【摘要】：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)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)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,使得巖石均勻等效溶蝕,所以形成蜂窩狀溶洞等。(5)通過(guò)室內(nèi)滲透性實(shí)驗(yàn)和抗?jié)B性試驗(yàn)驗(yàn)證了不同直徑段孔喉占孔隙比例與滲透率方程式、消壓強(qiáng)度與孔喉直徑關(guān)系的準(zhǔn)確性;基于消壓強(qiáng)度與孔喉直徑關(guān)系方程式,進(jìn)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(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD745.2
【圖文】：

博士學(xué)位論文.1 巖石巖性測(cè)試原理及方法X 射線物相分析法是通過(guò)控制衍射線的量、強(qiáng)度大小以及試樣樣品接受面與衍射線置關(guān)系等方面，來(lái)得出實(shí)驗(yàn)對(duì)象的物質(zhì)物相的實(shí)驗(yàn)方法。采用 X 射線物相分析法測(cè)試巖樣時(shí)，需借助于標(biāo)準(zhǔn)卡片圖庫(kù)中的圖片(PDF 或 JPG)，將此圖庫(kù)作為比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行逐一對(duì)照，得出本實(shí)驗(yàn)的物相分析結(jié)論譜圖。1.1 測(cè)試系統(tǒng)及樣品制備本文采用 Y-2000 射線衍射儀進(jìn)行物相分析。X 射線衍射儀主要由計(jì)算機(jī)控制處理系X 射線探測(cè)器、X 射線發(fā)生器(X 射線管) 、測(cè)角儀等組成，如圖 2-1 所示。

博士學(xué)位論文.1 巖石巖性測(cè)試原理及方法X 射線物相分析法是通過(guò)控制衍射線的量、強(qiáng)度大小以及試樣樣品接受面與衍射線置關(guān)系等方面，來(lái)得出實(shí)驗(yàn)對(duì)象的物質(zhì)物相的實(shí)驗(yàn)方法。采用 X 射線物相分析法測(cè)試巖樣時(shí)，需借助于標(biāo)準(zhǔn)卡片圖庫(kù)中的圖片(PDF 或 JPG)，將此圖庫(kù)作為比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行逐一對(duì)照，得出本實(shí)驗(yàn)的物相分析結(jié)論譜圖。1.1 測(cè)試系統(tǒng)及樣品制備本文采用 Y-2000 射線衍射儀進(jìn)行物相分析。X 射線衍射儀主要由計(jì)算機(jī)控制處理系X 射線探測(cè)器、X 射線發(fā)生器(X 射線管) 、測(cè)角儀等組成，如圖 2-1 所示。

波長(zhǎng) 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(shí)應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)象在照射強(qiáng)度、面積和器自身產(chǎn)生射線進(jìn)入到接收器內(nèi)，干擾實(shí)驗(yàn)的真實(shí)，針對(duì)于實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特質(zhì)和實(shí)驗(yàn)期望的結(jié)果來(lái)進(jìn)行用 0.15mm、0.3mm 兩種規(guī)格的狹縫，以保證接收

本文編號(hào)：2746245