复杂地应力场反演优化算法及研究新进展
摘要：地应力是采矿工程和岩土工程设计与动力灾害防治的重要依据.地应力场反演是基于现场个别离散点应力测量结果,采用数力方法对目标区域的地应力分布的推算和拓展.本文系统介绍了区域地应力场反演和构建方法,重点阐述了他们的学术思想、应用领域以及优缺点,总结凝练了国内外学者在地应力反演算法和工程运用中作出的改进和创新,特别是非线性数理方法在地应力场反演应用中的新进展.本文提出了一种新的地应力场计算的非线性优化新算法——替代模型加速优化算法,该方法能够保证高精度、快速获得全局最优解.为了适用大规模地应力场反演,发展了能产生降阶和特征提取作用的特征正交分解地应力反演优化算法.最后,提出面向深部岩石工程和地质灾害防治的地应力场研究发展方向.圆形巷道围岩偏应力场及塑性区分布规律研究
摘要：以弹塑性力学中的圆孔应力解和塑性力学的偏应力理论为基础,利用莫尔-库仑强度准则,研究了围岩偏应力场和塑性区分布规律,得到了非均匀应力场下圆形巷道围岩偏应力的计算式和塑性区半径计算方法.结果表明：巷道埋深、极坐标r、极坐标θ和侧压系数与最大和最小主偏应力的大小曲线分别呈线性分布、“八”字型分布、“笔尖”型和“X”型分布;侧压系数小于、等于和大于1.0时,会出现不同形态的蝶形塑性区;随着侧压系数的增大,塑性区边界各位置的最大主偏应力会逐渐增大,而最小主偏应力却逐渐减小,两者之间的差值越来越大;内摩擦角、内聚力和圆形巷道半径的增加,都会导致塑性区半径的减小.压风射流添加发泡剂装置性能实验研究及应用
摘要：根据井下掘进面风量大、水压低的特点,提出了压风射流添加发泡剂的理念.实验表明,压风射流器吸液量随出口压力减小而增大,当出口压力减小到一定值后,吸液量达到最大值并维持不变;进口压力升高,吸液量增大,但增大的程度减小,且出口压力越高,达到超临界吸液所需的进口风压越大;射流器在超临界吸液时,吸液量越小,临界出口压力越大,装置驱动性能越强;压风射流器应用于煤矿井下泡沫降尘时,确保了发泡剂的小流量稳定添加,降低了泡沫成本,简化了系统操作,尤其适用于高强度硬岩巷道掘进降尘,泡沫降尘效率可达82.3％～87.9％,远高于水雾降尘效率,取得了理想的降尘效果.基于正交试验煤岩互层顶板巷道失稳因素研究
摘要：通过现场调研、矿物组分分析和层状顶板力学模型计算,得到6个煤岩互层巷道失稳因素.对6种因素各取3个水平进行正交模拟试验,得到了各影响因素之间敏感性排序.结果表明：通过水对煤岩互层弱化程度是造成顶板表面、深部位移、高帮顶板下沉量以及两帮移近量变化大的最敏感因素,同时煤岩互层次数,煤岩互层单层厚度对3种下沉量造成了不同程度的影响;而巷道宽度、断面形状是造成两帮移近量的重要敏感因素.研究结果通过线性回归方程进行验证,与正交试验结果基本一致,并且提出了该地区煤岩互层顶板巷道失稳控制对策.荷电细水雾对管道瓦斯爆炸超压的影响规律研究
摘要：为了研究荷电细水雾对瓦斯爆炸超压的影响规律和机理,采用小尺寸管道模拟瓦斯爆炸,研究不同荷电电压作用下的瓦斯爆炸超压和平均压升速率,以及不同雾通量作用下的瓦斯爆炸超压.结果表明：随着荷电电压的升高,瓦斯爆炸超压和平均压升速率受到明显的抑制;随着雾通量的增加,瓦斯爆炸超压明显降低.在实验条件下,和普通细水雾相比,当雾通量为4L、荷电电压为8 kV时,瓦斯爆炸超压峰值降低10.798 kPa,降幅达49.78％;平均压升速率峰值降低180.468 kPa/s,降幅达49.90％.吸水率和吸水时间对红砂岩施密特硬度的影响
摘要：将红砂岩试样在清水中浸泡，测量不同时间点红砂岩的吸水量，运用L型施密特锤测试干燥和各时间点红砂岩表面的施密特硬度，最终测试各试样在崩解初或饱水状态下的抗压强度．分析红砂岩的吸水速率、吸水率随吸水时间的变化趋势，红砂岩表面施密特硬度与吸水时间和吸水率的关系，施密特硬度与抗压强度之间的关系，结果表明：红砂岩在第1h内的吸水量较大，吸水速率随吸水时间延长而下降；红砂岩的施密特硬度随吸水时间和吸水率的增加而降低，当达到饱和吸水率后，随浸水时间延长，施密特硬度继续降低；通过施密特硬度估计的红砂岩抗压强度值比实测值稍微偏大，但能够判断出红砂岩抗压强度的大致范围；施密特硬度与抗压强度之间的关系可以用数学公式表示．采煤沉陷水域漂浮建造的计算方法研究
摘要：为研究在采煤沉陷水域进行漂浮建造的方法,运用三维数字化模拟,建立漂浮建造的规划布局和形态模型,提出漂浮建造方案：漂浮模块由上部结构、漂浮基座和系泊结构组成,单元式模块按需组合即可构成有机体系,并对此进行结构设计及计算方法研究.结果表明：上部结构和漂浮基座采用钢筋混凝土框架结构时,二者正投影面积比为1∶3,基座平面型式为正方形,由顶板、侧板和底板围合组成.采用桩基或者牵拉方式系泊固定：桩基系泊时,设置截面1.0m×1.0m和长度25.2m的钢筋混凝土抵抗柱;牵拉系泊时,在4个不同方向设置直径45 mm的伸缩钢缆牵拉漂浮模块.基于边缘保持平滑正则化的地震反演方法
摘要：为了解决高斯分布约束地震反演结果在地层分界面附近存在振荡,且对地震数据中的噪声敏感,不利于识别隐蔽油气藏及小尺度地质体的问题,本文基于边缘保持平滑（EPS）算法,将非线性EPS算子作为正则化约束引入地震反演目标函数中,使反演的波阻抗剖面地层界面与地质体边缘更清晰,并且在对含有随机噪声的地震数据进行反演时,同样能够保持反演过程的稳健性.研究结果表明：非线性EPS正则化反演结果能更清晰地反映地层的变化,突出3～5 m的小尺度岩性异常体,且在20％噪音背景下仍能够得到稳定的反演结果,具有较强的抗噪性,克服了高斯分布约束反演结果存在的振荡现象.实际地震资料的应用效果也表明,与高斯分布约束反演结果相比,边缘保持平滑正则化约束反演结果能够更好地反映地层的层状变化特点.异常高压对储层溶蚀及成岩阶段的影响机理——以渤中凹陷西北次凹为例
摘要：综合运用薄片、岩心、粒度、SEM等分析方法,研究了渤中地区异常高压对溶蚀作用和成岩阶段的影响机理,发现了一种新溶蚀机制：不同地层压力条件下,颗粒溶蚀会优先发育于特定粒级的砂岩.揭示了异常高压会促进其界面内外储层的溶蚀作用,提供了其抑制有机质成熟和黏土矿物转化的有力证据.异常高压区→常压区,溶蚀强度变化不大,其包络线呈缓坡状.研究表明：异常高压区,颗粒溶蚀优先发育于粗粒级砂岩,平均溶蚀增孔率为32.0％,3 200～3 400 m段平均Ro值为0.56％,混层中蒙脱石质量分数为20.0％;2 950 m深度以下常压区,颗粒溶蚀优先发育于细粒级砂岩,平均溶蚀增孔率为34.2％,平均Ro值为0.58％,混层中蒙脱石质量分数为14.6％;2 950 m深度以上常压区,溶蚀与粒级无相关性,平均溶蚀增孔率为26.5％.紧邻异常高压的常压区,溶孔发育的深度段大于430 m.总结异常高压对溶蚀作用的影响模式,结合新溶蚀机制,为寻找次生溶孔有利区提供理论依据.断层分段生长定量表征及在油气成藏研究中的应用
摘要：裂陷盆地断层分段生长具有普遍性,为了定量表征断层分段生长过程及组合模式的正确性,以塔南凹陷为研究靶区,以三维地震为基础,应用“三图一线”方法有效表征断层分段性;利用断裂平面分段生长连接定量判别标准,可以定量判别断层组合的正确性;同时,提出了应用“最大断距相减法”定量恢复断层形成演化过程,探讨断层分段生长对洼槽油气成藏的控制作用.结合洼槽结构和油藏精细解剖,研究结果表明：1）塔南凹陷边界断裂TN1和TN2具有典型分段生长特征,其分别由多个小断层连接而成;2）应用“断距回剥”技术定量恢复了TN1和TN2断层南一段上部和南二段沉积时期断层分布规律;3）基于断层分段生长定量判别标准,TN1和TN2断层组合与实际断层平面组合特征相符,证实了塔南东次凹TN1和TN2断层组合的可靠性;4）断陷湖盆具有典型主干边界断层“强烈活动段控洼槽并控优质烃源岩”和“变换构造带控砂体展布”的特征;5）盆地边界断裂分段生长、洼槽迁移与变换带控砂耦合关系导致形成4种类型油气藏：断层遮挡油气藏、近岸水下扇形成岩性油气藏、横向背斜形成的构造油气藏和岩性上倾尖灭油气藏.高邮凹陷环邵伯次凹地区油气成藏条件及成藏模式
摘要：为了深入研究环邵伯次凹地区油气分布规律,在划分邵伯次凹构造——沉积演化阶段的基础上,重点剖析有利油气储集砂体,结合烃源岩、盖层、运移等成藏条件及油气藏类型的分析,最终依据有效储集砂体发育特征及其构造位置,提出3种油气成藏模式：1）分流河道砂体型斜坡带油气成藏模式,以高邮凹陷北部斜坡带的联盟庄地区为代表,主要发育三角洲前缘沉积,条带状分流河道砂体为有利储层类型,发育构造-岩性油气藏;2）浊积砂体型凹陷带油气成藏模式,以高邮凹陷中部深凹带的邵伯地区为代表,主要发育浊积扇沉积,透镜状浊积砂体为有利储层类型,形成隐蔽性的岩性油气藏;3）分流河道砂体型断阶带油气成藏模式,以高邮凹陷南部断阶带的真武、黄珏地区为代表,主要发育扇三角洲、近岸水下扇沉积,扇状分流河道砂体为有利储层类型,发育构造油气藏和构造-岩性油气藏.研究结果表明：以成藏模式为指导,新落实联盟庄L11-1井地质储量27×10^4 t、邵伯S16-2,S16-3井地质储量60×10^4 t、黄珏H27-4井E2d;-2层日油8.3 t/d,为有效地进行可持续勘探开发指明方向.煤层气井产出水化学特征及变化规律——以沁水盆地柿庄南区块为例
摘要：基于对沁水盆地柿庄南区块煤层气井产出水连续3 a按季度采样和水质测试,采用多元统计分析和绘制Piper图、Schoeller图等方法,分析了煤层气井产出水的化学特征及离子变化规律.研究表明：柿庄南区块煤层气井产出水矿化度变化于661～5 572 mg/L之间,阳离子以K^＋＋Na^＋为主,Mg^2＋,Ca^2＋居次,阴离子以Cl^-为主,HCO3^-,SO^2-4居次.与累积排水量（或排采时间）相关的地下水混合作用是控制煤层气井产出水化学特征变化的主因,随排水量增加,矿化度、K^＋＋Na^＋,Ca^2＋,Mg^2＋,NH4^＋,Cl含量呈幂函数形式减少,在piper图中各主要离子相对毫克当量基本呈线性变化.煤层气井产出水水型也呈规律性变化,由排采初期的Na-Mg-Cl型,转化为Na-Cl型、Na-HCO3-Cl型,约排采400 d或累积排水量达1 200 m^3后,水型基本稳定为Na-Cl-HCO3型.由此确定煤层气井产出水反映原始含水层或补给水层水化学特征的基本标准为排采超过400 d或排水量大于1 200 m^3,指出排采400 d或排水量达1 200 m3后,3#,15 #和3 #＋15 #煤层产出水化学离子含量差别不大,15 #煤层主要以Mg^2＋,Cl-和SOi-含量变化范围小区别于3 #和3 #＋15 #煤层.微观尺度海相页岩储层微观非均质性研究
摘要：以重庆龙马溪组下部及五峰组页岩储层为例,运用场发射扫描电镜、高倍显微镜、高压压汞和XRD等实验技术手段,重点观测分析两组海相页岩储层样品在微观尺度、尤其是纳米尺度下的非均质特征,并讨论矿物组分及孔隙、裂隙发育等非均质特征对页岩气富集、储存、运移的控制机理.提出了“页岩储层微观非均质控气”理论,认为在微观尺度下,非均质性是页岩储层的重要特性,影响了微观储集空间类型与分布特征、气体赋存方式以及气体释放能力等页岩储层物性关键参数.研究结果表明：样品在微观尺度下,矿物组分的分布与相对数量,孔隙及微裂隙的类型、分布、孔径、形态等均具有较显著的非均质性;孔隙-微裂隙-裂缝网络系统提供了储集—渗流—释放的空间和通道,纳米孔隙、微裂隙的发育特征是网络系统非均质性的重要控制因素.脆性矿物含量所占比例高于40％、孔隙-微裂隙发育且配置关系好的页岩储层物性好,勘探开发潜力大.致密砂岩气藏类型差异对天然气分布控制作用——以松辽盆地徐家围子和古龙地区登娄库组为例
摘要：为了明确致密砂岩气藏类型差异对天然气分布的控制作用,以徐家围子地区和古龙地区登娄库组储层为例,通过天然气成藏地质要素和地质过程分析与对比,系统研究了两个地区致密砂岩气成藏规律和气藏类型,提出了徐家围子地区与古龙地区登娄库组致密砂岩气藏类型具有本质差异,且气藏类型差异性控制两地区具有不同天然气分布规律的观点.结果表明：徐家围子地区登娄库组储层致密化时期（约87 Ma）晚于烃源岩生排烃高峰期天然气充注（105～90Ma）,以储层后期致密的“后成型”致密常规气藏为主,天然气主要聚集于断陷期气源岩生气范围及其周边的断裂密集带和邻近气源断层的继承性古隆起、古圈闭;古龙地区登娄库组储层致密化过程（约108 Ma）则发生在烃源岩生排烃高峰期天然气充注（108～70Ma）之前,登二段气源岩发育区易于形成储层先期致密的“先成型”深盆气藏,天然气分布主要受登二段气源岩与致密砂岩储层的叠合范围控制.除灰处理对胜利褐煤的结构及燃烧特性的影响
摘要：以胜利褐煤为研究对象,分别采用水洗和酸洗法除去煤样中灰分,应用红外光谱、氮气吸附法、热分析等对煤样进行表征,系统研究了水洗、酸洗过程对煤样的结构和燃烧特性的影响.结果表明,水洗对煤样的结构及燃烧特性影响不大,酸洗增加了煤中含氧官能团的数量,累积孔结构从1.5 nm开始显著减少,比表面积由原煤的5.13 m2/g降低到2.41 m2/g,减小了53.02％.动力学分析显示,原煤（SLR）、水洗煤（SLD）、酸洗煤（SLA）的燃烧反应级数分别为2,2,1,在挥发分析出及煤焦的形成阶段,SLR,SLD和SLA的活化能分别为5001.30,3698.95,17110.08J/mol,而在煤焦的燃烧阶段,SLR,SLD和SLA的活化能分别为40991.58,40065.07,44712.98J/mol.煤泥水中微细粒在季铵盐作用下的疏水聚团特性
摘要：结合高泥化煤泥水特性,通过聚团形态观测、Zeta电位测试、吸附量测试及红外光谱测试,研究了季铵盐作用下微细煤泥颗粒的疏水聚团特性.结果表明：季铵盐能降低煤泥颗粒表面电负性,促进煤泥颗粒形成疏水聚团;随着季铵盐烷基链长度及药剂用量的增加,季铵盐对煤泥颗粒的聚团效果增强,且在煤泥颗粒表面的吸附量增大,当药剂用量达到约7 000 g/t时,吸附量趋于平衡;弱碱性条件有利于季铵盐在煤泥颗粒表面的吸附;“吸附电中和”及疏水作用是煤泥颗粒在季铵盐作用下形成疏水聚团的主要原因.当煤泥水浓度为30 g/L,pH=8.7,季铵盐（1831）用量为4 000 g/t时,煤泥疏水聚团效果较好,聚团尺寸较大,直径约1.5 mm.金龙铝土矿晶体化学和嵌布特征
摘要：采用XRD、原矿化学多项分析、镜下鉴定及扫描电镜等对广西金龙铝土矿的物质组成、化学成分、晶体化学和嵌布特征进行了系统研究.结果表明：矿石以一水硬铝石为主（36.5％）,含三水铝石、黏土矿物、赤铁矿等;Al2O3平均品位约44％,铝硅比均值约3.57,属于低品位铝土矿石;一水硬铝石属斜方晶系双锥体类,在矿石中嵌布主要呈自形和半自形晶、豆状和鲕状、隐晶质和微晶集合体3种形式,与高岭石、叶腊石等嵌布伴生;高岭石属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物,多以隐晶质致密状或土状集合体形式嵌布;叶腊石属单斜晶系的二八面体结构含水铝硅酸盐矿物,以隐晶质细小鲕片状集合体形式嵌布,伴有赤铁矿、金红石等.煤间接液化灰渣制备免烧砖研究
摘要：基于煤炭液化合成油过程中产生的灰渣急需进行合理利用与处置的紧迫性,实验以某企业煤间接液化过程中产生的气化渣、锅炉渣、除尘灰为研究对象,采用了氧化物成分分析、工业分析、元素分析、电子扫描显微镜（SEM）以及能谱仪（EDS）对3种灰渣的组分、元素组成、表面结构进行测试分析,探讨了以气化渣和锅炉渣为制备免烧砖的主材料,以生石灰、水泥、除尘灰为辅料,以石膏为激发剂,采用正交实验,通过预搅拌、陈化、二次搅拌、成型、蒸汽养护、脱模出室分检工序制备免烧砖.结果表明：气化渣、锅炉渣、除尘灰、石灰、石膏、水泥的质量分数分别为35.6％,32.4％,14％,8％,4％,6％,在100℃蒸养18 h可制备出符合《非烧结砖垃圾尾矿砖》（JC/T422-2007）标准和《蒸压灰砂砖》（GB 11945-1999）标准要求的免烧砖.