深部矿井水平方螺旋形埋管充填体换热器及其耦合热泵系统性能研究

深部矿井蕴藏着大量地热资源,功能性充填体技术将深部采矿和深部地热开采相结合,实现矿产和地热资源开发共赢,是延长深部矿山寿命的重要举措。本文在分析了国内外充填矿井通过埋管提取地热资源现状基础上,提出了一种水平方螺旋形埋管充填体换热器（Square-spiral-type backfill heat exchangers,S-S BHE）。考虑到地下水渗流对矿井埋管充填体换热器（Backfill heat exchangers,BHE）取热影响显著但前期研究相对不足,利用COMSOL软件建立了三维非稳态BHE热渗耦合模型并验证了其可靠性。在此基础上,建立了埋管充填体换热器耦合热泵（Backfill heat exchangers coupled heat pump,BHECHP）数学模型及四个综合评价指标。首先,在相同几何条件和物理条件下,对比分析了S-S BHE与两种典型蛇形BHE的性能,结果表明:S-S BHE的综合评价指标均优于蛇形BHE,且在较高渗流条件下优势更加显著。其次,研究了管内流速、管间距、渗流速度和入口水温对S-S BHE及其耦合热泵特性的影响规律,研究发现:管内流速和渗流速度对综合评价指标的影响最为显著,管内流速越高,单位管长平均换热功率越高,但制热季节能效明显降低。分析认为管内流速存在0.4～0.6 m·s–1的最优区间,此时管内循环水流动处于从过渡区向旺盛湍流转变。渗流速度在小于10–6 m·s–1时的影响可以忽略不计,在10–6～10–5 m·s–1的常见渗流范围内,综合评价指标均呈线性递增的趋势。最后,对方螺旋形埋管充填体换热器耦合热泵（Square-spiral-type backfill heat exchangers coupled heat pump,S-S BHECHP）进行了生态评价。通过与传统供暖方式对比发现:采用S-S BHECHP的供暖方式具有显著的节能降碳效果,一次能源消费和碳排放量比蓄热式电锅炉、燃煤锅炉和空气源热泵相应降低了83.39%、61.57%和56.84%。本研究结果展示了方螺旋形BHE和BHECHP的优良性能,为蓄热储能式功能性充填在深部矿井的应用与探索提供了理论指导。      

下向水平进路充填采矿法在新城金矿深部厚大破碎矿体中的应用

随着采深增加,新城金矿V^#矿体开采技术条件急剧恶化,上向水平分层充填采矿法因支护消耗量大,作业循环慢等原因难以满足矿山生产需求。下向水平进路充填采矿法在保证回采过程中顶板安全的同时,减轻了支护工作量和成本,加速了回采作业循环,提高了回采效率,详细介绍了下向水平进路充填采矿法的采场结构布置、回采工艺过程等,并进行了现场工业应用。应用结果表明：下向水平进路充填采矿法十分适用于新城金矿深部厚大破碎矿体开采,其采矿损失率降至2%,矿石贫化率降至4%。     

薄厚岩组合型斜坡动力响应与破坏机制的振动台模型试验研究EI北大核心CSCD

以青藏高原金沙江流域雪隆囊地区贡扎滑坡滑前斜坡为原型,设计并完成薄厚岩组合型反倾岩体斜坡振动台模型试验,研究薄厚岩组合型反倾岩体斜坡的动力响应和破坏机制。试验结果表明,在斜坡1/2坡高以上PGA放大系数增大明显;在斜坡不同高程处,由坡内到坡表,PGA放大系数变化规律不同;在斜坡高陡区PGA放大系数增大,在斜坡坡脚处PGA放大系数减小。输入地震波的频率、幅值和时间压缩比均会对斜坡动力响应产生比较大的影响。当输入波幅值比较大时,高频波激励下斜坡PGA放大系数显著增大;当输入波频率小于斜坡自振频率时,随输入波频率增加,PGA放大系数增大,超过斜坡自振频率后,坡表PGA放大系数减小,坡内PGA放大系数先减小后增大。输入波幅值对斜坡动力响应的影响与输入波类型有关,不同类型输入波激励下斜坡动力响应规律不同。不同倍数时间压缩比下,斜坡动力响应有较大变化。综合分析斜坡动力响应和高速摄像机拍照记录,坡表高陡区PGA放大系数最大,坡内PGA放大系数沿高程变化规律基本遵循高程效应。斜坡自振频率在0.2 g幅值输入波激励时下降显著,此时斜坡结构在地震作用下发生变化。斜坡破坏模式为:高陡区上部坡肩出现裂缝→裂缝区向下扩展→高陡区右上侧出现局部失稳破坏→失稳区扩大为整个高陡区域→高陡区岩体由上到下被震落同时伴随着部分下部薄岩块被震落,破坏过程中伴随着斜坡下半段轻微隆起。该试验揭示了薄厚岩组合型反倾岩体斜坡在地震作用下的动力响应规律和破坏机制,为此类斜坡的防治提供了依据。     

砂砾岩储层测井评价方法探讨

随着油田勘探开发的不断深入,越来越多的复杂油气藏被发现,砂砾岩体油气藏已成为油田勘探的一个主要方向。由于砂砾岩体多为快速堆积而成,沉积环境属于高能环境,储层岩性成分复杂、成熟度低、分选差、泥质含量变化大。测井解释过程中储层划分、岩性识别、地质参数计算等方面存在较大困难。目前还未形成一套完善的砂砾岩体储层测井解释模式及评价方法。     

岩体结构面对大跨度隧道工程稳定性影响初步研究

基于对沈阳至大连（简称沈大）高速公路扩建工程韩家岭隧道区域调查和分析，研究了岩体结构面对隧道施工过程的影响，围岩失稳方式及可能遇到的问题，并提出了解决这些问题的措施。     

石膏矿山顶板破坏机理探讨

根据近几年对石膏矿山的现场调查,结合岩体力学的相关理论和数值模拟技术,对石膏矿采场顶板冒落及大规模采空区顶板冒落机理作了简要探讨,据此提出了预防采空区冒落的措施.     

锦屏一级水电站左岸1601m廊道岩体质量指标研究

岩石质量指标(RQD)是评价岩体质量的一个重要参数,被广泛应用于岩石质量评价,但通过钻孔取芯方式获取RQD存在明显不足,给岩体质量评价带来了一定的误差。以锦屏一级水电站左岸廊道岩体为实例,结合结构面三维网络模拟技术,采用测线法研究了广义RQD_t随测线布置长度与角度的变化情况。在此基础上分析了岩体的尺寸效应和各向异性。研究结果表明:RQD_t存在显著的尺寸效应,随着测线长度增大至10 m,RQD_t收敛于一个稳定的值;随着测线倾向和倾角的变化,RQD_t沿空间不同方向呈现出不同的分布。研究发现锦屏一级水电站左岸1 601 m廊道岩体具有显著的尺寸效应和各向异性,基于广义RQD_t的岩石质量指标能克服传统RQD在这方面的不足。     

河北滦平县发现新铂族矿物

我国矿物学家於祖相日前在河北省滦平县发现第15种铂族新矿物——“李四光矿”，并得到国际新矿物委员会与矿产物命名委员会主席签名的批准书。76岁的於祖相是中国地质科学院地质研究所研究员。1／2世纪以来，於祖相一直研究铂族矿物，共发现铂族矿物15种，位居全球发现者榜首。这次於祖相在滦平县三道沟铜矿石系中发现的“李四光矿”，主要富集在较深部矿体中，是二种有工业价值的铂床，具有较高的经济与科学价值。     

层内自生弱酸降压增注技术在文南油田的应用

文南油田是个油层埋藏深、物性差、非均质严重的复杂断块油气田,注水压力大多在35M Pa以上,水井欠注严重,增注实施困难,层内自生弱酸降压增注技术针对长期困扰文南油田的高压、超高压注水问题,研制开发的一种新型复合降压增注技术。该解堵技术不仅可以适合各类油藏,同时可以解除钻井泥浆、粘土矿物等无机垢,沥青质,胶质、石蜡,聚合物胶团等有机物造成的堵塞,并可以起到深部酸化解堵和改善岩石润湿等作用。通过在文南油田高压注水井上应用,取得了好的降压增注效果。     

合理选择裂隙岩体注浆方法的判据研究

根据弹性变形理论分析了巷道围岩裂隙开度在注浆过程中增大和恢复的机理 ,提出了采用稀水泥浆液注浆时 ,选择常量法和常压法的判断准则 ,给出了使用该判据选择合理注浆方法的步骤