基于钻进参数的岩土地层结构识别技术与方法

岩土地层结构是影响工程稳定与安全的重要因素,是地质及岩土工程勘测的主要内容。研发了一种地层地质界面识别系统,阐述了其基本组成和工作原理,建立了钻进过程识别码及岩土地层结构实时识别方法;通过花岗岩地基钻进试验研究,确定了岩体风化等级以及土层/散体、碎裂岩体及整体岩体结构的比能值范围,建立了金刚石钻进比能的地层结构分级标准,比能值分别是土层及散体为0.0017~0.6955 k N·m/cm3,碎裂岩体为0.0258~0.9798 k N·m/cm3,整体岩体为0.0018~2.4935 k N·m/cm3。研究结果表明,该方法与岩土勘测结果一致,可用于地层地质及岩土地层结构的实时识别,为岩土工程智能勘测提供了新的途径。     

面向绿色矿山的注浆关键技术与工程示范

针对地表塌陷、水资源破坏、煤基固废堆积等问题,系统性提出了煤炭绿色开采“减沉、增载、处废、控水”一体化的多元耦合注浆技术体系,并成功示范。具体内容有:(1)综合利用理论分析、数值模拟、现场探测(钻探、超声成像、井下电视、光纤监测)等手段,研究了采动空隙空间与原生裂隙空间发育演化规律,尤其是将分布式光纤技术应用于离层空间探测,实现了注浆空间的精准识别。(2)利用煤基固废(煤矸石、粉煤灰)等制备了应用于不同场景的多源无机高性能注浆材料,将煤矸石作为离层注浆材料实现了规模化处置,同时研发了具有水下抗分散性、高体积系数、高塑性强度的新型KEP注浆堵水材料。(3)将丛式井技术运用到离层注浆孔钻探施工,有效规避采动超前破坏;集成研制了全天候、高泵压、大流量智能化注浆系统;应用补强注浆工艺,强化注浆减沉效果。(4)提出了注浆效果监测检测技术体系,重点阐述了钻探取芯与测井相结合的钻孔检测方法。(5)形成了以离层注浆减沉处废、垮落带注浆处废、老空区注浆增载处废和顶板裂隙注浆控水为核心的智能化技术体系,并在夏店煤矿、新浦磷矿、曹家滩煤矿、高家堡煤矿进行了工程示范,为我国绿色矿山建设提供了新思路。     

圆形孔洞结构岩体冲击响应识别实验模拟研究

孔洞是地质和岩石工程中常见的结构,为了模拟孔洞结构岩体在高速冲击荷载下的响应特征,设计和加工了孔洞结构的花岗岩体试样,采用改进的冲击动力学测试模拟系统,在不同冲击能下,在垂直和平行孔洞轴线方向对孔洞结构花岗岩体进行渐进式循环冲击模拟试验,对实验杆入/反射应力波进行测量。研究表明,峰值反射应力比与冲击能大小无关,但反射应变比能比随冲击能的增大而降低;在低冲击能下,孔洞结构对反射应力波的响应影响不大;随着冲击能的增大,其影响增大;岩体沿孔洞结构的轴线方向发生开裂破坏,与冲击位置无关;在试样开裂后,应变比能显著增高但峰值应力比的变化不大,说明应变比能比可作为岩体结构破坏指示的响应指标。模拟实验为孔洞类岩石结构的钻进识别以及防护设计提供了理论依据。     

滨海矿山充填假底中钢筋腐蚀行为与防护研究

滨海地区资源开发是当代矿业发展的趋势之一。充填采矿工艺中胶结充填假底稳定性是保障地下安全开采的关键,而滨海矿山深部盐卤环境极易造成其腐蚀失稳,成为滨海地区资源开发的一大阻碍。以国 内某大型滨海金矿为工程背景,现场采集制样,通过实验室自制装置模拟还原充填假底内部腐蚀环境,采用电化学分析等方法研究充填假底内HPB235钢的腐蚀行为。水泥净浆试块强度试验及XRD衍射分析研究表明,盐 卤离子有利于生成水化反应产物,并对胶结试块早期强度有利,充填假底失稳的主要原因为HPB235钢筋结构腐蚀。之后分别通过开路电位、极化曲线、电化学阻抗谱测试和失重法4种试验手段研究了各防护措施下的钢 筋腐蚀行为,研究结果得到相互印证,均表明：未防护处理的试样发生严重腐蚀,腐蚀速率高达4.828 g/m2/d;包裹环氧树脂涂层使得其自腐电流密度降低95.8%、腐蚀速率降低93.8%,防护效果较为显著,可尝试应 用于滨海矿山充填假底施工中,以延长假底服役寿命,保障矿山安全生产;阻锈剂防护作用甚微,仅可作为辅助手段。     

甘蔗耐盐力与植蔗盐分指标的探讨

虽然调查结果表明,在土壤含盐量达1.6%时仍有蔗株生存,但植蔗的盐分指标比这一含量低得多。当盐分超过0.6%时,甘蔗萌发和蔗苗生长将受到严重的影响。要获得经济效果,植蔗土壤在甘蔗大生长期盐分含量须基本上保持在0.25%以下。在我国东南沿海地区,在春季可溶性盐含量0.6%以下的咸田,一般是适宜植蔗的。有些在春季含盐量达0.9%左右,但排水良好的咸田仍有可能获得经济合算的产量。     

内蒙古煤炭资源分布特征及勘查开发布局研究

内蒙古自治区作为我国重要的煤炭资源基地,随着国家能源结构调整和煤炭供给能力过剩,为了优化内蒙古煤炭资源勘查开发布局,基于最新全国煤炭资源潜力评价成果,从覆煤构造、含煤地层、资源分布等方面对内蒙古煤炭资源概况进行了全面论述,分析了当前煤炭资源勘查开发现状。根据"创新、协调、绿色、开放、共享"的发展理念,阐述了煤炭资源勘查开发指导思想和基本原则,坚持协调发展、创新发展和绿色发展,重点围绕蒙东矿区、神东矿区两个大型煤炭基地,全面统筹煤炭资源勘查与开发利用,提出了近期内蒙古煤炭资源勘查目标和生产开发布局。该研究成果对未来一段时期内蒙古制定煤炭地质勘查战略、优化煤炭生产布局、科学规划煤炭产能具有重要的指导意义。