钙芒硝盐岩溶解的温度效应

钙芒硝盐岩化学成分为硫酸钠与硫酸钙的化合物,其化学成分的复杂性决定了其属于难溶性盐。溶解机理分析发现,其溶解过程包括硫酸钠和硫酸钙的溶解与其结晶,但硫酸钙结晶后会形成一层膜覆盖在矿物表面,减少溶解表面面积,对硫酸钠的溶解有抑制作用。实验发现,钙芒硝的溶解具有温度效应:温度越高使溶解速率及溶解速度下降越迅速,使钙芒硝溶解变慢。压力浸泡溶解开采使现场采出效率提高了30%~40%。     

湖南衡东钙芒硝岩盐矿ZK101孔钻井泥浆护壁技术

在湖南省衡东县钙芒硝岩盐矿ZK101孔钻进过程中,根据地层条件及钻探施工质量的需要,使用了低固相泥浆和饱和盐水泥浆,在钻进效率、事故预防等方面有较好的成效,提高了钻探施工效率和工程质量。介绍了该孔钻井泥浆护壁技术措施。     

不同温度下钙芒硝矿溶解细观结构显微CT试验研究

对不同溶浸条件下的钙芒硝矿样进行了显微CT扫描实验,观测钙芒硝某一固定层面的物理细观结构在水溶液溶浸作用下的变化规律与特征,揭示了溶浸温度与时间对钙芒硝溶解特性的影响。结合钙芒硝溶解的宏观质量变化与细观孔隙率及裂纹演化,研究了不同温度下的钙芒硝溶解特性。根据实验与理论分析结果,得到：钙芒硝矿中Na 2 SO 4 在未达到其饱和溶解度前,溶解不断进行,同时,存在CaSO 4 的溶解与水化结晶两个动态平衡;溶解和结晶的速度影响钙芒硝孔隙率的变化;室温溶浸时,钙芒硝容易碎裂,35 ℃时,钙芒硝溶解相对稳定,65 ℃和95 ℃时,短时间内溶解速度较高,随着时间增长,溶解速度减小,且95 ℃溶速低于65 ℃;不同温度钙芒硝的溶解-渗透方式不同。     

基于灰关联法分析岩盐溶解速率的影响因素

运用灰色关联分析法,分析影响溶解速率因素的主次顺序.通过溶液浓度、温度和溶液流速三因素对岩盐溶解速率影响的灰色关联分析可以发现,温度是最重要的影响因素,溶液流速的影响次之,最后是浓度的影响.三个参数的灰色关联度都大于0.85,对溶解速率影响都比较大.研究结果为进一步研究岩盐的流场和浓度场分布规律提供了理论基础,为快速造腔提供了基本理论和实验基础.     

钙芒硝空隙的CT实验研究

采用μCT225KVFCB高精度显微CT试验系统,利用CT衰减系数,从细观角度研究了自然状态下钙芒硝的空隙情况.研究表明:钙芒硝岩样的空隙度仅为0.59%-0.7%,等效空隙直径仅为1.11μm.这些研究结论对钙芒硝原位水溶开采的实施和控制具有非常重要的意义.     

基于智能微波化学工作站的煤溶解实验

通过借助智能微波化学工作站开展煤溶解实验,揭示了不同煤级煤的溶解规律。研究认为,借助智能微波化学工作站研究煤溶解性,溶解时间影响最大,溶解压力次之,功率和温度对溶解比率影响较小。     

压力溶浸作用下钙芒硝盐岩力学特性基础研究

目前钙芒硝矿多采用就地溶浸或井工开采方法,效率低、污染大,基于原位改性采矿理论欲对其实现固体矿物流体化开采,因此通过室内模拟压力水溶浸钙芒硝盐岩,并对其强度变化进行分析。试验发现:压力溶浸过程中矿物胶结处较先产生裂缝,压力溶浸环境下盐岩强度弱化程度大于自然溶浸下盐岩强度的弱化,弱化程度随着溶浸压力的增大而增大,在1.0MPa和1.5 MPa压力水环境下溶浸24h之后,试样强度的弱化系数分别为0.67,0.55。1.0 MPa压力水环境下溶浸7d之后,试样强度的弱化系数为0.34,压力溶浸对盐岩强度的弱化在溶浸初期影响显著,随后时间因素占主导地位。通过拟合得出钙芒硝盐岩强度与压力溶浸时间的关系,为实现钙芒硝矿固体矿物流体化开采提供一定的理论基础。     

溶浸作用下钙芒硝盐岩蠕变特性研究

在原位溶浸开采过程中,钙芒硝长期在应力、水的作用下,其岩体强度不断发生变化,上覆岩层逐渐失去钙芒硝的承载作用。为了研究开采过程中钙芒硝的蠕变特性,采用三轴岩石力学试验机,通过物理试验方法,进行了轴压5 MPa、围压4 MPa、不同渗透液浓度条件下的钙芒硝三轴蠕变试验。研究结果表明:钙芒硝的溶解具有显著的浓度效应,该效应对其蠕变变形有很重要的影响。在蠕变初期,蠕变应变随渗透液浓度的增大而减小,在蠕变后期,蠕变应变随渗透液浓度的增大而增大;当渗透液分别为饱和氯化钠溶液、半饱和氯化钠溶液、淡水时,钙芒硝分别经历336 h、101.7 h、67.2 h的蠕变后,其蠕变应变分别为0.1335%、0.051%、0.04%。     

水热作用下钙芒硝溶蚀特性与力学特性试验

为了研究钙芒硝盐岩在不同温度水溶作用下的溶蚀及力学特性弱化规律,采用自研的一种CT扫描过程中实时加载加温溶浸试验装置,进行了不同温度淡水溶浸下钙芒硝盐岩实时显微CT扫描与单轴压缩试验。对比分析钙芒硝在不同温度水溶下的细观结构与力学特性变化,得出钙芒硝在不同温度水溶下的溶蚀规律,揭示力学特性弱化机理。研究结果表明：钙芒硝完全溶解结晶后,孔隙率从0.96%～2.65%增加到16.60%～18.41%;钙芒硝盐岩的溶解结晶厚度随时间的变化遵循幂函数关系：δ_t=at^b;淡水温度从20℃增加到35℃时,溶解速度提升较大,从35℃增加到80℃时,溶解速度平缓增加,从80℃增加到95℃时溶解速度增加剧烈;未溶解结晶区的截面积S与单轴压缩强度P之间存在线性关系,针对直径20 mm的试件,可以表示为：P=1.767+0.0229S。研究成果对盐类矿床水溶开采、盐穴储气库建设以及其他有钙芒硝溶蚀问题的工程岩体稳定性研究有一定的指导意义。     

钙芒硝水溶过程结构变化的细观研究

通过实验,研究了钙芒硝在水溶过程中结构上的细观变化。实验结果分析,得出了以下结论:钙芒硝的水溶过程既包含晶体的溶解过程也包含晶体的析出过程;溶液是顺着裂隙进行渗流的,并首先溶解裂隙处的钙芒硝,钙芒硝溶解后空出一定的空间,然后溶液再顺着所产生的空间向裂隙周围流动;水溶后的固体残留物可以认为是多孔介质,其渗透性和力学特性在不断的变化;水溶过程中,溶液在钙芒硝矿石中的流动可以认为是溶液在多孔介质中的渗流;溶质在溶液中的运输过程可以看成是溶质在溶液中的扩散过程。     

岩体化学加固材料优选决策支持系统研究

破碎岩体加速加固是矿山和岩土工程中抢险救灾常用的技术。针对工程中经常出现因化学加固材料选择不当而诱发二次事故的现状,在对化学加固材料属性分类研究的基础上,建立了加固材料数据库;针对岩体快速加固的工程要求,提出了岩体完整性的分级方法;在此基础上,根据具体加固工程要求的加固速度、加固强度和成本以及加固工程的地质环境,研制了岩体化学加固材料快速优选的决策支持系统;通过在对山东某煤矿1409工作面快速加固时应用该系统,验证了化学加固材料分类方法和针对化学加固的岩体完整性分级方法的合理性。本文的研究结果可以作为岩体加速加固设计的理论依据和辅助工具。     

裂隙岩体的固气耦合模型及其在岩盐储气库中的应用

在含裂隙的岩盐中建造地下天然气储库工程必须研究裂隙岩体的气体渗流规律,以确保地下储气库工程安全运行,防止天然气渗漏。提出了岩体和裂隙的变形场与天然气渗流场的耦合模型,并建立了有限元分析的数值解法,在建设地下天然气储库确定气库的运行气压时可提供一些依据,对评价天然气储库的稳定性有参考意义。     

钙芒硝单轴压缩力学特性的试验研究

利用高精度μCT225KVFCB显微CT试验系统和JL型微机控制电液伺服万能试验机,对钙芒硝单轴压缩力学特性进行了研究。研究表明:钙芒硝压密阶段不明显,且存在刚性阶段;钙芒硝单轴抗压强度平均为7.54 MPa,属于软岩,其单轴抗压强度随着物质密度的增大而增大,随物质密度不均匀程度增大而减小,且与X射线衰减系数、衰减系数方差呈线性拟合关系。     

盘式制动器振动特性的试验研究

盘式制动器的振动特性对制动过程的平稳性有着重要的影响。为了降低制动抖动和制动噪音,利用所搭建的多功能实验台,对盘式制动器进行振动特性的试验研究,得到制动盘端面轴向振动和制动片沿制动盘切向的振动时域曲线,通过频谱分析得到主要振动频率值,详细分析了产生振动的原因,为提高盘式制动器制动性能提供了可靠的试验依据。     

盘式制动器制动盘模态特性的试验研究

盘式制动器制动盘的模态特性是影响整个系统制动平稳性的重要因素。为了降低制动过程中的制动抖动和噪音,利用所搭建的多功能实验台,对盘式制动器制动盘的模态特性进行试验研究,得到制动盘的固有频率和模态振型,对比理论分析结果,两者总体上基本一致。所得的研究成果为进一步提高盘式制动器制动性能提供了可靠的实验依据。     

水分对孟巴矿煤特征温度影响的实验研究

采用GC-4075型煤自燃测定仪、DSC(差热分析)系统和程序升温实验系统,对孟巴矿不同含水煤样的色谱吸氧量拐点温度、DSC"0"值点温度和拐点温度、临界温度,以及φ(CO2)/φ(CO)比值拐点温度进行了分析,确定出水分对各特征温度的影响规律,为孟巴矿主采煤层自然发火的预测预报提供基础数据与理论支持。     

环缝式引射器变工况特性的试验研究

在介绍环缝式引射器的结构和工作原理的基础上,通过试验分析了工作压力、进口静压和背压等因素变化时的变工况特性曲线。结果表明:环缝式引射器存在临界背压pd,当环缝式引射器背压大于pd时,环缝式引射器的引射系数随背压升高而降低;当环缝式引射器背压小于pd时,环缝式引射器的引射系数基本保持不变。     

尾砂作骨料的似膏体料浆流变特性实验研究

在流变特性实验的基础上，对尾砂作骨料的似膏体充填料浆的流变模型和流态进行了研究。结果表明，尾砂作骨料的似膏体充填料浆的流变模型近似于宾汉塑性体，料浆在管路输送中呈层流流态。通过分析，提出了在本实验条件下充填料浆的合适浓度和溢流层砂添加比例。这为类似条件下的似膏体充填管路输送参数设计提供了理论依据。