DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 临床实习阶段是高职护理教育中的一个重要阶段，其目的在于使护生理论联系实际，不仅能进一步获取临床各专业学科的理论知识，同时也可进行临床基本技能训练和学习各科的专业技术操作。护生在临床实践过程中，不断培养了获取、分析和处理疾病信息的能力，病历书写和诊疗操作能力、接触社会与病人、人际沟通交流的表达能力以及批判性的思维的能力 [ 1 ]。临床实习阶段也是护生成长为护士的一个重要过度阶段，提升为一名真正护士的转化过程，培养学生运用整体护理的程序进行健康评估，不仅是把理论知识转变为技能，更是通过熟练掌握基础护理操作和专科护理操作，为健康中国而服务。我校通过此次实习医院对实习生质量的调查，是为了更好地总结高职护理人才培养方案的经验和教训，不断提高教学质量，向社会输送具有高素质、高技能的护理人员。 为此我们向实习医院老师发放调查问卷，主要调查护生在医院实习期间的基本素质、基础护理操作以及专业护理操作三个方面，获得了对实习生质量的总体评价以及建议，为我校今后的护生培养计划提供依据和明确护理的改革方向，也可为其他同类高职院校的护理教育人才培养计划，提供相关参考资料。
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user: 2. 对象与方法 2.1. 调查对象 我校在本市15所实习医院的34个科室的老师为调查对象。 2.2. 调查方法 在2015级护生实习结束前向调查对象发放我们自制的《实习生质量调查的调查问卷》，以不记名的方式发放问卷，调查问卷中问题类型分为两个方面——封闭性问题和开放性问题。开放性问题皆为对于某一个调查内容的建议以及未来展望。调查内容为护生的基本素质、基础护理操作以及专科护理操作三个方面。调查者统一发放问卷，由调查对象自行填写，再由调查者统一收回，以不影响调查者主观思想和结果的客观性的前提下适当使用指导性的语言解释调查目的及内容，共发放问卷34份，回收有效问卷34份，回收有效率为100%。 2.3. 统计学方法 将收回的所有调查数据录入Excel软件当中进行描述性统计分析。
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user: 3. 结果 3.1. 临床老师对实习生基本素质的评价 临床老师对实习生的态度获得“好”的评价最多，专业理论水平获得“好”的评价最少，专业理论水平获得“一般”的评价最多，护士礼仪及态度和遵守规章制度获得“一般”的评价最少为0，所有实习素质的评价中未有差的评价。见表1。总结开放性问题，临床老师希望护生们能培养学习的主动性，增加专业理论知识的课程。 Table 1 Evaluation of basic quality of nursing students by clinical teachers (percent 评价内容 好 较好 一般 差 护士礼仪，服务态度 82.4 17.6 0 0 完成护师布置任务 64.7 32.3 2.9 0 遵守规章制度 76.4 23.6 0 0 人际沟通，团队精神 44.1 53.0 2.9 0 护理记录质量 23.5 61.8 14.7 0 专业理论水平 8.8 61.8 29.4 0 总体评价 17.6 79.5 2.9 0 表1. 临床老师对实习生基本素质的评价(%) 3.2. 临床老师对实习生掌握的基本护理操作的评价 铺床操作获得“好”的评价最多，导尿操作获得“好”的评价最少，生命体征测量项目获得“一般”的评价最少，所有基础护理技术项目中未有差的评价。见表2。总结开放性问题，临床老师希望护生多观摩，多思考，多练习，多反馈，多上网了解相关知识，增强无菌概念。 Table 2 Evaluation of basic nursing operation of nursing students by clinical teachers (percent 基础护理技术项目 好 较好 一般 差 铺床 46.9 50.0 3.1 0 生命体征测量 66.7 33.3 0 0 口腔护理 34.6 57.7 7.7 0 无菌技术 8.8 82.4 8.8 0 肌肉、皮下注射 25.8 64.5 9.7 0 静脉输液 10.3 72.5 17.2 0 吸氧 62.1 34.5 3.4 0 吸痰 11.1 50.0 38.9 0 雾化吸入 38.1 47.6 14.3 0 灌肠 11.8 47.1 41.1 0 导尿 0 58.8 41.2 0 鼻饲 23.8 52.4 23.8 0 表2. 临床老师对实习生基础护理技术项目的评价(%) 3.3. 临床老师对实习生专科护理操作项目的评价 血糖检测获得“好”的评价最多，气道护理获得“好”的评价最少为零，体格检查获得“一般”的评价最多，会阴擦洗获得“一般”的评价最少，所有专科护理操作项目中未有差的评价。见表3。总结开放性问题，临床老师希望护生的操作要与临床相结合，及时更新专科护理的基础知识，与时俱进。 Table 3 Evaluation of specialized nursing operation of nursing students by clinical teachers (percent 专科护理操作项目 好 较好 一般 差 体格检查 4.0 48 48 0 血糖监测 51.6 38.7 9.7 0 心电图 27.8 44.4 27.8 0 备皮 14.3 61.9 23.8 0 换药 12.5 68.8 18.7 0 手术室无菌操作 20.0 66.7 13.3 0 引流管护理 33.3 52.4 14.3 0 心肺复苏 10.5 52.7 36.8 0 气道护理 0 52.4 47.6 0 心电监护电除颤 12.5 50.0 37.5 0 会阴擦洗 36.4 54.5 9.1 0 新生儿沐浴 13.3 60.0 26.7 0 婴儿抚触 7.7 53.8 38.5 0 新生儿口服给药 15.4 61.5 23.1 0 表3. 临床老师对实习生专科护理操作项目的评价(%)
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user: 4. 护生临床实习中存在的问题 4.1. 专业理论知识较薄弱，缺乏学习主动性 高职院校培养学生目标是熟练的掌握护理专业的基础理论、基本知识、基本技能，所以高职院校培养学生的教学目标就是“以技能为本位”，“以能力为导向” [ 2 ]。在课程的设置上，会有较多的实践课程，而理论知识的课程够用为原则，特别是解决问题能力以及批判性思维的培养，比本科院校稍显薄弱，以至于学生在学习方面的主动性较弱，习惯于听从临床老师的指令，而不善于对问题的分析思考 [ 3 ]。不主动寻找问题原因关键，缺乏学习主动性，凸显解决问题能力欠缺。不能运用理论知识指导实践，可能导致专业理论知识的获得“好”的评价最少，获得“一般”的评价最多。 4.2. 无操作考核的基础护理技术项目，护生重视程度低 在我校基础护理技术课程的授课计划中，铺备用床、麻醉床、无菌技术、肌内注射、皮下注射、静脉输液均属于操作考核项目，计入总评成绩，而其他基础护理技术项目均只给予两节课的练习时间，未设定为考核项目，导致学生熟练度不足，重视度不高，练习结束后不再复习。导尿操作“好”的评价最少为零，“一般”的评价最多，可能与我校仍然使用无菌消毒导尿包，而在医院中几乎都使用一次性导尿包有关，没有很好的与临床相结合，导致带教老师认为护生的导尿操作熟练度较低。也可能由于护生实习时间有限，接触到临床常用的操作较多，比如静脉输液、肌肉注射，但导尿术的临床实践机会比较少 [ 4 ] [ 5 ]。 4.3. 未有实训机会的专科护理操作，护生熟练度较低 专科护理操作项目评价中，涵盖了我校护理专业专科核心课程，内科、外科、妇产科和儿科。气道护理为外科的专科护理操作项目，但是未安排实训的课时，可能导致护生对气道护理这项专科护理操作没有具体的概念，只有理论上的知识，而在医院中，气道护理接触的机会也比较少，医院需要经过专门的培训才能使护理人员很好的为气管插管的病人进行护理 [ 6 ]。护理体格检查是通过护理人员自身的感官、借助传统的器具或者心理测量等技术，评估患者的生理、心理、精神状态以及家庭情况的一种最基本的检查方法 [ 7 ]。护理体格检查是一门实践性和综合性兼具的一门技术，教学过程也较为复杂和繁琐，实训课时只有2个课时，很难在短时间内掌握这一门技术，在临床上，体格检查往往需要带教老师亲自示范，但是临床工作量大，护生对这门技术的重视性不高，导致实习护生可能操作时表现出症状评估方面能力的不足，体格检查操作技能差等缺点，导致体格检查操作获得“一般”的评价较多。
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user: 5. 对策 5.1. 加强护生技能教学，培养护生学习主动性 在进入临床之前，我们要做好护生的岗前培训工作，开展护士职业道德教育和行为规范教育，特别要注重职业情感的培养，护士礼仪、言行举止训练，我校每年在大一第一学期开展“护士礼仪比赛”等活动，在护士礼仪及职业素质、服务态度方面获得各医院和科室的一致好评。 培养护生的自主学习性，在大二第二学期时，内科护理与外科护理会增加情景剧实践课时，采取情景剧形式角色扮演，护生可以模拟病人的疾病症状、医生诊断、护士健康评估，观察护理问题，运用护理措施、健康教育，人际沟通交流技巧，书写病例个案，培养学生分析问题，解决问题的能力。使护理教学与临床实践操作做到无缝对接，使护生不仅具有护士基本的操作技能，也要拥有临床思维以及循证护理的相关知识，培养具有专业品质以及辩证思维能力的护士。 5.2. 增加综合护理实训课，全面与临床相结合 面对实习生质量调查的结果，不掩盖回避，正视问题是解决问题的第一步，发现问题是实践的起点，研究问题、解决问题是提高教学质量关键。在大二第二学期，护生在进入临床实习前，学校安排综合护理实训课程，再次回顾所学所有的基础护理项目的操作，并且与临床相结合，增设一次性导尿包导尿术、静脉输液泵、微量注射泵以及静脉留置针的操作，安排每项基础护理项目的实践操作考试，顺利通过后方可进入临床实习，学校老师必须严格把关，各项操作皆要通过，方可安排护生进入临床实习阶段。若有不通过的护生，积极安排补考，补考通过后，方可安排进入临床实习。 另外，我校今年完成客观结构化临床能力考试(OSCE: Objective Structure Clinical Examination) [ 8 ] 多站式考核的建设，设置10个考站，每个考站对应不同的操作项目，涵盖了内科、外科、妇产科、儿科以及基础护理操作项目，护生通过对每个考站中的SP (标准化病人)的沟通与检查，得出诊断，实行操作并且回答专业教师的提问，目标是通过OSEC这一临床综合能力评价方法，结合SP (标准化病人)病人的情景教学法，使护生参与到住院病人(SP病人)的全程护理过程，着重评估护生的临床护理综合实践能力，专任教师根据护生的护理过程给予相应的建议与指导，并且希望护生在实习前期完成基础护理操作实训以及OSCE (客观结构化临床能力考试)，能够更好地对接临床教学实习要求，培养临床实践能力强的护生，主动为病人的健康服务。 5.3. 教师需定期去医院进修，与时俱进强化自我 教师需不断深入医院学习现代医学的发展，掌握先进护理知识和技能，了解医疗最前沿的新技术。护理技术和理论都是与时俱进和发展迅速的，例如CPR (心肺复苏)指南更是三年会进行一次修改。护生的操作是检验学校质量，教育的质量取决于教师质量，反应教师教学水平，提高职业教师教学能力势在必行，护理教学必须与临床护理相结合，教师每年需要安排一定时间进入临床进修，提升自身素质，开阔思路学习国际上的护理知识，引进创新意识和实践经验，探索教学方法以问题为导向解决临床实践问题，调动学生参与教学活动，强化学生实践训练，真正掌握临床够用的必要的护理技术。
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user: 6. 小结 通过对临床老师的调查发现，护生在临床上确实存在一些问题，根据我校授课计划分析可能发生这些问题的原因。为了提高临床带教老师对我校护生的满意度，我校护理教研室根据实际情况改进护理教学方法以及教学大纲，希望能给其他的高校一点参考，也希望能为护理教育事业的进步贡献出一份力量。
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user: 摘 要 目前，地下热水被广泛应用于医疗、沐浴、取暖等，开发利用地下热水资源具有显著的社会效益和经济效益。瓦屋山地区地质构造运动强烈，区域大断裂沟通了深部不同含水层之间的水力联系，形成了良好的地下水补给、径流通道，有利于区内地下的热水形成。该区热储层结构具有渗透性良好的孔隙、裂隙和断裂系统，有利于地下热水的富集储存；盖层结构致密，厚度较大，有利于隔水保温。从地下热水形成条件来看，瓦屋山地区地下热水资源丰富，开发利用前景广阔，可在风险控制的前提下，进行可持续的开发利用。 关键词 :地下热水，形成条件，热储层结构 Copyright © 2018 by authors and Wuhan University. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 地热是蕴藏在地下的一种源源不绝的具有多种用途的资源，它通过水热活动以热水或水汽形式出露地表或埋藏于地下，被人们广泛地用于医疗、沐浴、取暖、育种、洗涤、烘烤和发电等。随着生活水平的日益提高，利用地下热水进行医疗保健、旅游度假或休闲娱乐已成为人们生活的一种时尚，具有很高的社会效益和经济效益。开发热矿水资源，对推进地方旅游事业发展、形成旅游与休闲度假胜地等无疑会起到锦上添花的作用 [ 1 ] 。
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user: 2. 研究区域概况 2.1. 地理位置 瓦屋山位于四川盆地西沿的眉山市洪雅县境内，距成都180 km。由于地质作用形成了向东西两侧略倾的屋脊状地形，从任何角度望去，此山整体上都状若瓦屋，因此得名“瓦屋山”，南北长3375 m，东西宽3475 m，平均海拔2830 m，为中国最高、最大“方山”。瓦屋山与峨眉齐名，并称蜀中二绝，以山秀、水美、林深、景异而闻名于世 [ 2 ] 。 2.2. 地形地貌 研究区东侧为峨眉山，受三次大规模的造山运动的作用，区域地形向西逐级推高，在如今的瓦屋山一带形成雄伟挺拔的断块高中山，最高海拔3236 m，切割深度达1500 m左右。再向东为雄伟秀丽的峨眉山断块高中山，向北、北东为侵蚀构造中山。北西部最高为瓦山山顶，海拔3522 m，相对高差2442 m，山势雄伟，地貌上属侵蚀构造高中山地形，受岩性、构造等条件控制，山岭多呈垄脊状，“V”字型沟谷发育，河流呈峡谷曲流。 2.3. 地质特征 区域内地质构造应力强烈，表现出一系列的高陡冲断层和紧密褶皱，形成了丛林岗斜冲断层、毛沟坪斜冲断层、张村斜冲断层、青龙断裂等，这些冲断层逐级将瓦屋山推高，形成了如今的“峨眉山–瓦山断块”，研究区主要构造形迹如图1所示。 研究区域出露地层除缺失志留系、泥盆系和石炭系外，其余各时代地层均有。震旦系至中三叠系下统主要为浅海相沉积，新生代地层为陆相冲洪积。前震旦系晋宁期花岗岩，是本区的基底岩石，岩性为浅灰，肉红色斑晶花岗岩。 图1. 瓦屋山地区构造纲要图 2.4. 水文地质特征 研究区域内出露地层比较齐全，其地形、地貌、地质构造又极为复杂，构成了独特的水文地质条件。根据地下水的赋存条件及水动力特征，可将区内地下水分为碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水3种类型。地表浅层的地下水接受大气降水和地表水的垂向补给，循环深度有限，一般100~200 m。在此深度以下循环条件变差，对于深部热矿水储集层保温隔热有利。 2.5. 地温场特征 地球是一个庞大的热库，蕴藏着巨大的热能。在一定深度内，地温按一定的地温梯度有规律的增加，在不同的大地构造部位，地温梯度不同 [ 3 ] 。瓦屋山地区地处四川盆地与青藏高原的过渡地带，为一重力梯度带、重力失衡带，地质构造复杂，断裂发育，前震旦系花岗岩出露地表，震旦系及震旦系以新的地层厚度仅12 km左右，莫霍面埋藏较浅，地壳厚度相对较薄，属地热异常区。前人根据为数不少的石油勘探孔的研究，在四川盆地内(包括川西平原)地温梯度为2.0~3.0℃/100m，而在四川盆地边缘的龙门山构造带，峨眉山–瓦山断块等地区，区域地温梯度2.0℃~2.5℃。根据峨眉山荷5 井井底水温68℃，井深2434 m，地热梯度为2.38℃/100m，雅安周公山温泉井深3475 m，井口出水温度78℃~81℃，地热梯度为2.33℃/100m，均与前人研究成果相吻合。来自浅部露头区的岩溶水通过六道河大断裂和黑山埂背斜(包括丛林岗大断裂也具有一定的补给)的破碎带向下作深循环，并补给不同含水层段。在深循环的过程中，不断吸收地热能使地下水温度升高，并同时进行离子交换、溶滤、吸附等热物理、化学反应，生成了瓦屋山地区特定水化学特征的热矿水。
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user: 3. 地下热水形成条件分析 3.1. 地质构造条件 处于“峨眉山–瓦山断块”的瓦屋山地区，根据区域地质、水文地质调查分析研究，以及邻近热矿泉井和测井资料，瓦屋山热储层为三叠系雷口坡组(T 2 l)和震旦系洪椿坪组(Z b h)的石灰岩和白云岩，热储层上覆二叠系峨眉山玄武岩，结构致密，透水性差，为良好的隔热盖层，该区含水层段受岩性的控制，含水介质为石灰岩、白云岩，其间被不含水的页岩、泥岩等所间隔。 毛沟断裂和丛林岗断裂等主干断裂，控制着全区的地质结构，这些主干断裂断距达数千米，切入了震旦系地层和前震旦系晋宁期花岗岩，沟通了深部不同含水之间的水力联系，形成了良好的地下水补给、径流通道，是区内地下热水形成的有利地质构造。 沿着断裂构造带两侧分布着不同时代较大面积的碳酸盐岩地层，地表岩溶十分发育，溶蚀洼地、漏斗、石芽、落水洞、暗河较多。由于研究区曾经历了多次构造运动，新构造活动也较为活跃，在地壳运动中的不均衡相对升降作用下，不仅形成了多次地层沉积间断，而且在不同的地质历史时期中，碳酸盐岩地层经历过多期与不同程度的溶蚀、剥蚀的岩溶化作用。岩溶化的碳酸盐岩类地层被深埋于地下不同深度，形成良好的层状热储层。 3.2. 地热来源 研究区域位于四川盆地西部，地质构造上处于峨眉山–瓦山地块，无现代火山岩浆(侵入岩及喷出岩)活动，最新的岩浆岩为上古生界晚二叠系喷发的峨眉山玄武岩，其形成时代久远，残余热量已消失殆尽。因此，研究区内无现代岩浆活动的背景条件，与熔融热源无关。 鉴于该区域无特殊热源，地温场热源主要属地压地热型，地热温度随深度增加而增加，在常温带以下按一定梯度而升高，研究区地热场与区域地热场基本一致。 区域内热矿水的形成属于“地下水深循环热交换，水热对流型地热水系统”，即含水层在露头区接受大气降水及地表径流补给后，沿着岩层(尤其碳酸盐岩)的层间裂隙、构造裂隙、溶隙、溶洞等顺层间由上而下向深部径流，并吸收围岩温度和可溶盐类组分后，汇集形成地下热水。 3.3. 热储结构 3.3.1. 热储层 热储层是指具渗透性良好的孔隙，裂隙岩层或断裂系统，使热水或蒸气可以富集的岩层。根据前述的地质构造、地层岩性条件，不同时代的碳酸盐岩类地层在经历了不同时期与不同程度的溶蚀、剥蚀与古岩溶化作用后，被埋藏在地下不同的深处，形成了渗透性良好的层状裂隙、孔隙水热储集层 [ 4 ] 。 根据区域地质、水文地质资料及相邻地区钻孔揭示情况，研究区内热储层共有三层：第一热储层为三叠系雷口坡组和嘉陵江组地层，第二热储层为二叠系茅口组地层，第三热储层为震旦系洪椿坪组地层，热储层剖面结构见图2。 第一热储层：为三叠系雷口坡组和嘉陵江组(T 2 l， T 1 j)地层，出露于张村以南及刘沟—李子岗一线，该层平均厚度约536 m，岩性为灰岩、白云岩夹石膏、岩盐，易为水溶蚀，形成岩溶通道，利于地下热矿水的运移和富集储存，是富水性较大的地层，在深部地热增温作用下与围岩相互交融汇集而形成热水。 第二热储层：为二叠系茅口组(P 1 m)地层，分布于瓦山周边及坭巴洞山以南，以纯灰岩为主，夹白云岩，上部多含燧石结核，底部为泥质灰岩夹页岩，平均厚度274 m。瓦山周边，因抬升作用强烈、地形陡峭，大气降水、雪山融水等径流速度快，对地表的溶蚀作用相对较弱；坭巴洞山以南地区地形相对平缓，地表溶蚀作用相对较强，岩溶较发育。 第三热储层：为震旦系洪椿坪组(Z b h)地层，出露于瓦山以东、大尖山、张村以南。该层以白云岩为主，平均厚度1066 m。该层岩溶较发育，古岩溶发育一般，地表可见溶孔、溶洞，富水程度较好。 图2. 热储层剖面示意图 3.3.2. 盖层 根据区域地质、水文地质调查，针对不同热储层，其上覆盖层也有所差异。 上覆于第一热储层之上的盖层由T 3 -J构成：上三叠统须家河组(T 3 x)以砂岩为主，厚528~1028 m；侏罗系为河湖相泥岩、砂岩、砾岩等碎屑岩沉积，属层状岩类，厚度1170~2618 m。由于泥岩中各种成因的裂隙，具有短小闭合而密度较大的特点，且泥质岩石遇水软化或崩解还能导致裂隙的阻塞。虽上覆的岩类中赋存风化裂隙水和层间裂隙水，均被互层泥质岩类所隔离，基本无水力联系，故而以整体而言，上覆的碎屑岩类构成一个厚大的隔水隔热盖层。 上覆于第二热储层之上的地层由P 2 β-T 1 f构成：上二叠统峨眉山玄武岩(P 2 β)结构致密，含水微弱，透水性差，为良好的隔水层，厚度400余米；上二叠统沙湾组(P 2 s)为页岩、细砂岩，厚度约100 m；下三叠统飞仙关组(T 1 f)为泥岩、砂岩，厚度约200 m。 上覆于第三热储层之上的由奥陶系下统(O 1 )上部以黄灰、黄绿色砂岩、泥岩、页岩为主夹白云岩；下部为角砾状灰岩、生物碎屑岩、泥灰岩夹页岩、石英砂岩。虽然下部含水介质为灰岩、白云岩，其间被不含水的页岩、泥岩等所间隔，加之奥陶系底部为厚达数十米的页岩，为隔水层，盖层厚度加大，进一步增加隔热保温效果。 3.4. 地下热水形成模式 通过区域地质、水文地质条件来看，区内三叠系雷口坡组和嘉陵江组(T 2 l， T 1 j)、二叠系茅口组(P 1 m)、震旦系洪椿坪组(Z b h)三大热储层，在补给区出露面积均较大，森林植被发育，对热矿水的补给较为有利。由于补给条件充分，加之三叠系雷口坡组(T 2 l)、二叠系茅口组(P 1 m)、震旦系洪椿坪组(Z b h)地层中溶蚀孔隙、孔洞、溶洞发育，为地下水向深部补给、运移提供了良好的通道，并有利深部地下水的聚集和储存。
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user: 4. 地下热水开发利用前景与风险分析 4.1. 开发利用前景 四川省内温泉众多，全省已发现热水点300余处，近年来，地热开发已成为一种商业经济而得到蓬勃发展，其开发利用前景广阔，热矿水的开发可以沐浴、医疗保健、矿泉饮用为主，部分用于养殖、灌溉、科研、旅游。地热水是地下液体矿产中非常珍贵的资源，具有一定的水温，它和一般矿泉水一样，具有自身的特殊性，它储集于地下的含水介质中，不断接受补给又向水头较低处渗透，所以，它是一种存在于含水层中，缓慢运移并可得到补偿的自然资源，在评价允许开采资源量以内，具有长期开采价值，地热水储集于地下岩层中，具有一定的水温，水源不易受污染，水质优良，有很好的补、径、排条件，水量、水温、水质稳定，加之用途广泛，因此，地热水具有广阔的开发前景。另外，地热水作为医疗、保健、休闲、度假，已成为时尚，在瓦屋山地区成功开发热矿水，将具有非常显著的社会效益和经济效益。 从前面的地下热水的形成条件分析来看，瓦屋山地区具有地下热水形成的有利地质条件，但受区域地质构造和地形影响，区内热储分布变化复杂。由于地形切割强烈，山高谷深，岩层倾角陡竣，一般为30˚~60˚，造成热储埋藏较深，热水井施工条件差。因此需要通过地质、水文地质调查，筛选热储埋藏、水源补给和地形条件较为有利的区域进行地下热水的开发利用。 4.2. 风险分析 深部地热资源开发，是一项高风险高回报的投资。风险大小取决于项目区地质条件、深部地热地质研究程度和成井工艺等，主要有以下4个方面： 1) 研究区域的目标热储层为一套海相沉积的三叠系–二叠系碳酸盐岩地层，虽然可溶性碳酸盐岩地层通常富含岩溶裂隙水，但由于沉积环境存在不稳定性，地质构造的复杂性，可能造成热储水层的分布不稳定，在预计深度内，存在可供开发利用的热储层厚度薄或富水性差等问题，直接影响热矿水井的出水量或是无法成井。 2) 目前研究区域深部地质勘查程度低，现有地球物理勘查技术还不能完全准确地解决地热钻井抽取的地质问题，无法完全摸清地面以下近3000 m的地质情况，给热水井钻井位置的确定带来很大难度，大大增加了本项目深部地热开发的风险。 3) 热水井施工与成井工艺风险，当钻遇到复杂地层，如严重漏失、破碎带、坍塌带、硬岩段等，若多次处理井内事故，导致井身结构复杂，影响井的出水量，严重的甚至不能成井。其次，若热水井内止水效果不好，上部强渗透性地层中的常温地下水循环交替强烈，会导致地热增温率偏低，达不到理想的出水温度，大大降低其综合开发利用价值。热水井成井后，深井洗井技术难度大，尤其是弱渗透层，需长期抽水疏通地层缝隙增加出水量。为获得需要水量，往往需反复多次进行冲井、洗井、气举等洗井工作，还不一定达到理想的效果。 4) 资源保护不力的风险，热矿水作为一种矿产资源，既要合理开发利用，造福人类，又要合理保护，若开发不合理或保护不当，热矿水这一非常珍贵的自然资源，就有可能出现水量减少，水质恶化或环境改变等一系列水文地质环境地质问题 [ 5 ] ，使其开发前功尽弃。因此，在一定区域内必须限量开采，不得滥采，做好水源涵养与环境保护工作。
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user: 5. 结论 1) 瓦屋山地区地质构造复杂，断裂发育，莫霍面埋藏较浅，地壳厚度相对较薄，地热梯度较大，属地热异常区。来自浅部露头区的岩溶水通过断裂破碎带向深部循环，补给各含水层段并不断吸收地热能，同时进行离子交换、溶滤、吸附等热物理、化学反应，生成了瓦屋山地区特定水化学特征的热矿水。 2) 瓦屋山地区热储层主要有三层，分别是三叠系雷口坡组和嘉陵江组、二叠系茅口组以及震旦系洪椿坪组的石灰岩和白云岩。热储层上覆结构致密、透水性差的隔热盖层。 3) 区内热矿水的形成属于“地下水深循环热交换，水热对流型地热水系统”，即含水层在露头区接受大气降水及地表径流补给后，沿着岩层(尤其碳酸盐岩)的层间裂隙、构造裂隙、溶隙、溶洞等顺层间由上而下向深部径流，并吸收围岩温度和可溶盐类组分后，汇集形成地下热水。 4) 瓦屋山地区风景优美，旅游业兴旺，为进一步促进当地旅游业的发展，有计划地开发利用热矿水资源，具有较为广阔的前景，必将对当地社会经济发展起着巨大的促进作用。 5) 地热矿泉水的勘探开发具有较高的风险，如前期资源勘查风险、运行管理风险、政策风险和资源保护风险等。
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user: 摘 要 河道悬移质泥沙测定，目前采用船只在河道规定垂线现场取样后，通过沉淀、过滤、称重等分析河道含沙量，该方法操作繁杂，耗时长，效率低，不能实时连续观测泥沙变化过程。近年来，光学仪器已广泛应用于悬沙浓度的观测研究中，OBS (Optical Back Scattering) 501可自记测验点的浊度、水温等特征值，数据的采集、处理均可在现场完成，自动化程度高，且操作简单，能够快速、实时、连续测量，目前多应用于水体含沙量波动较大的潮汐河口及沿海悬浮泥沙的监测，而对于河道断面含沙量在线监测应用较少，为了实现连续观测泥沙变化过程，本文将OBS501浊度仪推算含沙量与实测含沙量进行比测分析，检验是否满足测验精度要求，以便推广应用。 关键词 :浊度仪，含沙量，测验分析 Copyright © 2018 by authors and Wuhan University. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 概况 渡峰坑水文站于1941年设立，是饶河支流昌江的国家重点控制站，实测多年平均含沙量0.090 kg/m 3 ，实测最大单沙4.21 kg/m 3 ，该站为二类精度泥沙站，采用水文缆道施测流量和含沙量。悬移质输沙率采用固定七线垂线混合法，横式1000 ml采样器取样，单位含沙量测验的垂线取样方法与输沙率方法一致，采样位置为起点距175 m处，用烘干法处理水样。断面平均含沙量采用历年单断沙综合关系线推求。 OBS501在线测沙是一种光学测量仪器(见图1)，它通过接收红外辐射光散射量观测悬浮颗粒，通过建立水体浊度与实测悬沙浓度之间的相关关系，进行浊度转化，从而得到OBS501观测的悬沙浓度，主要技术参数见表1。 Table 1 OBS501 technical parameter 技术指标 参数 技术指标 参数 双探头 90˚侧散射和后向散射 供电要求 9.6~18 Vdc 测沙范围 0~10 kg/m 3 测量时间 <10 s 人工与自净防污 快门刷 灭菌剂 铜套壳 最大工作深度 100 m 测沙精度 读数的2% 直径 4.8 cm 温度范围 0℃~40℃ 长度 27 cm 温度精度 ±0.3℃ 重量 0.59 kg 发射波长 850 nm 最大电缆长度 > 500 m 休眠模式耗电量 <200 µA 测量时耗电量 <40 mA 通讯时耗电量 <40 mA 最大峰值电流 200 mA/ms 表1. OBS501技术参数表 OBS501采用固定式安装，位于渡峰坑水文站流速仪测流断面下游280 m左岸，见图2，仪器面向下游，免受漂浮物影响。支架整体为304不锈钢材质，可长期在水下使用。 图1. OBS 501设备外型 图2. 固定式安装示意图
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user: 2. 比测试验方法 为了解烘干法测沙与OBS501测沙结果的关系，在渡峰坑水文站进行了OBS501测沙和烘干法测沙的比测工作，并做了对比分析。OBS501在线监测频率为30 min，选取靠近单沙取样时间的仪器测量值，尽可能的保持OBS501浊度仪与单沙取样同步进行。 自2017年4月起至2017年12月，实测含沙量为0.004~0.970 kg/m 3 。覆盖了全年的实测最大含沙量。在含沙量为2 kg/m 3 以下的水体中，光源所发出的红外光，碰到悬移质泥沙后，以90˚散射回来的机率较大，即在含沙量低的条件下，侧散射探头所测的数据更为准确。故在收集数据中只采用侧散射采集的数据与实测数据对比分析。
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user: 3. 率定分析 泥沙在线监测系统率定时间段为：2017年3月~2018年6月。在此期间，水位变幅为：22.99~32.72 m，实测最大流量：6500 m 3 /s，含沙量变幅为：0.951 kg/m 3 。 3.1. 率定原理 光束通过浑浊的液体时，光线经过一段距离后光强度会有一定程度的减弱。减弱的主要原因是光线被浑浊液体内的介质吸收或反射散射偏离原来方向。测量散射回来的光强度，可以计算出液体的浊度。 天然水体中泥沙含量是影响水浊度的最重要因素，在很多场合，泥沙含量是决定浊度的唯一因素。系统采用后散射探头和侧散射探头来测量浊度，从而测得悬移质含沙量 [ 1 ] 。 3.2. 同步时间选择 在单沙取样时，泥沙在线监测系统同步进行监测，选择同步时间的在线数据遵循以下原则： 1) 单沙取样时间是整点或半点时，选取与单沙取样时间一致的仪器测量值； 2) 单沙取样时间不是整点或半点时，选取最靠近单沙取样时间的仪器测量值； 3.3. 散射数据选择 本系统采用的传感器有后散射探头和侧散射探头，后散射探头接收光强度的角度为125˚~170˚，侧散射探头接收光强度的角度为90˚。含沙量为2 kg/m 3 以上的水体中，光源所发出的红外光，碰到悬移质泥沙后，以大于90˚散射回来的机率较大，即高沙的条件下，后散射探头所测的数据更为准确。含沙量为2 kg/m 3 以下的水体中，光源所发出的红外光，碰到悬移质泥沙后，以90˚散射回来的机率较大，即含沙量低的条件下，侧散射探头所测的数据更为准确。 3.4. 散射数据处理 由于测沙仪安装位置靠岸边较近，所以受水生植物、漂浮物、人为因素等影响，有时会造成测沙仪浊度值异常，有突变数据，对异常数据应进行处理，处理方法主要是参照水位过程线及雨量资料，将异常数据删除。 3.5. 关系率定 采用收集到的223份数据，使用Excel规划求解功能建立相关关系线为：C 单沙 = 0.0000002684NTU 仪器 2 + 0.00116458 NTU 仪器 ，相关关系见图3。 图3. 含沙量与侧散射相关图 3.6. 验证分析 对C 单沙 ~NTU 仪器 关系线进行三线检验分析，定线精度指标参照《水文资料整编规范》 [ 2 ] (SL247-2012)表3.3.4规定，检验分析结果见表2： Table 2 Test results of OBS Turbidimeter and sediment concentration relationshi 项目 计算值 允许值 是否合理 符号检验 3.88 1.15 不合理 适线检验 2.35 1.64 不合理 偏离数值检验 6.22 1.28 不合理 系统误差(%) 20.5 ±3 不合理 随机不确定度(%) 53.4 ±20 不合理 表2. OBS浊度仪与含沙量关系检验成果表 3.7. 场次洪水过程对照 如图4、图5所示，选用“0624”、“0702”两次洪水过程，对渡峰坑水文站起点距 175 m的含沙量与浊度值单点比测分析，单点含沙量与浊度值随时间的变化过程基本一致，当含沙量增大时浊度值增大，当含沙量减小时浊度值减少，当含沙量达到峰值时浊度值也达到峰值，且含沙量与浊度值变化幅度基本一致。 图4. 含沙量与浊度变化过程(6月24日的洪水过程) 图5. 含沙量与浊度变化过程(7月3日洪水过程)
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user: 4. 结论 1) 泥沙在线监测系统是解放生产力的监测系统，它简化了泥沙的测验步骤，实现了自动化在线监测，具有安装简便，日常运行成本低，快捷，实时等优点，对外界抗干扰能力强，有良好的适应性。 2) 在进行水文资料整编时，减少了资料二次录入带来的错误，提高资料整编质量和工作效率，可在智能平台上输出符合水文规范的含沙量表，输沙率表。 3) 从浊度过程线看，能较好反映含沙量变化过程，对于人工取样有参考作用。 4) 渡峰坑水文站浊度值与含沙量有较好的相关关系，但误差较大，测验精度无法满足资料整编要求，主要原因是影响因素太多，安装位置不理想，靠岸边太近，周边环境对浊度值影响较大，针对此情况，我局技术人员及时对安装环境进行了重新评估和勘察，鉴于昌江水流特性，渡峰坑河段涨落率大，洪水时漂浮物太多，无法找到合适的位置安装，也无法采用浮标式。
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user: 摘 要 贵州省黔西南地区因使用高砷燃煤带来地方性砷中毒。近年来，对于地方性砷中毒的机制及健康风险研究已成为关注的热点。本文模拟高砷燃煤燃烧时产生的飞灰中砷的粒径分布及对人体致癌的风险。将高砷燃煤在扩散炉中进行燃烧，燃烧温度为600℃~1000℃，生成的飞灰粒径采用Andersen分级采样器进行采样，共分为8级(1.2~42.6 μm)。实验表明：飞灰中砷的含量随粒径的减小而增大。尤其是当燃煤飞灰粒径<10.7 μm时，这种变化更为明显。飞灰中砷含量最小值为2280 mg/g，最大值达到5812 mg/g。粒径在3.4~16.3 mm之间的飞灰质量占总飞灰质量的60.27%，其中砷的质量占飞灰中砷的总质量的61.3%，峰值出现在第五级(5.4~107 mm)，为23.86%左右，呈单峰态分布。对飞灰中As的含量应用US EPA的方法，开展健康风险评价，结果表明，As通过皮肤接触和吸入这两种暴露途径进入人体的日均暴露量分别为ADD inh = 2566.1 mg/(kg∙d)和ADD drem = 85.42 mg/(kg∙d)，存在严重致癌的风险。高砷燃煤飞灰中的As暴露于人体的健康风险评价鲜有报道，故本文的研究为定量描述流行病学提供依据。 关键词 :高砷燃煤，飞灰，砷，粒径分布，健康风险 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 前言 贵州中西部地区的兴义、安龙、兴仁等县分布着一定数量的高砷燃煤 [ 1 ] [ 2 ] 。丁振华等人 [ 3 ] 研究指出，贵州省黔西南燃煤中砷含量不仅高于中国和世界的平均水平而且远高于世界上已报导过的所有高砷燃煤，按我国氟砷专业委员会推荐标准，一般煤的砷小于100 mg/g，当砷含量大于100 mg/g时为高砷煤。被采燃用可使暴露人群砷中毒。文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 报道，因为误采含砷量大于100 mg/g的煤，砷中毒大面积爆发在200万人口居住的区域，包括贵州省的兴仁县、兴义市、织金县、开阳县等，给使用高砷燃煤的地区带来社会灾害。 地方性砷中毒是一种生物地球化学性疾病，我国卫生部于1992年将此病作为重点防治的地方病 [ 6 ] 。我国特别是贵州黔西南地区，是世界上砷中毒病区最严重的地区之一，经研究证实，砷是一种无阈值的促癌物质 [ 7 ] ，根据周运书等人的调查研究发现 [ 8 ] ，贵州省黔西南州于1976年发现较多“癞子病”，主要症状为皮肤过度角化、色素异常沉着，伴随消化道症状、肢端麻木、视物不清、肝区痛、肝大等。经调查发现其人群的尿、头发、烘烤玉米及家用燃煤等含砷量极高。其致病原因是直接使用当地地表浅层砷含量大于100 mg/g的高砷燃煤用于烘烤玉米、辣椒等食物，以及直接采暖用(如图1)有关。当停用高砷煤后，病情显著下降。 图1. 用敞开式炉灶取暖及烘烤食物 当高砷煤燃烧时，由于飞灰中大量亚微米级颗粒物会有大量微孔，比表面积相对高于大颗粒，受开尔文装置和容积效应影响程度较大。在使用燃烧过程中，大颗粒的碳燃烧时，发生表面积爆裂产生大量小颗粒 [ 9 ] 。燃煤中的As有三种进入人体的方式，分别为手–口摄入、皮肤接触和吸入，亚微米级颗粒物容易通过燃烧食物和呼吸进入人体 [ 10 ] 。这些暴露途径进入，带来健康风险。因此飞灰中亚微米级颗粒危害性较大，本文模拟高砷燃煤在燃烧时飞灰颗粒粒径分布及健康风险评估，为燃煤型砷中毒的流行病学提供参考。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 仪器与试剂 扩散炉(自制带石英管可控温扩散炉)；AFS-230E，双光道原子荧光光度计(北京海光仪器公司)；DZKW型电子恒温水浴锅(北京永光明医疗仪器厂)；Andrsen分级采样器(United States Environmental Protection Agency)；磁力搅拌器(上海司乐仪器有限公司B11-1恒温磁力搅拌器)；流量计(天津流量仪表有限公司)；抽气泵(KBV408)；煤的标准物质(GBW08401，中国科学院环境化学研究所)；砷标准溶液，(国家标准物质研究中心)；硫脲；抗坏血酸；硝酸；硼氢化钾溶液等。以上试剂均为优级纯，购于上海试剂有限公司。实验用水为去离子水。 2.2. 实验用煤 高砷煤样品采自贵州黔西南州兴仁县交乐乡，为叠统龙潭组煤。把采集后的煤块压碎，并除去石砾等杂物，均匀铺开，自然风干。将风干煤样放在清洁塑料板上，用木棍辗压，使样品全部通过100目尼龙网筛，充分混合均匀供分析测试用。其理化性质见表1。 Table 1 The experiment USES coal industry and element analysis w 工业分析 元素分析 水分5.000 灰分16.870 固定碳34.087 碳67.274 挥发分49.043 氢4.478 灰分16.870 氮1.239 氯0.030 硫4.185 氧5.924 表1. 实验用煤的工业、元素分析w% 2.3. 燃煤实验方法 飞灰样品采集 模拟燃烧试验在带石英管的扩散炉中进行，恒温区为600 mm，可自动控制。装置如图2：将实验用煤样放入进样瓶(2)中，开动抽气泵(9)，空气经过干燥塔(1)后，进入有磁力搅拌器的进样瓶(2)将煤样吸进入带石英管的扩散炉中，在扩散炉中模拟高砷燃煤的自然燃烧。经过8级Andersen分级采样器，采集燃煤飞灰，大颗粒沉积在石英管中。抽样泵的抽气流速通过流量计(8)调节控制，流速选择根据Andersen分级采样器的使用说明书中流量控制图的要求进行选择。本试验采用管路流量为0.048 L/s。采集到的各级飞灰样品数量充足，以保证飞灰中As的分析。上述试验重复五次，飞灰的重量和砷含量取平均值。采集到的飞灰样品如图3、图4。Andersen分级采样器的级数及飞灰尺寸的对照表如表2。 图2. 燃烧与采样流程图 Table 2 The comparison table of the series and fly ash size of the Andersen graded sample 级数 1 2 3 4 5 6 7 F 粒径(mm) >35.1 35.1~24.1 24.1~16.3 16.3~10.7 10.7~5.4 5.4~3.4 3.4~2.5 <2.5 表2. Andersen分级采样器的级数及飞灰尺寸的对照表 图3. 采样后飞灰的各级样品图 图4. 采样后飞灰的形貌图 2.4. 煤及飞灰中砷含量的测定 称取一定量的煤样品用硝酸进行微波密封消化，用去离子水定容至50 mL容量瓶中，取上清液用原子荧光光度仪测定砷含量。同时作全程试剂空白。用煤标准物质(GBW08401)进行分析质量控制。 飞灰样品消化 将预先称重放入Andersen采样器的各级滤纸及其上收集的燃煤飞灰于电子天平称重后，(两次重量之差为各级飞灰质量)，至于50 ml比色管中，加入5 ml优级纯浓硝酸，加盖后在沸腾的水浴中加热1.5小时(加热期间振荡几次)，取出冷却后，取出滤纸，在比色管上置一小漏斗，将滤纸放在小漏斗中用45 ml去离子水冲洗，再将比色管中溶液定容至50 ml，摇匀，静止沉淀，上清液用原子荧光光度仪测定砷含量。同时作全程试剂空白2个。平行测定燃煤飞灰成分分析标准物质(GBW08401，中国科学院环境化学研究所，砷含量为11.4 ± 0.6 mg/g)，每次取样0.5 g，进行分析质量控制。 2.5. 高砷燃煤中As健康风险评价模型 高砷燃煤飞灰中As暴露模型 砷中毒是通过如下方式进入人体，分别为手-口摄入、皮肤接触和吸入，这些暴露途径进入人体，带来燃煤型砷中毒的风险。本文研究通过皮肤接触和吸入两种暴露途径致癌(成人)的日均暴露量计算公式 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] 。如下： A D D i n h = c * InhR * EF * ED PEF * BW * AT (1) ADD drem = c * SA * CF * SL * ABS * EF * ED BW * AT (2) 式中，ADD inh 、ADD drem 分别为摄入、吸入和皮肤接触途径的重金属日均暴露量，mg∙(kg∙d) −1 ；c为飞灰中As含量，mg∙kg −1 ；InhR为呼吸频率，mg 3 ∙d −1 ；CF为转换系数，kg∙mg −1 ；EF为暴露频率，ED为暴露年限，a；BW为平均体重，kg；AT为重金属平均暴露时间，d；PEF为灰尘排放因子，m 3 ∙kg −1 ；SA为暴露皮肤表面积，cm 2 ；SL为皮肤黏着度，mg∙(cm 2 ∙d) −1 ；ABS为皮肤吸收因子，无量纲。 参照我国场地环境评价导则 [ 12 ] - [ 17 ] (DB11/T 656-2009)以及国内外相关研究成果，式(1)~(2)中的参数取值如下：CF为1×10 -6 kg∙mg −1 ；EF为90 d∙a −1 ；ED以一年为计；BW为53.1 kg；AT为平均暴露时间，根据贵州黔西南地区每年农闲时期及烤火取暖的时间以12 h/d，烤火时长为3个月90 d。AT = 90 d × 12 h/d = 1080 h，1080 h/(24 h/d) = 45 d；InhR为15 m 3 ∙d −1 ；PEF为1.36 × 10 9 m 3 ∙kg −1 ；SA为4350 cm 2 ；SL为0.2 mg∙(cm 2 ∙d) −1 ；ABS为0.001。
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user: 4. 小结 本文揭示了使用高砷燃煤取暖及烘烤食物会带来的砷中毒，将大于粒径30 mm的飞灰中砷含量计算通过皮肤接触的日均暴露量，将粒径小于3.4~2.5 mm的粒径中砷含量计算吸入的日均暴露量，通过定量描述的方式揭示了污染的情况和程度。因此，我们应该避免开采使用高砷煤；改变燃煤方式，降低高砷燃煤的砷污染。积极开展宣传教育，改善燃煤使用方式，不使用高砷燃煤直接采暖及烘烤食物，最终预防控制燃煤污染引起的地方性砷中毒的流行。
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user: 摘 要 利用FLAC 3D 数值模拟方法，针对某三软煤层，分析掘进和回采期间，沿空掘巷留设不同宽度护巷煤柱时，围岩的应力和位移分布状况，并根据分析结果，选择了合理的护巷煤柱宽度，研究结果表明：掘进期间和回采期间，实体煤侧的最大垂直应力均受煤柱宽度的影响不大，煤柱侧的最大垂直应力均随煤柱宽度的增大而增大；煤柱为5 m时，煤柱侧处于卸载状态；掘进期间和回采期间，巷道两帮移近量、巷道顶板下沉量及巷道底鼓量均在煤柱为5 m时最小；故三软沿空掘巷合理煤柱宽度应为5 m。 关键词 :三软煤层，沿空掘巷，煤柱宽度，数值模拟 Copyright © 2018 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 井下回采过程中，常常会遇到三软煤层。所谓三软煤层 [ 1 ] 是指煤层顶板软、底板软、煤质软。顶板软是指类不稳定顶板，直接顶的顶板岩层裂隙发育、破碎、抗压强度指数低，基本上是一旦暴露很快冒落。底板软是指底板的抗压强度很低( σ ≤ 4   MPa )，容易破碎。而软煤是指煤层普氏硬度系数很小( f = 0.3 ~ 1 )，节理发育，煤层不稳定、易破碎。 三软沿空掘巷施工及维护一直以来都是采矿工程领域的一个研究热点，除了巷道底鼓控制等技术难题外，合理的护巷煤柱宽度的确定也是目前迫切需要解决的问题。近几十年来，国内很多学者针对合理护巷煤柱的确定利用模型试验、数值模拟及理论计算等多种手段进行了研究，并取得一定的成果 [ 1 ] - [ 7 ] 。 如王豪 [ 2 ] 以小煤柱沿空掘巷为研究对象，通过对巷道工程地质条件、岩石力学性能及巷道上覆围岩稳定性的分析，结合理论计算及数值模拟，提出了合理的煤柱宽度；张科学等 [ 3 ] 通过对应力场分析发现，煤宽为3~5 m、5~8 m和8~10 m时，垂直应力分布分别近似呈钝角三角形、锐角三角形和呈梯形。通过对位移场分析发现，煤柱向巷道内位移普遍大于向采空区侧位移，且随着煤柱宽度增大向巷道内位移增大，向采空区侧位移相对影响较小，进而得出沿空掘巷窄煤柱宽度的确定方法。然而，现有合理护巷煤柱宽度确定的研究中，针对三软沿空掘巷的还很少。 为此，本文利用FLAC 3D 数值模拟的方法，针对某深井三软煤层，分析掘进和回采期间，沿空掘巷留设不同宽度护巷煤柱时，围岩的应力和位移分布状况，并根据分析结果，选择了合理的护巷煤柱宽度。
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user: 2. 计算模型与计算参数 某三软煤层埋深为500 m，煤层倾角14˚，煤层厚度度为5 m，开采方向沿工作面走向方向。本次计算模型总长设置为140 m，工作面的走向长度模型为120 m，模型高度为87 m，巷道尺寸为：长 × 宽 = 4.8 × 3.4 m。 图1给出了上区段工作面开挖和巷道开挖后的三维有限差分网格。图1可以看出，巷道左右10 m的范围内进行了加密，每0.5 m一个单元格。煤层每0.5 m设置一个单元格，煤层顶板为泥岩，每0.8 m设置一个单元格，底板为砂质泥岩层，每0.6 m设置一个单元格。 本次计算采用应力和位移结合控制边界条件，模型的上面施加均匀的垂直应力，按巷道上覆岩体(500 m)的自重考虑， σ z = 12.5   MPa ，为了简化计算，侧压系数取1，即水平方向的应力均为12.5 MPa。模型的下表面垂直位移固定，左右两侧的水平位移固定。 计算采用的本构模型采用摩尔—库仑模型，模型参数由试验得到，列于表1中。计算过程如下：首先计算了岩(煤)层的初始应力状态，然后，对上一区段工作面开挖，每8 m开挖一次，对于顶板冒落充填的模拟，采用改变模型类型及改变岩石力学参数的方式，最后，进行巷道开挖和支护的模拟。 图1. 三维有限差分网格 Table 1 Moore-Cullen model parameter 岩层名称 密度(kg/m 3 ) 弹性模量(10 4 MPa) 泊松比 抗拉强度(MPa) 内摩擦角(0) 内聚力(MPa) 顶板 细砂岩 2564 64.3 0.248 1.9 31 8 泥岩 1973 19.0 0.204 1.32 33 6 细砂岩 2932 78.0 0.266 1.28 32 8 泥岩 1973 19.0 0.204 1.12 33 6 细砂岩 2467 15.0 0.182 0.8 32 7 泥岩 2530 8.69 0.119 0.65 31 3 煤层 2202-3煤层 1380 1.50 0.280 0.15 28 2 底板 泥岩 2520 17.0 0.191 0.58 35.5 7 粉砂岩 2580 50.0 0.159 1.84 33 8 砂质泥岩 2608 17.5 0.147 3.6 35 7 表1. 摩尔—库仑模型模型参数
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user: 3. 计算结果分析 3.1. 煤柱宽度对两帮垂直应力的影响 整理计算数据，并将不同煤柱宽度下巷道两帮最大垂直应力列于表2中。根据表中数据，点绘出掘进期间和回采期间两帮垂直应力随煤柱宽度的变化曲线，如图3所示。 由表2和图2可以看出，掘进和回采期间，不同煤柱宽度下实体煤侧及煤柱侧的最大垂直应力变化规律相同，即实体煤侧的最大垂直应力受煤柱宽度的影响不大，掘进和回采期间实体煤侧的最大垂直应力分别为为17.6~18.4 MPa和22.1~24.2 MPa；煤柱侧的最大垂直应力均随煤柱宽度的增大而增大。 由表2和图2可以看出，掘进期间煤柱宽度为3 m时，煤柱的最大垂直应力最小，为7.29 MPa。煤柱宽度为4~10 m时，较煤柱为3m时的最大垂直应力的增幅为19.34%~144.17%。煤柱为5 m时，煤柱侧的最大垂直应力为11.2 MPa低于初始应力(12.5 MPa)，说明煤柱仍处在卸压状态。当煤柱尺寸为10 m时，煤柱侧的最大垂直应力为18.2 MPa，较实体煤侧的相应值的增幅为4.5%。 由图2可以看出，较掘进期间，回采期间除煤柱侧除了煤柱宽度为3 m时煤柱侧的最大垂直应力略有减小(此时煤柱完全破坏)外，而其他煤柱宽度下的煤柱侧最大垂直应力均增大。 Table 2 The maximum vertical stress of two gang under different width of coa 煤柱宽度/m 掘进期间 回采期间 煤柱侧 实体煤侧 煤柱侧 实体煤侧 3 7.3 17.6 6.9 22.7 4 8.7 17.6 12.7 22.1 5 11.2 17.9 14.5 22.1 6 12.8 17.9 15.3 22.9 7 14.7 18.4 17.6 22.9 8 15.8 18.1 18.3 22.4 9 16.0 18.1 18.3 22.9 10 18.4 17.6 21.1 24.2 表2. 不同煤柱宽度下巷道两帮最大垂直应力 图2. 巷道两帮垂直应力随煤柱宽度变化曲线 3.2. 煤柱宽度对两帮移近量的影响 表3给出了不同煤柱宽度下巷道两帮移近量。并根据表中数据，点绘出掘进期间和回采期间巷道两帮移近量随煤柱宽度的变化曲线，如图4所示。 由表3和图3(a)可以看出，掘进期间，两帮移近量随煤柱宽度的增大先减小后增大，其中，当煤柱宽度为5 m时，两帮移近量最小。这可能是煤柱宽度为5时，煤柱内部应存在一定的弹性区域。图4(a)同时显示，煤柱宽度为5~10 m时两帮移近量变化不大，即：5~7 m区间略有增大，7~10 m区间趋于稳定。 Table 3 The displacement of two gang under different width of coa 煤柱宽度/m 掘进期间 回采期间 3 296.5 601.8 4 255.3 587.2 5 226.5 499.1 6 234.7 609.2 7 263.5 697.2 8 247.1 653.2 9 234.7 601.8 10 234.7 579.8 表3. 不同煤柱宽度下巷道两帮位移 由表3和图3(b)可以看出，回采期间，两帮移近量最小仍出现在煤柱为5 m时，此时煤柱基本处于塑性区域，但还有一定的承载能力，故煤柱仍能保持稳定。当煤柱宽度大于5 m时，煤柱宽度为5~7 m区间两帮移近量增幅明显，7~10 m区间两帮移近量略有减小。 图3. 巷道两帮移近量随煤柱宽度变化曲线 3.3. 煤柱宽度对顶板下沉量的影响 表4给出了不同煤柱宽度下巷道顶板的下沉量。并根据表中数据，点绘出掘进期间和回采期间巷道顶板下沉量随煤柱宽度的变化曲线，如图5所示。 由表4和图4(a)可以看出，掘进期间，巷道顶板下沉量随煤柱宽度的增大先减小后增大，其中，当煤柱宽度为5 m时，顶板下沉量最小，为91.3 mm。之后顶板下沉量随着煤柱宽度的增加而增大，煤柱为10 m时巷道顶板下沉量煤柱为5 m时的增幅为25.96%。需要指出的是，由计算结果看出，掘进期间煤柱侧顶板下沉量大于实体煤侧。 Table 4 The subtraction of roof under different width of coa 煤柱宽度/m 掘进期间 回采期间 3 121.5 499.0 4 99.3 415.6 5 90.4 211.7 6 99.3 310.0 7 100.7 362.9 8 103.7 415.9 9 111.1 446.1 10 115.6 476.3 表4. 不同煤柱宽度下巷道顶板下沉量 由表4和图4(b)可以看出，回采期间巷道顶板的下沉量随煤柱宽度的变化规律与掘进期间类似，即煤柱宽度的增大巷道顶板的下沉量先增大后减小，煤柱为5 m时最小，煤柱为10 m时巷道顶板下沉量较煤柱为5 m时的增幅为13.64%。回采期间，煤柱侧顶板下沉量也是明显大于实体煤侧。 图4. 巷道顶板下沉量随煤柱宽度变化曲线 3.4. 煤柱宽度对底鼓的影响 表5给出了不同煤柱宽度下巷道的底鼓量。并根据表中数据，点绘出掘进期间和回采期间巷道底鼓量随煤柱宽度的变化曲线，如图5所示。由表5和图5(a)可以看出，掘进期间巷道底鼓量随着煤柱的增加先减小后增大，煤柱为5 m时，底鼓量最小，煤柱为7 m和10 m煤柱时，较煤柱为5 m时底鼓量的增幅分别为38%和20%。数值计算结果同时显示，煤柱帮的底鼓量大于实体煤帮。 Table 5 The subtraction of roof under different width of coa 煤柱宽度/m 掘进期间 回采期间 3 333.7 561.3 4 315.2 509.7 5 309.0 361.3 6 377.0 400.0 7 426.4 425.8 8 414.0 445.2 9 407.9 438.7 10 370.8 458.1 表5. 不同煤柱宽度下巷道底鼓量 由表5和图5(b)可以看出，，回采期间随着煤柱的增加，底鼓量也呈现先变小后增大的规律。煤柱宽度为5 m时，底鼓量最小。煤柱宽度为3 m、7 m和10 m时，巷道的底鼓量较煤柱宽度为5 m时的增幅分别为55.4%、17.9%和26.75。 图5. 巷道底鼓量随煤柱宽度变化曲线
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user: 4. 结论 本文利用Flac 3D 数值模拟的方法，针对某深井三软煤层，分析掘进和回采期间，沿空掘巷留设不同宽度护巷煤柱时，围岩的应力和位移分布状况，得到如下主要结论： 1) 掘进期间和回采期间，实体煤侧的最大垂直应力均受煤柱宽度的影响不大，掘进和回采期间实体煤侧的最大垂直应力分别为17.6~18.4 MPa和22.1~24.2 MPa；煤柱侧的最大垂直应力均随煤柱宽度的增大而增大；煤柱为5 m时，煤柱侧的最大垂直应力为11.2 MPa，低于初始应力(12.5 MPa)，处于卸载状态； 2) 掘进期间和回采期间，巷道两帮移近量、巷道顶板下沉量及巷道底鼓量均在煤柱为5 m时最小。 因此，由以上数值计算结果可知，三软沿空掘巷合理煤柱宽度应为5 m。