下組煤底板巖石滲透特性及微觀機理研究.pdf

1、隨著華北煤田淺部煤炭資源開采殆盡，受承壓巖溶含水層威脅的下組煤開采日益增多；為了安全開采下組煤，必須對底板的含、隔水層及其形成機理有充分、深入的認識。本文以下組煤底板巖石為研究對象，依據(jù)傳統(tǒng)地質學結合現(xiàn)代礦物分析技術研究巖性特征，通過室內實驗、相似試驗、理論分析研究下組煤底板巖石的微觀空隙結構特征及其對滲透性的影響，并從微觀角度闡釋巖溶含水層形成機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構

2、連續(xù)變化的巖樣，分析了微觀結構對滲透性的影響，分別得到泥質石灰?guī)r、細砂巖孔喉直徑占孔隙比例與滲透率的關系式，結果表明：不同直徑段孔喉占孔隙比例與巖石的滲透性呈正相關，不同巖石呈現(xiàn)不同的規(guī)律。
　　(2)根據(jù)試驗結果，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)計結果，表明巖石孔喉空間分布并非純粹的隨機變量而是隨機場；并建立了考慮孔喉空間變異性的滲透模型。
　　(3)利用圖像處理技術對巖石鑄體薄片進

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