非饱和红砂岩风化土土水特征及降雨对其边坡稳定性的影响

为防止非饱和红砂岩风化土边坡因水分状态的变化出现失稳破坏,对其开展土水特征及降雨作用下稳定性变化研究。首先,针对不同初始干密度、初始质量含水率条件下的非饱和红砂岩风化土进行脱湿试验,得到其土水特征曲线,通过分析其规律,提出改进指数函数模型,并与F-X模型进行对比。应用该模型进行数值模拟,分析降雨强度及时长对边坡稳定性的影响。结果表明：在参数更少、表达形式更简洁的条件下,改进的指数函数模型达到了与F-X模型相近的拟合精度,并且对残余含水率的估算结果更准确,对红砂岩风化土具有更好的适用性;在降雨持时相同时,降雨强度增大,坡体饱和度增加,边坡稳定性降低;随着降水持时延长,0～6 h段边坡稳定性显著降低,之后稳定性下降较小;短时间的强降雨对于红砂岩风化土边坡稳定性影响较大。     

昌都—芒康盆地西北缘始新世煌斑岩岩石成因及其对构造环境的指示——岩石地球化学和锆石U-Pb年代学约束

煌斑岩是反映深部构造-岩浆作用和源区地球化学性质的良好地质体。本文对昌都—芒康盆地西北缘出露的煌斑岩脉进行系统研究,煌斑岩中锆石U-Pb同位素年龄通过LA-ICP-MS测定,得到其²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄分别为(36.05±0.29)Ma、(35.89±0.32)Ma、(37.67±0.16)Ma,该年龄值基本代表岩体的岩浆结晶时代,据此将研究区煌斑岩脉体形成时代归属为始新世。地球化学分析表明,煌斑岩属于钙碱性弱钾质—钾质系列,具有大离子亲石元素和轻稀土元素富集,高场强元素和稀土元素亏损的成分特征。综合分析表明煌斑岩具有俯冲带幔源岩石的成分特征,属于“俯冲-隆升”模式下新生代构造岩浆演化碰撞晚期构造环境的岛弧岩浆岩。在始新世(35～37 Ma)澜沧江构造带与金沙江结合带之间的走滑深大断裂构造带发生的大规模水平错移,导致局部区域发生俯冲,上涌的软流圈亏损地幔加热了地壳物质,导致其部分熔融,形成煌斑岩。     

抚顺西露天矿排土场不同岩石风化土中多环芳烃污染特征

采集抚顺西露天矿区内排土场中4种典型的岩石风化土,通过分析样品中理化指标(含水率、p H值、有机质)和多环芳烃的含量,确定了茚苯(1,2,3-c,d)芘为矿区岩石风化土的特征污染物,矿区多环芳烃总量排序依次为混合堆积岩风化土(MA)油页岩风化土(OA)炭质泥岩或煤矸石风化土(CGA)绿色泥岩风化土(GMA);利用内梅罗污染指数法评估了矿区风化土的生态风险。结果表明:内梅罗污染指数排序依次为MACGAGMAOSA,除OSA外,内梅罗污染指数均介于1～2之间,属于轻微污染水平。     

干湿循环作用下赣南红砂岩风化土的摩擦强度研究

为了研究红砂岩土的摩擦强度,以赣南地区红砂岩风化土为研究对象,分别进行了5次干湿循环模拟,分析不同含水率、密实度和循环次数对红砂岩土内摩擦角的影响.试验结果表明:红砂岩风化土的内摩擦角随着循环次数的增加而减小,受前4次循环作用影响较大;当循环次数达到5次以后,内摩擦角几乎不再变化.     

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。     

山西某斑岩型金矿工艺矿物学特性

为高效充分利用山西某斑岩型金矿资源,采用矿物定量分析仪(MLA)、光学显微镜、电子显微镜(电镜)等测试手段进行工艺矿物学特性研究。主要开展原矿矿块和-0.074 mm含量占60%细度浮选给矿的详尽矿物学研究。结果表明,金矿物产出形式主要为含银自然金、银金矿、自然金,主要金属矿物为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿和微量黄铜矿,金属矿物总量少,达不到可回收边界工业品位,脉石矿物主要为长石、石英、白云母等硅酸盐矿物。对金的化学物相、金在矿样中的嵌布特征和嵌布粒度的配分测试,并评价重选、浸出、浮选三种选冶方法的可回收性,确定采用浮选的工艺回收效果较佳,金浮选理论回收率约93.78%。     

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。