【摘要】：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(zhì)學結合現(xiàn)代礦物分析技術研究巖性特征,通過室內(nèi)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(zhì)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(zhì)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,使得巖石均勻等效溶蝕,所以形成蜂窩狀溶洞等。(5)通過室內(nèi)滲透性實驗和抗?jié)B性試驗驗證了不同直徑段孔喉占孔隙比例與滲透率方程式、消壓強度與孔喉直徑關系的準確性;基于消壓強度與孔喉直徑關系方程式,進一步得到碳酸鹽巖隔水性的本質(zhì)原因在于巖石主要以直徑1μm孔喉為主。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD745.2
【圖文】：

博士學位論文.1 巖石巖性測試原理及方法X 射線物相分析法是通過控制衍射線的量、強度大小以及試樣樣品接受面與衍射線置關系等方面，來得出實驗對象的物質(zhì)物相的實驗方法。采用 X 射線物相分析法測試巖樣時，需借助于標準卡片圖庫中的圖片(PDF 或 JPG)，將此圖庫作為比對標準，進行逐一對照，得出本實驗的物相分析結論譜圖。1.1 測試系統(tǒng)及樣品制備本文采用 Y-2000 射線衍射儀進行物相分析。X 射線衍射儀主要由計算機控制處理系X 射線探測器、X 射線發(fā)生器(X 射線管) 、測角儀等組成，如圖 2-1 所示。

博士學位論文.1 巖石巖性測試原理及方法X 射線物相分析法是通過控制衍射線的量、強度大小以及試樣樣品接受面與衍射線置關系等方面，來得出實驗對象的物質(zhì)物相的實驗方法。采用 X 射線物相分析法測試巖樣時，需借助于標準卡片圖庫中的圖片(PDF 或 JPG)，將此圖庫作為比對標準，進行逐一對照，得出本實驗的物相分析結論譜圖。1.1 測試系統(tǒng)及樣品制備本文采用 Y-2000 射線衍射儀進行物相分析。X 射線衍射儀主要由計算機控制處理系X 射線探測器、X 射線發(fā)生器(X 射線管) 、測角儀等組成，如圖 2-1 所示。

波長 10-10m　 K　 K　 K　941 5.6380 5.6084 4.859930 7.1359 7.1073 5.1984051 15.4433 15.4178 13.8045791 16.6175 15.6919 14.8818897 17.9285 17.9026 16.0623604 19.3998 19.3735 17.4358971 22.9361 22.9100 20.702比較大，同時應滿足實驗對象在照射強度、面積和器自身產(chǎn)生射線進入到接收器內(nèi)，干擾實驗的真實，針對于實驗對象的特質(zhì)和實驗期望的結果來進行用 0.15mm、0.3mm 兩種規(guī)格的狹縫，以保證接收

本文編號：2746245