特征分析以及水文地球化学模拟,探讨了灌区浅层地下水的补给来源和主控水-岩作用过程,并定量估算了蒸发作用对浅层地下水含盐量的影响.研究区内浅层地下水为弱碱性咸水,pH为7.23~8.45,总溶解性固体（total dissolved solids,TDS）变化范围为371~7 599 mg/L;随着地下水咸化程度增大,水化学类型由HCO₃-Na·Mg·Ca型向Cl-Na型过渡.引黄灌溉和大气降水是浅层地下水的主要补给来源,径流过程中浅层地下水受蒸发作用和植物蒸腾作用影响,地下水化学组分主要来源于蒸发盐溶解和硅酸盐风化水解,并受强烈的蒸发作用和离子交换作用影响.水文地球化学模拟和主成分分析结果显示,蒸发作用和岩盐溶解作用对区内浅层地下水咸化贡献最大,石膏和白云石等矿物的溶解、硅酸盐的水解、Na-Ca离子交换以及局部地形起伏对地下水咸化过程也有较大贡献.   相似文献   

黄河流域地下水资源状况及其生态环境问题   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

韩双宝  李甫成  王赛  李海学  袁磊  刘景涛  申豪勇  张学庆  李长青  吴玺  马涛  魏世博  赵敏敏 《中国地质》2021,48(4):1001-1019

黄河流域是中国重要的生态屏障和经济地带,上中下游面临着不同生态环境问题,水在生态环境问题的形成演化过程中起着重要作用。本文从黄河流域地下水动态特征、地下水资源的数量、质量及开发利用等方面,分析了黄河流域地下水资源及饮水安全状况。黄河流域年度地下水资源量393.55亿m~3,银川平原、河套平原等7处主要平原(盆地)地下水资源量为81.91亿m~3,占比超过20%;黄河流域地下水质量以Ⅰ～Ⅳ类为主,劣质地下水主要受总硬度、硫酸盐、铁、溶解性总固体等天然原生组分影响,砷、氟、硒、碘等原生组分超标是流域部分地区地下水饮水安全的主要威胁;2020年与2019年同期相比,黄河流域地下水位呈上游稳定、中游局部上升、下游下降的态势,主要地下水降落漏斗形态基本稳定。针对黄河源区、宁蒙河套平原等重点区段,分析了存在的主要生态环境问题,提出了全面开展流域水文地质与水资源调查评价,深入开展黄河流域及重点地区水平衡分析等工作建议。  相似文献