塔河地区及周边古生界碎屑岩储层特征

塔河地区下石炭统卡拉沙依组地层砂岩,其岩类较杂,按粒度分类从粉砂岩至细砾岩,按成分分类从长石砂岩类砂岩至岩屑砂岩类砂岩、石英砂岩类砂岩,并且物性条件较差。下石炭统巴楚组砂质岩其粒度较细基本为粉至细粒砂岩,含灰质较重,并且物性条件差。上泥盆统东河塘组砂质岩基本为成份成熟度高的细粒石英砂岩,并且物性条件中等。下志留统塔塔埃尔塔格组砂质岩为粉砂岩、细粒岩屑石英砂岩,物性条件较差。志留系下统柯坪塔格组砂质岩为粉砂岩,细、中粒岩屑石英砂岩,其中细、中粒砂岩普片不同程度含沥青质,其物性条件差至中等。     

砂岩单轴加载破坏能量演化规律研究

为了研究岩石破坏过程中能量的演化规律,从而描述其失稳破坏,更好地进行安全工程稳定性评价,对粉砂岩、粗砂岩、细砂岩等3种常见砂岩分别进行了一次性单轴压缩破坏实验和单轴分级加卸载破坏实验,分析了其破坏特征及能量演化规律,得出以下结论:(1)随着砂岩强度增加(粉砂岩、粗砂岩与细砂岩),砂岩破坏形态转变形式为"剪切张拉破坏→劈裂破坏→弹射破坏",并且砂岩破碎后的碎块尺度越大;(2)随着卸载点的升高,3种常见砂岩耗散能占总能的比例先降低后升高,三者耗散能占比差距越来越小,最终趋于一致,并且耗散能占比均是粉砂岩粗砂岩细砂岩;(3)砂岩的轴向应力达到峰值应力的90.4%～93.8%时,系统进入分岔区,预示着砂岩即将发生破坏;当其轴向应力达到峰值应力的96.7%～98.5%时,系统进入混沌区,砂岩已经处于失稳状态。     

深部煤层顶板砂岩的人工制岩模拟研究

为了研究人工砂岩与深部煤层顶板砂岩的力学性质及微细观结构的异同,对不同材料配比的人工砂岩与平煤十二矿深部顶板砂岩进行声波波速测量、单轴压缩、覆压渗透、CT扫描、高压压汞等试验,得到其力学与孔隙结构性质。试验结果表明:人工砂岩弹性模量与石英砂占比及粒径大小正相关,人工砂岩的骨料及孔隙结构分布均匀,孔隙度和渗透率均与所含黏土质量分数负相关;顶板砂岩的弹性模量介于大粒与粗粒人工砂岩之间,岩体密度分布离散性较明显,渗透率及孔隙半径分布比人工砂岩小1~2个数量级;人工砂岩能够在力学性质上较好地模拟深部顶板砂岩,而在孔隙结构上与深部顶板砂岩具有较大差异。     

西南两种常见砂岩的水理性质差异性研究

以云南昭通常见的青灰色和紫红色砂岩为对象,进行水理性质的差异性研究。通过对两种砂岩进行水岩作用、崩解、荧光、X光衍射、扫描电镜等实验,得出了两种砂岩由于微观结构和成分等方面的不同而表现出的水岩作用的差异性。实验结果表明:两种砂岩在自来水中的液溶解性总固体(TDS)含量随时间的变化可分为三个阶段。由于两种砂岩溶解度和微观裂隙对溶液中可溶性物质吸附性的差异,导致青灰色砂岩初始下降速度比紫红色砂岩偏大;紫红色砂岩的耐崩解性略强于青灰色砂岩;紫红色砂岩的微观致密程度高于青灰色砂岩。研究结果有利于加深对西南地区砂岩差异风化的认识,可为相关的地质灾害防治提供地质依据。     

井筒地面预注浆

一、地质水文概况鲍店矿井主井第四系表土层厚146.5米,上侏罗统红色砂岩(红层)从146.5米到330米;付井第四系表土层厚145.5米,上侏罗统红色砂岩从145.5米到302米。上侏罗统红色砂岩主要由细砂岩、中砂岩、粗砂岩,以及细砂岩泥岩互层和粉砂岩泥岩互层所组成。层理分明,裂隙发育;泥质胶结,胶结性差,     

神东矿区弱胶结砂岩的力学及声发射特征研究

为了研究神东矿区弱胶结岩石的力学及声发射特征,以覆岩中最常见的3组弱胶结砂岩和3组常规砂岩为研究对象,运用RMT-150C力学实验系统和声发射实验系统对这6组砂岩进行了实验,运用X衍射射线仪和环境扫描电镜进行成分和微观结构分析。试验结果表明:弱胶结砂岩的抗压强度和弹性模量非常低,常规砂岩抗压强度和弹性模量分别为其16.5倍和21.3倍,但是弱胶结砂岩的峰值应变比常规砂岩的要大,是其1.6倍;弱胶结砂岩会出现声发射峰值计数,但是相对全过程中的声发射计数差别不大;弱胶结砂岩的声发射峰值计数一般不会出现在塑性变形破坏阶段,但是常规砂岩的峰值计数大多数出现在塑性变形破坏阶段;弱胶结砂岩中的骨架颗粒为石英和长石,其含量一般在总质量的75%以上,但是常规砂岩的含量一般在70%以下;弱胶结砂岩中的胶结物含量很低,一般在21%左右,但是常规砂岩一般在41%左右。由于弱胶结砂岩的胶结物含量少、胶结程度低、孔隙大、结构比较松散,造成弱胶结砂岩的抗压和抗变形能力非常低,因此,抗压强度和弹性模量非常低,变形非常大。     

动荷载下峰后破裂砂岩能量耗散特征研究

采用霍普金森压杆(SHPB)实验装置对经静态压缩制备的峰后破裂砂岩进行单轴冲击试验。基于SHPB试验能量理论,研究峰后破裂砂岩在动态破坏过程中的能量耗散特征,并与完整砂岩进行对比分析。研究结果表明:动荷载作用下峰后破裂砂岩单位体积吸收能与入射能呈线性关系,且峰后破裂砂岩单位体积吸收能对入射能的敏感性低于完整砂岩;峰后破裂砂岩的破坏形态与试样吸收能量的大小相关,且存在一个吸收能量值使得峰后破裂砂岩和完整砂岩破坏程度的相对性发生改变。     

泥质含量对砂岩力学性质及其破坏特征的影响规律研究

岩石强度是影响煤层顶板稳定性及支护方式选择的重要因素之一。为研究泥质含量对顶板砂岩力学特性及其破坏特征的影响规律,通过岛津AG-X250电子万能试验机进行了3种含泥质不等量砂岩单轴压缩试验和巴西劈裂试验。试验结果表明:泥质的存在会弱化砂岩的强度,其中含少量、大量泥质的砂岩,其单轴抗压强度较不含泥质砂岩分别折减了22%和4%,抗拉强度分别折减了47%和45%,抗压及抗拉强度折减范围并不同步;计算统计了3种砂岩初始弹性模量E_i与切线弹性模量E_t的比值θ,发现含少量泥质的砂岩θ值最大,表明其内部裂隙发育较好;对3种砂岩的破坏模式进行分析,发现不含泥质砂岩为剪切破坏,含泥质砂岩为纵向劈裂破坏且含少量泥质砂岩破裂面倾角更小。     

干燥和饱水状态下砂岩力学特性试验

为研究饱水对岩石力学特性的影响,以干燥砂岩和饱水砂岩为研究对象,利用MTS815多功能岩石力学系统,对其进行10,20,30 MPa围压作用下的三轴压缩试验,得到干燥砂岩和饱水砂岩的偏应力-应变曲线和破坏形态,基于库伦准则,分析2种状态下砂岩的强度特征和变形特性.结果表明:随着围压的增大,干燥砂岩和饱水砂岩的峰值偏应力...     

平庄西露天矿工作帮砂岩地层液化的分析

在平庄西露天煤矿工作帮第三系地层中的砂岩大三轴试验中,发现砂岩液化现象,所得砂岩抗剪强度与滑坡反分析结果相近,据此提出砂岩可能部分液化的课题。通过对工作帮第三系地层滑坡的分析,对地下水、爆破震动、砂岩的颗粒成分、相对密度、先期应变条件等因素分析,确定工作帮砂岩存在液化现象。     

湘中地区涟源凹陷煤系砂岩储层物性特征

采用地质调查及实验测试等手段,应用煤系气地质学理论,以湘中地区涟源凹陷煤系砂岩为对象,对其储层物性特征进行了系统研究,结果显示:研究区煤系砂岩储层类型较为相似,以岩屑石英砂岩和长石石英砂岩为主;煤系砂岩储层孔隙度均较低,具有低孔低渗物性特点;煤系砂岩储层分选性相对较好,喉道分布较为均匀,主要为小孔-微喉组合的孔隙型储层,储集层发育较为致密,属于致密砂岩储层.     

非常规天然气——致密气

致密气是指渗透率小于0.1md的砂岩地层天然气。致密含气砂岩的概念最早现于美国。20世纪70年代,美国联邦能源管理委员会将致密含气砂岩定义为空气渗透率小于0.1×10fm的砂岩。Stephen A.Holditeh认为致密含气砂岩是一种不经过大型改造措     

基于层次分析法的煤层顶板砂岩富水性分析

顶板砂岩富水性分析是顶板砂岩突水机理研究与危险性评价的基础。以君安煤矿8#煤层823工作面为研究背景,在研究砂岩含水层水文地质条件的基础上,基于层次分析的多元信息拟合方法,对砂岩富水性进行分析与定量评价。研究表明,顶板砂岩富水性主要受到砂岩厚度、砂泥比、富水异常区与构造发育程度等因素的影响;富水性综合评价值为0.43,823工作面顶板砂岩富水性较弱,突水可能性较小。     

福翼煤矿煤巷顶板岩层力学性质实测研究

为掌握福翼煤矿煤层巷道顶板岩石的力学性质,以5403回采巷道为试验巷道钻取顶板岩芯,通过实测与实验室测试的方法进行研究。结果表明:福翼煤矿煤层巷道顶板岩性为碳质泥岩、细砂岩、泥岩、中砂岩,其中中砂岩、细砂岩完整性好,泥岩、碳质泥岩的完整性较差。煤层顶板岩石性质差异较大。中砂岩的抗压强度最大,碳质泥岩的抗压强度最小,且岩石软化对碳质泥岩的抗压强度影响极大,但对细砂岩和中砂岩的抗压强度影响不大。     

单轴压缩下不同煤岩组合体峰前、峰后变形能变化规律研究

为探讨不同煤岩组合形式、不同组合单元对组合体峰前、峰后变形能影响,分别对不同比例条件下的组合体进行单轴压缩实验。结果表明,细砂岩-粗砂岩-煤组合体比细砂岩-煤-粗砂岩组合体峰前、峰后变形能变化大;组合单元满足一定高度比例下,组合体峰积聚变形能或峰后消耗的变形能存在最大值。同一类型不同比例的组合体,在粗砂岩、细砂岩所占高度比相等,并在20%、25%、33%、40%、50%、60%间变化。各对应高度比下组合单元煤所占高度比相等条件下,细砂岩-煤-粗砂岩组合体,细砂岩所占高度比是决定组合体峰前积聚变形能的主要因素,峰后消耗的变形能受细砂岩、粗砂岩所占高度比交替影响;细砂岩-粗砂岩-煤组合体,峰前积聚变形能受细砂岩、粗砂岩所占高度比交替影响,粗砂岩所占高度比是决定组合体峰后消耗变形能的主要因素。该结果为峻德煤矿井下开采设计及开采过程中的冲击地压防治研究提供了参考。     

单轴压缩下含水砂岩强度损伤及声发射特征

宁东煤田主采煤层顶板广泛分布含水砂岩,该层砂岩受采动影响易于变形失稳。通过实验室试验,定量分析了含水砂岩组分,研究了其烘干、吸水随时间变化规律。研究发现该含水砂岩富含黏土矿物,砂岩分别烘干和浸水6h后含水率变化趋于稳定,且随着含水率增加该砂岩单轴抗压强度和弹性模量呈指数函数减小。声发射试验结果表明：干燥状态下,含水砂岩声发射计数峰值与应力峰值相对应,而随着含水率增加,声发射计数峰值较应力峰值位置滞后,呈现出“延迟”特征,并据此提出了预测预报该类砂岩顶板稳定的技术思路。     

砂岩变形率与水理效应的力学特性研究

通过不同变形加载速率下干燥和饱水岩样的单轴压缩试验,研究了砂岩抗压强度、 弹性模量、峰后应变和声发射特性的变形率效应和水理效应,定义力学参数的强化和弱化 因子,建立考虑砂岩变形率和水理效应的一维本构模型并进行验证。 结果表明:① 干燥砂 岩的应力-应变曲线包括弹性、弱塑性和破裂三个阶段,饱水砂岩则出现较长压实阶段,同 时弹性阶段缩短,塑性阶段增长。 ② 加载速率对干燥和饱水砂岩的抗压强度均具有强化作 用,抗压强度的率效应强化因子随加载速率的增大而增大;水对砂岩抗压强度具有弱化作 用,且水理效应弱化因子随加载速率的增大而增大;随着加载速率的增大,干燥和饱水砂岩 抗压强度的差值逐渐减小。 ③ 加载速率对干燥和饱水砂岩的弹性模量均具有强化作用,且 随加载速率呈线性增大趋势;水对砂岩弹性模量具有弱化作用,不同加载速率下砂岩弹模 的弱化因子变化不大。 ④ 加载速率对砂岩峰后应变的影响较小,饱水砂岩的峰后应变远大 于干燥砂岩,峰后应变的水理强化因子对加载速率不敏感。 ⑤ 砂岩的声发射信号随着加载 速率的增大而增多;相对于干燥砂岩,饱水砂岩的声发射能量累积速度明显推迟,但能量累 积的总量增大3~5 倍。     

煤层顶板砂岩水矿井瞬变电磁探测效果研究

煤层顶板砂岩水对煤矿安全生产造成很大威胁,而且影响掘进和采煤的工程进度,正确辨别砂岩水非常有必要。井下瞬变电磁探测方向灵活,砂岩水电阻率比较低,瞬变电磁在探测砂岩水方面有理论的优势。该文通过某矿应用实例,说明矿井瞬变电磁在探测煤层顶板砂岩水方面的效果。     

砂岩含水层富水性评价指标体系构建及优选研究

为使砂岩含水层富水性评价体系更加科学完善,将富水性评价指标体系剖解为4个相对独立的二级模块:厚度场、岩性组合场、裂隙场、构造场。以厚度场为例,结合麦垛山井田直罗组下段含水层抽水试验资料,构建了包括粗砂岩厚度、粗中砂岩厚度和、粗中细砂岩厚度和、砂岩总厚度、岩性结构指数以及单层砂岩厚度6项三级指标。经灰色关联度计算,对6项指标进行了关联性排序。结果显示,对于麦垛山井田直罗组下段砂岩含水层而言,粗中砂岩厚度和是表征厚度场对富水性指示作用的最优指标。     

含天然结构面中粒砂岩破裂过程中的声发射特征研究

为了研究含结构面中粒砂岩破裂过程中的声发射特征,以补连塔煤矿22307工作面基本顶砂岩为研究对象,分别对完整中粒砂岩和含结构面中粒砂岩进行直接拉伸、直接剪切和单轴压缩试验,分析了在试验过程中天然结构面对其声发射特征的影响。试验结果表明:直接拉伸试验过程中,结构面对声发射特征的影响较显著,完整中粒砂岩的声发射峰值计数是含结构面中粒砂岩的13.5倍,含结构面中粒砂岩的声发射累计计数是完整中粒砂岩的3.2倍;直接剪切试验过程中,结构面对声发射特征也存在一定的影响,完整中粒砂岩的声发射峰值计数和累计计数分别是含结构面中粒砂岩的2.4倍和0.5倍;单轴压缩试验过程中,结构面对声发射特征基本没有影响,声发射峰值计数和累计计数基本没有变化。