以风化煤为底物制取生物甲烷的潜力分析

我国拥有丰富的风化煤储量,因其高度被氧化的独特性质,可应用的领域极为有限,目前主要被作为改善土壤性质的肥料和制取腐殖酸的来源。以风化煤为底物制取生物甲烷是一种具有探索性的全新生物发酵工艺,探究其可行性及模拟实验过程中风化煤的物性特征变化有利于拓宽风化煤的资源利用和环境改善,并可以进一步丰富煤生物产气理论。实验选取内蒙古乌海和山西晋城两地不同风化程度煤样,以煤层矿井水为菌种来源,在适宜环境条件下开展模拟产气实验,通过生物产气模拟和红外光谱测试,分析不同风化程度煤的生物产气能力及其内在因素,以揭示其产气潜力及物性变化特征。结果表明:①随着煤的风化程度加深,可燃基CH 4产气量明显增加,两组煤样中可燃基CH 4生成量最高分别达到7.13,4.20 mL/g;②不同风化程度的煤样均出现了产气高峰,时间基本都出现在15~30 d,各组中随着煤样风化程度不断加深,产气高峰出现时间也越来越早;③随着煤的风化程度加深,煤中芳环被不断打开,大分子结构被破坏,同时煤中羟基、氨基等基团含量趋于降低,脂碳结构逐渐解体,含氧官能团成为主要结构,氧含量比例不断增高,更容易被微生物降解;④菌群鉴定表明风化煤不仅含有大量产生生物气所需的第1阶段和第2阶段细菌,更含有甲烷杆菌属、甲烷球菌属等多种类型的产甲烷菌群,具有把风化煤转化为生物甲烷的环境条件。实验结果最终反映了风化煤具有转化为生物甲烷的潜力,并有利于提高我国风化煤的资源利用率。     

浅埋煤层过沟掘进巷道顶板淋水治理技术

为了研究浅埋煤层过沟掘进时巷道顶板淋水治理问题,分析张家峁煤矿4~(-2)煤集中辅运巷过沟处的地形地质条件,根据水文地质勘探孔和顶板探查孔分析巷道出水的原因,认为巷道淋水的水源是基岩风化带水,通道是锚索孔,提出封堵锚索孔的注浆堵水治理思路,对顶板水治理工程进行设计。实践证明:采用直接封堵锚索孔的方法,依次注入水泥浆、水泥-水玻璃双液浆和尿醛树脂化学浆,可以有效封堵过沟巷道的顶板大面积淋水。     

薄喷涂层技术在底抽巷围岩防风化中的应用

针对传统喷浆作业喷射水泥浆,效果差、效率低、粉尘治理难度大等问题,采用薄喷涂层技术对底抽巷进行喷浆作业。经过岳城矿实测证明,薄喷涂层有效遏制了底抽巷围岩的变形速度,保持了围岩的整体塑性,防风化效果显著,可通过及时补强加固实现围岩的有效控制,提高底抽巷掘进效率。     

高边坡开挖卸荷过程强度折减法分析

针对露天矿开采过程中边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用MidasGTS NX软件建立重钢太和露天铁矿黄家山高边坡三维模型,进行开挖卸荷过程中的应力应变、位移及安全系数变化的数值模拟分析。结果表明：边坡岩体开挖卸荷过程中,随着采场的延深,边坡角的增大,塑性应力带的逐渐向边坡岩体内部扩大,风化破碎层及上部冰碛土层之间产生塑性应变贯通区,破坏面形成。开挖完成后整体边坡坡脚处发生剪切破坏,坡顶后缘形成张拉破坏区,边坡上部冰碛土层形成 “坐落—滑移”式滑动。边坡安全系数随向下开挖过程逐级降低,最终达到1.15稍显偏低。后期开采过程中,需对边坡中上部风化破碎岩层及冰碛土进行加固措施。     

越层水文地质现象及对煤矿防治水的影响研究

地层沉积作用直接影响地下含水层的发育条件,尤其是不整合接触地层界面含(隔)水层特征会发生差异性变化;通过对地层不整合接触面处发育的风化带、古河床性质分析,利用沉积规律与水文地质结构概化和水文地质勘探方法,提出了地层不整合界面易造成地层界线与水文地质边界不重合的越层水文地质现象,即含水层跨过地层界限同时发育于不同地层之中。对不同类型的越层水文地质现象进行了分类分析,概化出"平行-减薄"型、"平行-增厚"型和"侵蚀-增厚"型3种主要的越层水文地质结构模型。结合我国现阶段主要产煤区的沉积地质及水文地质条件进行分析,研究了鄂尔多斯盆地侏罗系煤田顶板直罗组砂岩含水层和华北地区石炭-二叠系煤田底板奥陶系灰岩含水层存在的越层水文地质现象及其对煤层开采的影响,并提出了考虑越层水文地质现象时矿井综合防治水措施。研究表明:侏罗系煤田开采顶板延安-直罗组地层间越层水文地质现象使得隔水层厚度减小,矿井水文地质条件更加复杂;石炭-二叠系煤层开采过程中,由于底板奥灰顶部的越层水文地质现象,使得底板隔水层厚度增加,可将部分奥灰地层作为隔水层进行利用,有助于煤层开采过程中的底板奥灰水害防治。     

海洋风化花岗岩崩解特性试验与离散元模拟研究

针对海上风电嵌岩桩基础的施工过程中风化花岗岩的浸水软化崩解对施工安全的影响问题,通过设计浸水崩解装置,开展海洋风化花岗岩的浸水崩解试验,分析风化程度及酸碱溶液对风化花岗岩浸水崩解的影响规律,探究海洋风化花岗岩浸水崩解的机理,并使用离散元模拟风化花岗岩浸水崩解的过程.研究结果表明：花岗岩的风化程度对其浸水崩解速率和程度影响显著,随着花岗岩风化程度的提高,其浸水崩解程度从无明显崩解逐渐发展到部分崩解及完全崩解;黏土矿物胶结作用的丧失是海洋风化花岗岩崩解的主要原因,风化花岗岩中的金属氧化物在酸性溶液中的反应会导致其崩解程度增大.基于平行黏结接触模型建立的离散元模型,可以模拟风化花岗岩的浸水崩解全过程.     

湖北白果坪磷矿镉地球化学特征及研究意义

通过对白果坪磷矿床中镉地球化学特征的研究,探讨了对磷块岩矿床中镉的表生地球化学作用过程研究的意义.白果坪磷矿风化磷矿中的镉含量较原生磷矿镉含量高近一倍,表明在地表氧化环境下,镉元素在酸性水溶液的作用下被氧化淋滤发生了明显迁移.镉在磷块岩中的赋存状态为类质同象和吸附态,在风化磷矿石中以吸附态为主.研究镉元素在表生风化作用下的活化-迁移-沉淀富集机理可以为防治磷矿山开采中可能产生的镉污染提供对策.     

月儿潭绿松石及其风化分解产物特征分析

月儿潭地处陕西境内的汉江流域,空气湿润,绿松石矿多赋存于含硫铁矿层的下部,目前开采到的绿松石几乎都遭受了严重的风化作用。关于绿松石风化分解的原因至今没有明确的结论,绿松石在自然条件下风化分解形成什么产物也没有明确定论。通过对月儿潭绿松石标本的化学成分、X射线粉晶衍射分析和红外吸收光谱分析等研究,结果表明,当含矿水溶液呈中偏碱性时,绿松石形成,当水溶液转化为弱酸性时,绿松石风化分解。主要风化残留物为磷钙铝矾、纤磷钙铝矾、磷铝矾、微晶或非晶质二氧化硅。     

利用尿素复合溶液从风化煤中提取水溶腐植酸和生成腐植酸络合酰胺态氮的研究

腐植酸(折纯干基)∶氢氧化钾∶尿素∶自来水=1∶0.28∶0～0.56∶14(质量比),反应温度80℃,反应时间2 h,水溶腐植酸提取率在76.9%～88.48%,尿素可以增加提取率11.58%,尿素反应的腐植酸络合酰胺态氮在1.08%～3.38%。尿素在0.04比例时,乙醇溶解物和离心后残渣中的酰胺态和铵态氮最少,尿素反应最彻底;尿素在0.16比例时,尿素参与反应的络合酰胺态氮最高;尿素在0.32比例时,是提取水溶腐植酸的最佳用量。尿素在碱性条件下可以促进和腐植酸的反应,提高腐植酸的提取率。     

云南风化低镁胶磷矿选矿试验研究

介绍了云南滇池地区某风化低镁胶磷矿的原矿性质和组成,并且制定了用旋流器预先脱泥再浮选的试验方案。脱泥作业P2O5回收率损失在20%以下,之后根据矿石中的MgO质量分数不同分别采用正反浮选工艺流程和单一正浮选流程均可使磷精矿P2O5的品位达到29%以上、回收率分别达到76.66%和80.32%,为风化低镁胶磷矿的开发应用奠定了基础。