下組煤底板巖石滲透特性及微觀機(jī)理研究.pdf

1、隨著華北煤田淺部煤炭資源開(kāi)采殆盡，受承壓巖溶含水層威脅的下組煤開(kāi)采日益增多；為了安全開(kāi)采下組煤，必須對(duì)底板的含、隔水層及其形成機(jī)理有充分、深入的認(rèn)識(shí)。本文以下組煤底板巖石為研究對(duì)象，依據(jù)傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)結(jié)合現(xiàn)代礦物分析技術(shù)研究巖性特征，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、相似試驗(yàn)、理論分析研究下組煤底板巖石的微觀空隙結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)滲透性的影響，并從微觀角度闡釋巖溶含水層形成機(jī)理和以及碳酸鹽巖隔水特性，取得如下創(chuàng)新成果：
　　(1)利用壓力溶蝕方法制備微觀結(jié)構(gòu)

2、連續(xù)變化的巖樣，分析了微觀結(jié)構(gòu)對(duì)滲透性的影響，分別得到泥質(zhì)石灰?guī)r、細(xì)砂巖孔喉直徑占孔隙比例與滲透率的關(guān)系式，結(jié)果表明：不同直徑段孔喉占孔隙比例與巖石的滲透性呈正相關(guān)，不同巖石呈現(xiàn)不同的規(guī)律。
　　(2)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，建立了不同直徑段孔喉占孔隙比例與滲透率的方程式；基于鑄體薄片的孔喉數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果，表明巖石孔喉空間分布并非純粹的隨機(jī)變量而是隨機(jī)場(chǎng)；并建立了考慮孔喉空間變異性的滲透模型。
　　(3)利用圖像處理技術(shù)對(duì)巖石鑄體薄片進(jìn)

3、行閥值分析，得到微觀實(shí)體滲透物理模型，通過(guò)Comsol有限元模擬分析了孔喉直徑、滲透壓力梯度對(duì)巖石微觀滲透的影響，結(jié)果表明：消壓強(qiáng)度與孔喉直徑呈現(xiàn)冪函數(shù)關(guān)系。
　　(4)巖石成分的可溶性強(qiáng)弱控制溶蝕速率，微觀結(jié)構(gòu)控制巖石溶蝕后的形態(tài)；石灰?guī)r成分上的可溶性強(qiáng)、滲透性弱和微觀孔隙結(jié)構(gòu)中孔喉分布的不連續(xù)不均一是造成溶蝕集中力強(qiáng)的本質(zhì)原因，也是石灰?guī)r發(fā)育成強(qiáng)巖溶含水層的主要原因，白云巖成分上可溶性相對(duì)較差，微觀孔隙結(jié)構(gòu)中孔喉連續(xù)均勻分布，