本文關(guān)鍵詞：巖漿侵入體熱作用對礦井地溫場的影響研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國是煤炭資源大國,隨著開采深度的不斷延伸,礦井的熱害問題日益突出,嚴(yán)重影響煤礦的安全開采。安徽淮南部分礦區(qū)存在高溫異常區(qū),尤其是潘三礦煤礦,具有煤層埋藏深、地溫地壓高、熱害范圍大的特點(diǎn)。隨著開采深度的增加,原巖溫度不斷升高,采掘工作面的高溫?zé)岷θ找嫱怀?嚴(yán)重威脅了礦井的安全生產(chǎn)。 影響礦井地溫分布的因素有很多,包括井田內(nèi)的斷層、褶曲、地下水活動、松散層厚度以及巖漿侵入等。但是針對巖漿侵入對礦井地溫分布影響的系統(tǒng)研究成果還較少。因此本文以潘三礦為例,在對潘三礦的地溫分布特征及地溫異常,并且對潘三礦巖漿巖的分布規(guī)律、侵入形式、侵入年代,巖性和化學(xué)成分等進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上,采用解析解理論分析以及ANSYS數(shù)值模擬等手段,分析研究了巖漿侵入及其熱作用對圍巖溫度場的影響。通過本文研究,得出以下結(jié)論： (1)潘三礦內(nèi)大部分區(qū)域的地溫梯度都超過了3.0℃/hm,屬于地溫正異常,溫度場呈較高狀態(tài)。潘三礦井田內(nèi)溫度由井田東北角的淺部向西南方向的深部,隨著煤層向深處的延伸而逐漸增加。而且其一級熱害區(qū)和二級熱害區(qū)分界面深度分別為530m及850m,礦區(qū)熱害較嚴(yán)重。 (2)在潘三礦井田巖漿巖分布廣泛,受到巖漿侵蝕而產(chǎn)生變質(zhì)作用的最高層位在8煤,至上而下巖漿的侵入范圍逐漸變大。其侵入年齡為118Ma,位于第三次燕山期晚期活動侵入。主要順煤層和斷層破碎帶侵入煤系地層,以巖床為主,其巖性為正長煌斑巖、正長斑巖等。 (3)理論分析和數(shù)值分析表明,當(dāng)高溫的巖漿侵入圍巖之后,導(dǎo)致了熱的極不平衡,侵入體所釋放的熱急速的向四周傳遞,致使圍巖溫度增加,形成一定的溫度場。與巖漿侵入體直接接觸部分的圍巖溫度較高,隨著與侵入體距離的遠(yuǎn)離,溫度將逐漸降低,形成了一個以侵入體為中心的溫度場。 在巖漿侵入圍巖的前期,溫度迅速下降,后期溫度下降的速率明顯降低。當(dāng)巖漿侵入時間達(dá)到數(shù)十萬年以后,圍巖溫度將恢復(fù)到初始溫度,巖漿高溫侵入體對圍巖的溫度將沒有影響。另外,巖漿侵入前期對圍巖溫度的影響受多種因素的控制,如侵入體初始溫度、侵入體形態(tài)、侵入后持續(xù)時間、侵入體厚度以及松散層厚度等。但綜合以上研究表明,各因素對溫度場的影響均只表現(xiàn)在巖漿侵入后短時間內(nèi)的降溫過程,當(dāng)侵入后的年限足夠長,這些因素對溫度場分布特征的影響都將消失。 (4)根據(jù)鉆孔及地溫資料分析得出,潘三礦地溫異常區(qū)域與巖漿侵入?yún)^(qū)域范圍并不一致,二者之間并沒有明顯的相關(guān)性。同時,理論分析與數(shù)值分析結(jié)果表明,經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代,巖漿侵入體本身熱作用對礦井現(xiàn)今地溫場的影響都將消失。而且,對研究區(qū)內(nèi)巖漿巖巖樣的U、Th、40K及熱導(dǎo)率的測試表明,研究區(qū)內(nèi)巖漿巖的U、Th、40K含量很低,熱導(dǎo)率為3.0W/(m.K),二者均接近圍巖,故研究區(qū)內(nèi)巖漿侵入體的放射性生熱及對圍巖熱導(dǎo)率的改變對圍巖溫度場的影響很小。根據(jù)以上三者的綜合分析并結(jié)合潘三礦巖漿的侵入年代進(jìn)一步得出,潘三礦燕山晚期的巖漿侵入體對礦井現(xiàn)今地溫場沒有影響。
【關(guān)鍵詞】：潘三礦 地溫場 巖漿侵入體 熱作用 解析解 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD727
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-23
• 1.1 研究意義15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 巖漿侵入方式15-16
• 1.2.2 煤層巖漿侵入范圍的確定16-17
• 1.2.3 巖漿侵入年代的確定17-18
• 1.2.4 巖漿侵入體對圍巖溫度場影響的研究18-19
• 1.3 本文研究內(nèi)容及方法19-21
• 1.3.1 研究內(nèi)容19-20
• 1.3.2 研究方法20
• 1.3.3 主要測試與試驗(yàn)內(nèi)容20-21
• 1.4 論文工作概況及工作量21-23
• 2 研究區(qū)地質(zhì)概況23-33
• 2.1 礦區(qū)位置及自然地理?xiàng)l件23-24
• 2.2 礦區(qū)地層及煤層24-27
• 2.2.1 地層24-25
• 2.2.2 煤層25-27
• 2.3 礦井區(qū)域構(gòu)造及井田構(gòu)造27-31
• 2.3.1 區(qū)域構(gòu)造27-28
• 2.3.2 礦井構(gòu)造28-31
• 2.4 區(qū)域水文地質(zhì)及礦井水文地質(zhì)條件31-33
• 2.4.1 區(qū)域水文地質(zhì)31
• 2.4.2 礦井水文地質(zhì)條件31-33
• 3 潘三礦地溫分布特征及地溫區(qū)劃33-47
• 3.1 地溫擬合33-36
• 3.1.1 地溫擬合公式33
• 3.1.2 地溫數(shù)值擬合研究33-34
• 3.1.3 擬合方程的檢驗(yàn)34-36
• 3.2 潘三礦地溫梯度變化規(guī)律36-39
• 3.2.1 地溫梯度概念36-37
• 3.2.2 井田主采煤層的地溫梯度變化特征37-39
• 3.3 潘三礦地溫變化規(guī)律及區(qū)劃研究39-44
• 3.3.1 井田主采煤層的溫度變化特征39-40
• 3.3.2 同一水平深度的地溫分布規(guī)律40-42
• 3.3.3 井田主采煤層地溫區(qū)劃42-44
• 3.4 小結(jié)44-47
• 4 潘三礦巖漿巖分布特征及侵入年代的確定47-57
• 4.1 巖漿巖發(fā)育及分布47-52
• 4.2 巖漿侵入年代52-53
• 4.3 巖漿巖巖性及侵入形式53-54
• 4.4 小結(jié)54-57
• 5 巖漿侵入體熱作用對礦井地溫場影響的解析解57-75
• 5.1 參數(shù)測試57-67
• 5.1.1 熱導(dǎo)率測試57-63
• 5.1.2 比熱容測試63-65
• 5.1.3 密度測試65-67
• 5.2 礦區(qū)巖石放射性生熱率測定與評價67-70
• 5.2.1 概述67-68
• 5.2.2 放射性生熱率測定結(jié)果及分析68-69
• 5.2.3 放射性元素衰變產(chǎn)生的熱效應(yīng)69-70
• 5.3 模型的建立70
• 5.4 模型的求解70-71
• 5.5 巖漿侵入冷卻過程巖漿-圍巖溫度場分布特征71-74
• 5.6 小結(jié)74-75
• 6 巖漿侵入體熱作用對礦井地溫場影響的數(shù)值模擬75-91
• 6.1 ANSYS簡介75
• 6.2 ANSYS熱分析75-76
• 6.2.1 熱分析的特點(diǎn)75-76
• 6.2.2 熱分析的基本過程76
• 6.3 ANSYS瞬態(tài)熱分析76-79
• 6.4 巖漿侵入圍巖溫度場特征數(shù)值模擬79-88
• 6.4.1 模型的建立79-83
• 6.4.2 巖漿侵入對礦井地溫場影響的模擬研究83-88
• 6.5 小結(jié)88-91
• 7 結(jié)論及不足之處91-93
• 7.1 結(jié)論91-92
• 7.2 不足92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 致謝97-99
• 作者簡介99-101
• 附錄1 解析解的詳細(xì)求解過程101-104

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭常青;徐正順;王璞s，

本文編號：412882