废弃矿井积水区承压岩石的渗透性演化特征

为研究废弃矿井积水区承压岩石渗透性演化特征,分析积水区承压岩石孔隙度及渗流量变化,采用气驱实验与渗流实验相结合的方法,测定煤系地层岩石在不同水性作用下围压与渗流量变化。实验结果表明:相同水性条件下,受损岩石其渗流量与围压呈负相关,当围压大于1.2 MPa时,其渗流量降速明显;处于同压状态下的受损岩石其渗流量与积水区酸碱性呈现明显的相关性,当岩石处于弱酸性积水环境时其渗透性明显增强,碱性、中性次之。该特征可为研究废弃矿井积水资源化再利用和地下水渗流变化规律提供一定的理论支持。

承压破碎岩石非Darcy渗流的渗透特性试验研究

地下工程中的破碎岩石在渗流过程中其结构发生两方面变化,一方面由于水压的作用引起孔隙结构发生变化,另一方面固体材料之间的接触应力造成棱角破损。因此,承压破碎岩石的渗流不同于自然堆放状态下的堆石渗流,其渗透特性随着位移或载荷的变化而产生显著变化。基于MTS815.02型岩石力学试验系统及破碎岩石渗透仪,利用稳态渗透法及轴向位移控制法测定了粒径分别为5mm―10mm、10mm―15mm、15mm―20mm、20mm―25mm以及混合粒径的破碎砂岩、煤矸石及灰岩在承压过程中非Darcy流的渗透特性,给出了岩样在不同轴向位移水平下的孔压梯度与渗流速度关系曲线,得到了渗透特性随孔隙率的变化规律,揭示了Darcy流偏离因子可能为负的现象。研究表明:1)随着孔隙率的减少,渗透率呈现整体下降的趋势,而Darcy流偏离因子的绝对值呈现整体上升的趋势;2)破碎岩石的渗透性不仅和外载水平及当前孔隙度有关,还与碎石的粒径、颗粒的排列方式以及初始孔隙结构(如初始孔隙通道)等有关;3)三种破碎岩石渗透率的量级为10-16m2―10-12m2,Darcy流偏离因子的量级为1012kg/m4―1015kg/m4;4)当颗粒的破碎细化现象严重时,Darcy流偏离因子出现负值的可能性较大。