侧限压缩下破碎矸石混合粒径非Darcy流渗透特性

发布时间：2018-06-09 06:56

本文选题：破碎矸石 + 侧限压缩　；参考：《采矿与安全工程学报》2016年04期

【摘要】：房柱式及巷式矸石充填开采中,煤柱与矸石两两相隔,破碎矸石充填体处于侧限压缩状态,破碎矸石的密实程度、孔隙特征及渗透特性对于煤层瓦斯流动及地下水渗流的控制具有重要的价值。基于稳态渗透法及轴向位移控制法,利用一套自制的破碎岩体渗透试验系统,测定了破碎矸石在不同混合粒径下承压过程中的非Darcy流渗透特性,得到渗透特性(渗透率k和非Darcy流β因子)随孔隙率的变化规律。研究表明:1)雷诺数计算及孔压梯度与渗流速度关系曲线说明破碎矸石的渗透特征属于非Darcy流;2)孔隙率随着压缩位移的增加而减小,对于混合粒径试样,较小颗粒充填到较大颗粒的孔隙中,是使岩样的初始孔隙率减小的主要原因;3)在侧限压缩下,大颗粒受挤压破碎是产生0~2.5 mm粒径的原因,而渗流造成细小颗粒质量流失;4)侧限压缩下,渗透率总的趋势减小,而非Darcy流β因子增加,但在压缩过程中,渗透特性的变化趋势受颗粒粒径的影响会出现局部波折,说明破碎矸石的渗透特性与侧限压缩位移、颗粒粒径大小、压缩破碎、排列方式及孔隙结构(通道)有关。
[Abstract]:When the coal pillar is separated from the gangue, the broken gangue filling is in the state of lateral compression, and the density of the broken gangue is high. Pore characteristics and permeability characteristics are of great value to the control of coal seam gas flow and groundwater seepage. Based on the steady-state permeability method and axial displacement control method, the permeability characteristics of non-Darcy flow in the pressure bearing process of broken gangue under different mixed particle sizes were measured by a set of self-made permeability test system for broken rock mass. The variation of permeability (permeability k and non-Darcy flow 尾 factor) with porosity is obtained. The results show that the Reynolds number calculation and the relationship between pore pressure gradient and percolation velocity show that the permeability of broken gangue belongs to non-Darcy flow 2) porosity decreases with the increase of compression displacement. The main reason for the decrease of the initial porosity of rock samples is the filling of smaller particles into the pores of larger particles, which is the main reason for the decrease of the initial porosity of rock samples. (3) under the lateral compression, the large particles are crushed and crushed to cause the size of 0 ~ 2. 5 mm. However, under the lateral limit compression of fine particle mass loss caused by seepage, the overall permeability trend decreases, but the 尾 factor of non-Darcy flow increases. However, during the compression process, the variation trend of permeability characteristics is affected by the particle size. It shows that the permeability characteristics of broken gangue are related to the lateral compression displacement, particle size, compression breakage, arrangement and pore structure (channel).
【作者单位】：中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;江苏师范大学机电工程学院;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2013CB227900) 国家自然科学基金项目(U1261201,51421003)
【分类号】：TD823.7

【参考文献】

相关期刊论文前10条

1 缪协兴;黄艳利;巨峰;茅献彪;郭广礼;张吉雄;;密实充填采煤的岩层移动理论研究[J];中国矿业大学学报;2012年06期

2 缪协兴;;综合机械化固体充填采煤技术研究进展[J];煤炭学报;2012年08期

3 李顺才;陈占清;缪协兴;刘玉;;饱和破碎砂岩随时间变形-渗流特性试验研究[J];采矿与安全工程学报;2011年04期

4 孙希奎;;置换条带开采中充填体强度分析[J];煤炭科学技术;2011年05期

5 徐俊明;张吉雄;黄艳利;巨峰;;充填综采矸石-粉煤灰压实变形特性试验研究及应用[J];采矿与安全工程学报;2011年01期

6 缪协兴;张吉雄;郭广礼;;综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J];煤炭学报;2010年01期

7 缪协兴;钱鸣高;;中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J];采矿与安全工程学报;2009年01期

8 许家林;尤琪;朱卫兵;李兴尚;赖文奇;;条带充填控制开采沉陷的理论研究[J];煤炭学报;2007年02期

9 刘松玉,童立元,邱钰,缪林昌;煤矸石颗粒破碎及其对工程力学特性影响研究[J];岩土工程学报;2005年05期

10 刘松玉,邱钰,童立元,缪林昌;煤矸石的动力特性试验研究[J];东南大学学报(自然科学版);2005年02期

【共引文献】

相关期刊论文前10条

1 王宏业;;浅谈煤矿开采技术的创新与应用[J];科技创新与应用;2016年24期

2 吴晓刚;刘康;葛帅帅;薛凯宏;贺行行;;固体充填材料压实特性及应用[J];煤矿安全;2016年08期

3 杨果林;段君义;宋淮;;片石挡墙支护煤矸石路堤现场试验研究[J];中南大学学报(自然科学版);2016年07期

4 张兆江;张涛;张安兵;赵玉玲;;超高水材料充填条带开采地表沉陷规律研究[J];煤炭工程;2016年07期

5 朱庆伟;姬文斌;孙学阳;;黄土覆岩浅埋深大采高矿区沉陷数值模拟[J];煤矿安全;2016年07期

6 Gao Rui;Zhang Jixiong;Spearing A.J.S.;Li Meng;An Baifu;Hao Deyong;;Research into stope roof control of compound roof by solid backfilling mining[J];International Journal of Mining Science and Technology;2016年04期

7 张邯杰;;液压支架充填夯实机构技术[J];现代工业经济和信息化;2016年13期

8 杨天鸿;师文豪;李顺才;杨鑫;杨斌;;破碎岩体非线性渗流突水机理研究现状及发展趋势[J];煤炭学报;2016年07期

9 张吉雄;缪协兴;张强;张建国;闫浩;;“采选抽充采”集成型煤与瓦斯绿色共采技术研究[J];煤炭学报;2016年07期

10 李猛;张吉雄;巨峰;刘世伟;曹远威;;充填采煤面收作眼围岩变形控制技术研究[J];采矿与安全工程学报;2016年04期

【二级参考文献】

相关期刊论文前10条

1 冯光明;孙春东;王成真;周振;;超高水材料采空区充填方法研究[J];煤炭学报;2010年12期

2 毕锦明;;物料充填开采液压支架的研究[J];煤炭科学技术;2010年11期

3 缪协兴;张吉雄;郭广礼;;综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J];煤炭学报;2010年01期

4 张吉雄;缪协兴;郭广礼;;矸石(固体废物)直接充填采煤技术发展现状[J];采矿与安全工程学报;2009年04期

5 马占国;兰天;潘银光;马继刚;朱发浩;;饱和破碎泥岩蠕变过程中孔隙变化规律的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2009年07期

6 缪协兴;钱鸣高;;中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J];采矿与安全工程学报;2009年01期

7 ;Waste-filling in fully-mechanized coal mining and its application[J];Journal of China University of Mining & Technology;2008年04期

8 赵海军;马凤山;李国庆;丁德民;高建科;卢耀军;;充填法开采引起地表移动、变形和破坏的过程分析与机理研究[J];岩土工程学报;2008年05期

9 李顺才;缪协兴;陈占清;茅献彪;;承压破碎岩石非Darcy渗流的渗透特性试验研究[J];工程力学;2008年04期

10 钱鸣高;缪协兴;许家林;曹胜根;;论科学采矿[J];采矿与安全工程学报;2008年01期

【相似文献】

相关期刊论文前10条

1 丁洲祥;朱合华;蔡永昌;丁文其;;大变形流固耦合理论中Darcy定律的表述方法[J];岩石力学与工程学报;2007年09期

2 孙明贵;黄先伍;李天珍;雷光宇;茅献彪;;石灰岩应力-应变全过程的非Darcy流渗透特性[J];岩石力学与工程学报;2006年03期

3 刘忠玉;纠永志;乐金朝;孙丽云;;基于非Darcy渗流的饱和黏土一维非线性固结分析[J];岩石力学与工程学报;2010年11期

4 四旭飞;唐平;李天珍;黄先伍;;Forchheimer型非Darcy渗流系统的滞后分岔[J];采矿与安全工程学报;2007年02期

5 刘忠玉;孙丽云;乐金朝;马崇武;;基于非Darcy渗流的饱和黏土一维固结理论[J];岩石力学与工程学报;2009年05期

6 刘学利;彭小龙;杜志敏;陈昭晖;;油水两相流Darcy-Stokes模型[J];西南石油大学学报;2007年06期

7 ;Porosity, Dispersivity,and Contaminant Transport in Groundwater[J];Journal of Geoscientific Research in Northeast Asia;2001年02期

8 ;Experimental Study of Seepage Properties of Non-Darcy Flow in Granular Coal Gangues[J];Journal of China University of Mining & Technology(English Edition);2006年02期

9 程宜康,陈占清,缪协兴,茅献彪;峰后砂岩非Darcy流渗透特性的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2004年12期

10 卜万奎;;围压对峰后岩石非Darcy流渗透特性影响的试验研究[J];贵州大学学报(自然科学版);2013年04期