研究区平均海拔在4000m以上,近地表为季节性冻土层,其速度具有时变特点,随气温升高,冻土层融化,速度变低,反之速度升高,冻土层与永久冻土层之间存在溶蚀缝洞或者渗流层。从地质露头可以看出,近地表地层倾角比较陡,高寒、缺氧的自然环境,冻土固化的山前砾石堆积地表,复杂的地质结构,给地震勘探带来极大困难。本文针对研究区特点,结合高原冻土二维地震勘探实例,分析了该类地区地震勘探工程的主要难点,阐述了在资料采集、处理及解释中应采取的技术方法。文章在研究区获得了高品质的地震资料,为今后类似地区的地震勘探及其他物探方法奠定了基础。

为分析露天煤矿矿坑回填对冻土恢复的影响,采用数值模拟方法,对一定初始温度条件和不同边界条件下露天开挖回填后的冻土恢复进行预测分析。分析结果表明:填土温度对回填后冻土恢复有很大的影响,当填土温度由+2.0℃降低为-2.0℃时,冻土的恢复速率明显加快,厚度明显增大;当填土表面温度为正温时,坑底内的冻土恢复较难;当填土表面温度为负温时,坑底内的冻土恢复速率以及冻土厚度均比正温时更快更厚;随着天然地表温度的降低,冻土恢复速率与冻土厚度也逐渐加快增厚。因而,应尽量选择冷季,并对回填土体作降温处理后再进行回填,以保证冻土快速恢复并保持稳定,这样更有利于矿区的生态环境恢复。

木里煤田属高寒缺氧地区,冻土(岩)层在钻进中遇热融解、融化,从而使孔内出现大范围的坍塌,造成卡钻、埋钻事故频发,给钻探施工及岩煤心采取带来很大的困难。从钻孔结构设计、钻具选择、低温冲洗液配置等方面进行深入研究,总结出来了一套适用于木里煤田永久冻土地层的钻探技术。应用表明,该项技术将钻月效率从2004年的224m,提高到2006年的424.5m,效果显著。

冻土区矿产资源的开发,对多年冻土的影响速度快、范围广、最直接,是其他人为活动无法比拟的。特别是煤矿开采,它对多年冻土影响剧烈,使得煤矿区冻土环境更加脆弱。青海木里煤田矿区处于青藏高原阿尔金山—祁连山高寒带山地多年冻土区,是大通河上游水源涵养生态功能区,冻土生态环境较为敏感。在分析青海木里煤田矿区多年冻土分布状况与特征的基础上,从多年冻土变化和多年冻土区自然环境变化两个方面,探讨了煤矿开采过程中的冻土环境问题,并提出避免和减缓煤矿开采对冻土环境造成影响的建议与对策,以期为寒区资源合理开发利用保护提供科学依据。

综合应用有机地球化学方法和有机岩石学方法,开展青海省祁连山冻土区木里煤田煤层瓦斯气样与天然气水合物实物样品气体实测数据的对比分析,揭示了二者的可比性和相似性。结合烃源岩评价和地质条件分析,探讨了木里煤田天然气水合物烃类气体来源,认为本区产出的天然气水合物属于偏煤型气的混合气成因,侏罗纪煤系煤层、炭质泥岩和油页岩是主要的烃源岩,石炭系暗色泥灰岩、下二叠统暗色灰岩、上三叠统暗色泥岩等为次要烃源岩。青藏高原多年冻土带找矿方向应集中于中等变质阶段(凝析气-湿气带)的煤系分布区,木里煤田西段、青海南部乌丽含煤带、西藏北部土门含煤带等地区是优选靶区。

利用木里煤田聚乎更矿区四井田、哆嗦公马和雪霍立三个矿区53个孔的测井资料对该煤田季节冻土(岩)、多年冻土(岩)厚度、底(顶)界深度及分布特征进行研究,确定了季节冻土(岩)、多年冻土(岩)在井温曲线上的2种形态:"U"型及"L"型,并对其影响测井解释精度的因素进行了分析。根据简易井孔测温解释成果,绘制了3个区的多年冻土(岩)层等厚度三维图,总面积达72.54k㎡。三个研究区多年冻土(岩)厚度三维示意图显示,多年冻土(岩)在这3个井田内均有分布,在空间上呈连续似层状分布,但厚度变化较大。

研究表明冻土的电阻率为非冻土的3倍,常规测井参数可用于冻土层的综合解释,而井温曲线的"U"字型与"L"字型不但可以划分不同性质的冻土层,而且能够准确的解释其冻土厚度。通过分析聚乎更、江仓、热水三个矿区的30个测温孔,发现其井田北部和南部区域,多年冻土层均有增厚的趋势,底界从北到南逐渐加深。对江仓矿区的长期观测及矿井开拓,验证了多年冻土层的总体变化范围与所获测井成果基本一致。根据对木里煤田冻土的研究,发现测井解释的多年冻土层厚度一般小于其真厚度,而季节性冻土层的解释厚度要大于其真实厚度。

为了评价青海木里煤田冻土环境,在分析了煤矿开采与冻土环境相互作用的基础上,建立了由冻土热稳定性、冻土冻融侵蚀敏感性和冻土生态脆弱性这三个子系统组成的木里煤田冻土环境评价指标体系,采用层次分析法(AHP法)计算了因子权重,利用文献和野外考察资料,通过权重和评价指标分级标准加权计算建立了评价等级标准并对木里煤田冻土环境进行了综合评价.结果表明:木里煤田冻土环境质量为一般状态,冻土退化现象已经明显,冻融侵蚀现象已经出现,冻土生态环境受到影响,冻土环境已经受到干扰;评价结果客观、准确,与实际相符;AHP法应用于冻土环境评价是科学的,有效的,具有一定的推广和实用价值.