热液型矿床碎屑岩围岩中渗流机理研究

发布时间：2017-04-05 03:18

  本文关键词：热液型矿床碎屑岩围岩中渗流机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：矿坑涌水量预测是矿山排水方案设计的依据,这直接关系到矿山安全生产。矿山开采过程中,开采活动对坑道围岩裂隙发育往往有着显著影响,进而导致渗流条件变化和矿坑涌水量变化。以安徽省某一热液型矿床碎屑岩围岩为例,在详细分析矿坑涌水影响因素、诱发坑道围岩裂隙发育的应力条件变化的基础上,在设计坑道围岩中采集6组岩样,分别进行了围压为5Mpa、lOMpa,渗压为1Mpa、4Mpa的三轴岩石力学实验,以探讨矿床开采因卸荷作用造成的岩石裂隙再发育过程与程度。研究表明：(1)随着围压的增加,各变形阶段渗透系数都减小,但破坏以后,渗透系数均提高了1-2量级；(2)结合实验室构建的物理模型,明确发生渗流条件改变时的极限水力梯度及其影响因素；渗流发生明显变化的范围主要集中在围岩附近,极限水力梯度的大小与围岩未破坏前及破坏后的渗透率比值及排水量有关；(3)采用间接耦合方法,建立实例中应力场与渗流场耦合的数值模型,阐述了渗流条件的改变以及对涌水量的影响,若不考虑卸荷作用对裂隙率产生的影响,则基于传统的数值计算过程,得出正常矿坑涌水量较考虑渗流条件改变的值偏大,在本应用实例中,偏大约48%。上述矿坑涌水量预测结果,可望预测值更为接近实际,并为矿排水方案设计、矿山水资源综合利用和水环境保护等,提供可靠的依据。
【关键词】：矿坑涌水量 碎屑岩围岩 渗流条件 双层水位
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD742
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-21
• 1.2.1 渗流条件16-18
• 1.2.2 裂隙岩体渗流模型18-19
• 1.2.3 裂隙岩体渗流应力耦合的数学模型19-21
• 1.3 研究内容21-22
• 1.4 研究思路和技术路线22-24
• 第二章 矿区围岩渗流条件分析24-35
• 2.1 矿床充水条件24
• 2.2 充水水源24-25
• 2.2.1 充水通道24-25
• 2.2.2 充水强度25
• 2.3 围岩应力分析25-30
• 2.3.1 圆形巷道的弹性分析25-28
• 2.3.2 围岩应力的弹塑性分析28-30
• 2.4 裂隙岩体渗流场与应力场耦合的基本理论30-35
• 2.4.1 单裂隙渗流与应力的耦合作用30-35
• 第三章 研究区概况35-47
• 3.1 自然地理35
• 3.2 矿区地质条件35-36
• 3.3 矿区水文地质条件36-47
• 3.3.1 矿区主要含(隔)水层36-39
• 3.3.2 矿区主要断裂构造特征39-42
• 3.3.3 含水岩组间的水力联系综合分析42-46
• 3.3.4 地下水补径排条件46-47
• 第四章 三轴岩石力学试验47-58
• 4.1 试验准备47-48
• 4.1.1 试验设备47-48
• 4.1.2 试样制备48
• 4.2 试验方案48-49
• 4.3 试验结果分析49-58
• 4.3.1 三轴压缩试验曲线49-50
• 4.3.2 破坏形式分析50-51
• 4.3.3 渗透性演化规律分析51-58
• 第五章 渗流物理模型实验58-66
• 5.1 模型设计58-60
• 5.1.1 渗流砂槽实验模型58
• 5.1.2 渗透实验模型58-60
• 5.2 实验方案60-63
• 5.2.1 渗透性实验60-61
• 5.2.2 渗流砂槽实验61-63
• 5.3 实验结果与分析63-66
• 第六章 基于渗流场与应力场耦合的数值模型66-87
• 6.1 渗流场与应力场的耦合方程66-68
• 6.1.1 渗流场对应力场的影响机理66
• 6.1.2 应力场对渗流场的影响机理66-67
• 6.1.3 渗流场与应力场的耦合方程67-68
• 6.2 巷道开挖应力模型68-78
• 6.2.1 巷道开挖施工的数值模拟方法68-69
• 6.2.2 三维模型及边界条件69-74
• 6.2.3 模拟结果及分析74-78
• 6.3 渗流计算模型78-87
• 6.3.1 水文地质概念模型78-82
• 6.3.2 数学模型82-83
• 6.3.3 模型识别83-84
• 6.3.4 矿坑涌水量预测84-87
• 第七章 结论与展望87-88
• 7.1 结论87
• 7.2 存在不足与展望87-88
• 参考文献88-91
• 攻读硕士期间发表的论文91

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