宁东侏罗系煤层顶板粗粒含水砂岩特性研究

发布时间：2018-11-26 13:02

【摘要】：相似模拟实验研究一直是保水开采的主要实验手段之一,其中相似材料与岩石之间力学参数的相似度尤为关键。宁东煤田属于我国典型的生态脆弱矿区,该区域主采煤层为侏罗系煤层,其顶底板广泛分布着成岩程度低且富含黏土矿物的一类特殊砂岩,该层砂岩在采动、吸水-失水动态循环作用下呈现软岩力学特征。选取其中的一类含水砂岩为研究对象,通过分析该含水砂岩岩石成分和结构特征确定其为粗粒泥质长石砂岩,并分析认为其形成于快速堆积的沉积环境;利用X衍射仪定量分析其矿物组分,发现该含水砂岩主要由黏土矿物、石英和长石组成,其中黏土矿物富含蒙脱石、伊蒙混层及绿泥石等吸水易膨胀组分;利用MTS伺服控制试验机研究了该类砂岩三轴抗压强度及渗透特性,发现其具有明显的塑性破坏特征;且饱水含水砂岩渗透率有突变点存在,突变点后渗透率大致恒定直至试件破坏时渗透率增至最大值;进一步研究了含水率对该含水砂岩单轴压缩变形特征的影响规律,发现含水砂岩单轴抗压强度、弹性模量与含水率负线性相关。
[Abstract]:Similarity simulation experiment is always one of the main experimental methods of water conservation mining, in which the similarity of mechanical parameters between similar materials and rock is particularly important. Ningdong coalfield is a typical ecologically fragile mining area in China. The main mining seam in this area is Jurassic coal seam, and its roof and floor are widely distributed with a special type of sandstone with low diagenesis and rich in clay minerals. The dynamic cycle of water absorption and loss of water shows the mechanical characteristics of soft rock. A kind of water-bearing sandstone is selected as the research object, which is determined to be coarse argillaceous feldspathic sandstone by analyzing the rock composition and structural characteristics of the water-bearing sandstone, and it is considered that it was formed in the sedimentary environment of rapid accumulation. It is found that the water-bearing sandstone is mainly composed of clay minerals, quartz and feldspar, among which clay minerals are rich in montmorillonite, eumonites and chlorite. The triaxial compressive strength and permeability characteristics of this kind of sandstone are studied by using MTS servo control tester, and it is found that it has obvious plastic failure characteristics. Moreover, the permeability of saturated water-cut sandstone has a sudden change point, the permeability after the abrupt point is approximately constant until the specimen is destroyed, the permeability increases to the maximum value. The effect of water content on the uniaxial compression deformation of the water-bearing sandstone is further studied. It is found that the uniaxial compressive strength and elastic modulus of the water-bearing sandstone are negatively correlated with the moisture content.
【作者单位】：中国矿业大学矿业工程学院;中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51674248,51304208) 江苏高校优势学科建设工程资助项目
【分类号】：TD82

【参考文献】

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1 顾大钊;;煤矿地下水库理论框架和技术体系[J];煤炭学报;2015年02期

2 张东升;刘洪林;范钢伟;;新疆伊犁矿区保水开采内涵及其应用研究展望[J];新疆大学学报(自然科学版);2013年01期

3 姚强岭;李学华;陈庆峰;;含水砂岩顶板巷道失稳破坏特征及分类研究[J];中国矿业大学学报;2013年01期

4 范钢伟;张东升;马立强;;神东矿区浅埋煤层开采覆岩移动与裂隙分布特征[J];中国矿业大学学报;2011年02期

5 姚强岭;李学华;瞿群迪;;富水煤层巷道顶板失稳机理与围岩控制技术[J];煤炭学报;2011年01期

6 黄庆享;张文忠;侯志成;;固液耦合试验隔水层相似材料的研究[J];岩石力学与工程学报;2010年S1期

7 黄庆享;;浅埋煤层保水开采隔水层稳定性的模拟研究[J];岩石力学与工程学报;2009年05期

8 马立强;张东升;刘玉德;王安;赵永峰;郑铜镖;;薄基岩浅埋煤层保水开采技术研究[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2008年01期

9 缪协兴;浦海;白海波;;隔水关键层原理及其在保水采煤中的应用研究[J];中国矿业大学学报;2008年01期

10 缪协兴;陈荣华;白海波;;保水开采隔水关键层的基本概念及力学分析[J];煤炭学报;2007年06期

【共引文献】

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2 姚强岭;陈田;李学华;王傲;;宁东侏罗系煤层顶板粗粒含水砂岩特性研究[J];煤炭学报;2017年01期

3 孙亚军;张梦飞;高尚;徐智敏;邵飞燕;姜素;;典型高强度开采矿区保水采煤关键技术与实践[J];煤炭学报;2017年01期

4 蒋泽泉;雷少毅;曹虎生;郭亮亮;张金柱;乔晓英;;沙漠产流区工作面过沟开采保水技术[J];煤炭学报;2017年01期

5 吕广罗;田刚军;张勇;吕品田;陈永波;师修昌;;巨厚砂砾岩含水层下特厚煤层保水开采分区及实践[J];煤炭学报;2017年01期

6 李涛;王苏健;韩磊;高颖;;生态脆弱矿区松散含水层下采煤保护土层合理厚度[J];煤炭学报;2017年01期

7 郭文兵;杨达明;谭毅;白二虎;;薄基岩厚松散层下充填保水开采安全性分析[J];煤炭学报;2017年01期

8 浦海;倪宏阳;肖成;;基于格子Boltzmann理论的弱胶结裂隙岩体水沙两相流特性[J];煤炭学报;2017年01期

9 来兴平;崔峰;曹建涛;吕兆海;康延雷;;三软煤层综放工作面覆岩垮落及裂隙导水特征分析[J];煤炭学报;2017年01期

10 张玉江;冯国瑞;戚庭野;康立勋;LUO Yi;章敏;闫永敢;;保水开采相似模拟高精度位移测量方法研究[J];煤炭学报;2017年01期

【二级参考文献】

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1 顾大钊;;能源“金三角”煤炭现代开采水资源及地表生态保护技术[J];中国工程科学;2013年04期

2 顾大钊;张建民;;西部矿区现代煤炭开采对地下水赋存环境的影响[J];煤炭科学技术;2012年12期

3 王连国;王占盛;黄继辉;周冬磊;;薄基岩厚风积沙浅埋煤层导水裂隙带高度预计[J];采矿与安全工程学报;2012年05期

4 胡小娟;李文平;曹丁涛;刘满才;;综采导水裂隙带多因素影响指标研究与高度预计[J];煤炭学报;2012年04期

5 许家林;朱卫兵;王晓振;;基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法[J];煤炭学报;2012年05期

6 范钢伟;张东升;马立强;;神东矿区浅埋煤层开采覆岩移动与裂隙分布特征[J];中国矿业大学学报;2011年02期

7 黄庆享;;浅埋煤层覆岩隔水性与保水开采分类[J];岩石力学与工程学报;2010年S2期

8 钱鸣高;;煤炭的科学开采[J];煤炭学报;2010年04期

9 康红普;王金华;高富强;;掘进工作面围岩应力分布特征及其与支护的关系[J];煤炭学报;2009年12期

10 白海波;缪协兴;;水资源保护性采煤的研究进展与面临的问题[J];采矿与安全工程学报;2009年03期

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6 闫德忠;陈毅东;刘维杰;;大采高综放工作面应力分布相似模拟研究[J];煤炭工程;2010年12期

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8 余海龙，谭学术，李通林，姜德义;岩盐溶腔稳定性的相似模拟设计原则和依据[J];西安矿业学院学报;1994年04期

9 王国元;胡光伟;王宏;杨建平;;山不拉煤矿3202工作面矿压相似模拟[J];煤炭科技;2013年02期

10 肖江,蒋新军,陈建强;立体相似模拟实验判断老顶来压的新方法[J];矿山压力与顶板管理;2002年04期