碱渣回填地下废弃盐腔室内一维沉降试验研究

盐矿水溶开采产出卤水的同时会在地下形成大量的废弃溶腔,而盐化工企业利用采出的卤水制碱时会产生大量的固体废渣（即碱渣）,将碱渣与饱和卤水混合制成浆体注填到废弃盐腔的过程称为碱渣回填废弃盐腔。碱渣在充满卤水的溶腔内的沉降特性对回填效果会产生重要影响,作为初步研究,对两种不同类型碱渣与饱和卤水混合而成的碱渣浆进行了室内一维沉降试验研究。试验发现：黏粒含量少的碱渣浆絮团发育程度低,絮团小而相互独立,沉降类型为絮凝均匀沉降,黏粒含量多的碱渣浆絮团发育程度高,絮团大而联结成网,发生絮网沉降;碱渣浆沉降过程可以分为4个阶段：絮凝阶段、沉降阶段、主固结阶段和次固结阶段;对比两种碱渣的沉降过程发现,发生絮网沉降的碱渣浆在前3个阶段用时均较长;沉降基本结束后,形成的沉积体孔隙比较大,沉积体内仍含有大量的自由水。本研究揭示了两种不同类型碱渣的一维沉降规律,为进一步探索碱渣沉降固结机理及现场碱渣回填废弃盐腔工程提供一定参考。     

料饼打散和细粉筛选实验方法对比研究*

本文通过试验对比分析料饼在不同的打散筛选实验方案下筛出的细粉含量的变化,研究物料经高压料床挤压粉碎后形成的料饼的打散方案,确定了一种用于料饼打散和测定颗粒分布的方法。在将物料经挤压形成的料饼初步打散后,本文通过三种实验方法对比研究料饼打散效果和细粉筛选效率：单筛（0.08 mm筛）振动打散筛分法、组合筛振动打散筛分法、球磨机（橡胶球）打散+组合筛筛分法。研究结果表明：球磨机（橡胶球）的打散装置可将料饼充分打散,得到物料经挤压后的粒度分布的同时,又能不改变此物料的级配。     

蠕变作用下层状盐岩界面剪切应力变化规律研究

层状盐岩储气库在长期运行期间,盐岩层与泥岩夹层两种不同岩石材料会因较大的蠕变差异引起变形不协调,在交界面产生剪切应力导致界面滑移破损,使油气沿着界面破损通道泄漏。结合我国在层状盐岩地质构造中建设能源储库的实际情况,通过对湖北云应地区层状盐岩中的盐岩和泥岩夹层的三轴蠕变试验表明,盐岩蠕变率比泥岩蠕变率至少大一个数量级。建立蠕变本构模型,对储库长期运行期内层状盐岩界面剪切应力的分布和变化规律进行数值分析,并讨论了盐岩稳态蠕变率不同时,界面层间剪切应力的变化情况。研究结果表明,界面层间剪切应力集中分布在靠近腔体的小段范围内,其后层间剪切应力迅速降低,且随着蠕变时间的增加,层间剪切应力增加的越来越快;盐岩的蠕变特性越好,层间剪切应力越大,当界面剪切应力达到界面抗剪强度时,就会发生破坏。蠕变试验和数值模拟结果,对于层状盐岩渗漏稳定性和密闭性研究具有重要指导意义。     

层状盐岩地下储气库运行压力设定方法研究

盐岩地下储气库运行压力的设定不仅关乎其长期稳定性和密闭性,还影响储气规模和调峰能力,因此,确定运行压力区间对盐穴大规模储能具有重要的工程意义。以保障储库长期安全性为基本原则,总结、归纳以密闭性和稳定性为主控影响因素的上、下限运行压力设定准则,进而为运行压力设定提供依据。基于盐岩储气库围岩与存储介质之间的相互作用机制和运行压力设定准则,建立考虑损伤和渗透演化的流–固耦合分析模型,通过数值开发将其应用至金坛某实际盐岩储气库的密闭性和稳定性同步分析中,探讨储库围岩损伤和渗透率演化规律及影响因素,确定目标储库的几个关键设计参数,如运行压力区间、矿柱宽度、顶板厚度等。研究结果表明：运行压力对盐岩储气库的渗漏范围和蠕变收缩率的影响是截然相反的,其中,渗漏范围与运行压力呈正相关的幂函数关系,蠕变收缩率与运行压力呈负相关的指数函数关系,密闭性控制着储库上限压力,稳定性控制着储库下限运行压力。围岩损伤演化主要受应力水平和岩石变形性质影响,渗透率演化取决于有效平均应力和塑性损伤的竞争结果,只有当塑性损伤占主导影响时才可能诱发渗透率激增现象。考虑渗透参数演化比不考虑参数演化得到的气体渗漏范围大约5%,该影响...     

陕西千家坪钒矿矿石贫化的主要因素浅析

千家坪钒矿只有一条矿,长7.8 km,厚度1.54～48.50 m,平均10.16～14.35 m,这在金属矿产勘查中都比较少见。对控矿工程进行了统计,50%以上的工程都见到2～4层矿,全部采用推断、推测的分枝复合法圈连成一个矿体。实际开采中多数采场都遇到的是多条矿体,有的是夹石太窄无法剔除,有的是矿体太薄无法开采,更多的是矿体及部分夹石一起开采,无形中导致了矿石的贫化。     

盐岩渗透特性的试验研究及其在深部储气库中的应用

为给深部盐岩地层(≥1 500 m)中所建天然气储库的稳定性和密闭性评价提供科学指导,针对取自江苏金坛的不同杂质含量盐岩试样,在荷兰乌德勒支大学HPT实验室开展了在三轴压缩条件下的瞬态法渗透率测试研究,揭示盐岩的变形特征与渗透率演化规律.试验研究表明:在围压20 MPa的常温测试条件下,随着偏应力从0～40MPa递增,损伤后的低含泥盐岩的渗透率从10-16 m2逐渐下降至10-21 m2以下,而损伤后的高含泥盐岩的渗透率则平均高出前者1～2个量级,推测表明损伤后的盐岩在加载下裂纹闭合、孔隙减小、逐渐压缩密实,进而渗透率快速降低,同时也表明外载压密作用对纯盐岩的裂纹压缩闭合、甚至损伤修复作用更显著.根据试验成果,并利用H.Alkan等[11]建立的盐岩压缩-扩容边界线对位于1 500～2 000 m深部的盐岩地层中的球形腔体的围岩应力状态分析显示,围岩几乎都位于扩容边界以下的安全区域,由此推知:即使在储气库低压运行条件下,围岩中较难发生扩容而导致密闭性失效事件发生,腔体的密闭性能极好.该研究为深部盐穴储气库的可行性和密闭性评价提供有利支撑.     

夹层对水平盐穴应力和破损的影响EI北大核心CSCD

从体积方面考虑水平盐穴适合于我国较薄的层状盐岩,但它有可能与夹层相交。为分析夹层对水平盐穴应力和破损的影响,建立一种含夹层水平盐穴的模型。基于夹层单元受力平衡和界面上荷载传递机制,推导出界面和夹层的应力解析解。并将应力公式与莫尔–库仑准则相结合,对界面滑移和围岩塑性区进行分析。研究表明:界面剪应力与盐岩夹层的相对位移成正比;盐穴附近界面剪应力最大,该处最易发生界面滑移,并且界面剪应力随夹层弹性模量和夹层厚度增大;夹层的平衡方程表明夹层径向应力的导数与界面剪应力有关,而界面剪应力的方向在中性点发生改变,所以夹层径向应力先减小再增大;主应力σ_1和σ_3分别为切向应力和径向应力,夹层切向应力和盐岩相等,而夹层径向应力小于盐岩,所以夹层塑性区的范围大于盐岩。     

湖北云应盐矿深部层状盐岩直剪试验研究

为了解湖北云应盐矿深部层状盐岩,特别是盐岩和硬石膏夹层界面的抗剪性能,开展3类典型岩体的直剪试验。试验结果表明:层状盐岩界面和盐岩、硬石膏的剪切应力–位移曲线较为相似,加载初期曲线的斜率较小,剪应力增加缓慢而位移增加较快;当剪应力达到某一数值后,剪切位移增加变得缓慢,曲线斜率变大;快达到峰值强度时曲线斜率再逐渐由陡变缓;达到峰值强度后出现软化,剪应力随位移的增加逐渐达到残余强度,从峰值强度到残余强度过程中,相对而言,层状岩石交界面的剪应力下降得比较快。试验结果还表明:盐岩硬石膏交界层面处的抗剪强度参数c,?值分别为4.08 MPa和45.9°,和盐岩试样和硬石膏试样的强度参数相差并不大,甚至还略强。这说明湖北省云应盐矿深部层状盐岩中盐岩和硬石膏夹层的交界层面具有较强的粘结力,不是一个弱面,这将有利于盐岩溶腔的密闭性和稳定性。层状盐岩的这一特殊力学特性对于在深部层状盐岩构造中开展能源储备是非常有利的。     

互层盐岩体的Cosserat介质扩展本构模型

针对由不同岩层交替而组成的互层盐岩体,如含夹层盐岩体,建立一种新的代表单元,考虑具有不同力学特性相邻岩层之间的细观位移协调,建立了宏观平均意义下考虑细观弯曲效应的Cosserat介质扩展本构模型,并对该模型进行了初步的试验验证。该模型为分析层状盐岩体提供了一条新思路:首先利用该模型求得平均意义下的Cosserat应力,然后再回到某材料点,得到传统意义上的各层岩体的不等梯度的甚至非连续的各层介质的应力应变;结合传统的材料强度理论,可以判断某层盐岩体介质是否开始破坏。该模型可直接推广到三维和非线性问题,将为层状盐岩体内硐室稳定性分析提供关键理论基础。     

国外压气蓄能发电技术及其在湖北应用的可行性研究

通过介绍美国和德国成功的压气蓄能发电技术的商业运行案例,说明压缩空气蓄能发电系统的类型、要求、部件、运行、优势和劣势、压缩气体的能量及国外压缩空气蓄能的前景和建设计划,并结合湖北云应盐矿的地质赋存条件及开采现状,阐述湖北省实施压气蓄能发电的可行性。