砂岩吸水特性试验

为了研究砂岩吸水随时间的变化规律,利用深部软岩水理作用测试仪,对鹤岗南山矿深部和浅部砂岩进行了吸水试验,并通过粉晶X-射线衍射试验、压汞和SEM电镜扫描测试,分析了影响砂岩吸水特性的主要因素,建立了砂岩吸水过程函数.结果表明:无论是深部还是浅部砂岩,其吸水过程均具有时间效应,吸水速率随时间改变;吸水特征双对数曲线呈凸凹型和直线型.孔隙结构呈A类分形特征的砂岩,吸水速率变化较小,吸水特征双对数曲线多呈直线型,孔隙结构呈B、C类分形特征的砂岩,吸水速率变化较大,吸水特征双对数曲线多呈凹凸型.砂岩中矿物种类与含量、粒间孔隙中黏土矿物类型与产状均对吸水速率产生影响.     

岩石吸水特性及水岩耦合力学特性试验

为了研究凝灰岩、泥炭质砂岩和泥质砂岩的吸水特性以及吸水引起的力学性能变化,利用X-射线衍射试验、SEM试验和压汞试验对3种岩样的矿物成分、微观结构和孔径分布特征进行了测试分析,在此基础上利用软岩水理作用试验系统对岩样的吸水特性进行了研究,并对吸水前后岩样的强度进行了测试。试验结果表明,3种岩石的吸水过程都可分为非线性吸水和线性吸水两个阶段,吸水特征曲线函数均为负指数函数,岩石的吸水量与其黏土矿物含量和其有效空隙数量之间为正相关；吸水后岩石强度的减小量和其吸水量与黏土矿物含量之间为负相关,较小的吸水量也会对岩石的力学特性产生较大的影响。     

致密砂岩储层微观孔喉结构及其对渗流特征的影响——以鄂尔多斯盆地周长地区长8储层为例

通过铸体薄片、高压压汞、恒速压汞、X衍射、核磁共振及渗流实验等多种实验手段,分析研究了周长地区长8致密砂岩储层孔喉结构特征及其对渗流特征的影响。结果表明,研究区储层主要发育粒间孔和长石溶孔,孔隙面孔率低;喉道类型以片状-弯曲片状和缩颈式喉道为主;岩石排驱压力低,进汞饱和度高,但退汞效率低,一方面是由于孔喉连通性差,另一方面储层中的黏土矿物也对退汞效率产生了影响。孔喉结构是影响致密砂岩储层渗流特征的主要因素,其中,喉道半径、孔喉比及连通性等决定储层渗流能力的关键。大喉道主要提供储层的渗流能力,而中-小孔喉则对储集能力的贡献更大。     

大足大佛湾石刻岩石微观与力学特性研究

为了给大佛湾石刻造像的病害治理提供依据,采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和岩石力学试验系统等对该区域内岩样的矿物成分、微观结构和力学特性进行分析。结果表明,石刻区域内岩石的矿物成分以石英、钠长石、方解石、黏土矿物为主,且由于黏土矿物和方解石的含量与分布不同,造成了砂岩外观颜色的差异;区域内岩层没有变形改造,砂岩内部存在较多微孔隙而泥质砂岩、泥岩的结构较为致密,且水对岩石的结构有溶蚀、淋滤等破坏;区域内岩石的力学性质受黏土矿物的影响较大,通过力学试验得出的基本力学参数显示,与天然状态相比,岩样在饱水状态下的强度明显降低。     

莫高窟砂岩有压吸水特性及渗流作用试验研究

为研究液态水渗流作用对莫高窟围岩风化产生的影响,采用深部软岩水理作用智能测试系统进行莫高窟砂岩试样的有压吸水试验,并对砂岩有压吸水特性与无压吸水特性进行对比分析。试验结果表明,两种吸水模式下,试样吸水后最终达到的饱和吸水率相近,但有压吸水的平均吸水速率是无压吸水的11倍。相比于毛细作用,水分的渗流作用对于莫高窟围岩的风化作用更为显著。试验技术为评价莫高窟围岩风化程度提供了可行的手段。     

东营凹陷古近系深部碎屑岩储层中的黏土矿物

通过钻井岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜观察、X射线衍射、岩心物性分析等手段对东营凹陷古近系深部碎屑岩储层中的黏土矿物和储层物性进行研究.结果表明:研究区古近系深部碎屑岩储层黏土矿物以伊利石和伊/蒙混层为主,绿泥石次之,高岭石含量比较低;净砂岩中的黏土矿物主要由长石和岩屑溶解形成,储层物性表现为高孔高渗,杂砂岩中的黏土矿物主要是沉积黏土矿物及其转化产物,易损害储层物性;黏土矿物含量小于15%的储层勘探方向是寻找与油气充注匹配的次生孔隙,黏土矿物含量大于15%的储层勘探方向是寻找裂缝发育带及裂缝发育带附近的淋滤带.     

兴安矿深部软岩的扫描电镜-X射线能谱分析

为了探讨鹤岗兴安矿深部软岩水理特性和塑性变形原因,分别在埋深500和740 m的不同岩性特征处,选取5个试样,采用扫描电镜-X射线能谱仪,对该矿深部软岩矿物成分与微观结构进行实验分析。结果表明:兴安矿深部软岩中主要矿物成分为石英、长石、方解石及黏土矿物,各别试样中含有菱铁矿和金红石。黏土矿物的主要成分为伊/蒙(I/S)混层、伊利石、高岭石、绿泥石等。I/S混层中蒙脱石的类型有钠蒙脱石和钙蒙脱石。碎屑矿物中有石英加大、方解石溶蚀、长石淋滤、菱铁矿解理发育等现象。黏土矿物I/S混层主要呈片架结构、蜂窝结构和絮状结构,高岭石呈书本状结构,伊利石与绿泥石呈片架结构。     

第三系粉砂质泥岩风化特性

 为研究第三系粉砂质泥岩的风化特性,通过不同的试验,对不同风化程度的粉砂质泥岩岩体分别进行工程特性、风化耐久性和风化速度研究。通过测试风化岩体的矿物成分、化学成分及物理力学性质来对其工程特性进行研究;通过抗压强度试验、软化崩解性试验对其风化耐久性进行研究;通过对所处4种不同环境的风化岩石的观测试验来对其风化速度进行研究。试验结果表明：随着岩体风化程度的加深,岩石中黏土矿物含量增加,活动性强的化学成分相对减少,岩石干密度降低、总孔隙度和吸水率增大,力学性能降低,岩体更容易软化崩解。岩石的风化速率与自身的风化状态和暴露的面积有关。     

荣华煤矿地质分析及支护方案

为解决荣华煤矿东主运巷道地应力大和围岩黏土矿物含量较高的问题,结合工程地质和现场施工条件,采用大变形非线性理论和设计方法,对影响软岩地下工程失稳的因素、岩石矿物成分及微观结构进行研究,探索了几套支护方案,并根据三维数值模拟结果,有针对性的提出控制对策。研究结果表明,预应力全锚索支护技术能有效控制顶板变形。     

门头沟玄武岩细观矿物组成与宏观力学行为的关联性研究

把玄武岩视为硬质矿物和黏土质矿物两部分组成,提出了基于软-硬两部分的空间体积平均估算方法,估算的弹性模量与实验结果较为吻合.探讨了不同深度玄武岩矿物组成与宏观力学性质的关系,研究表明:高强度的矿物当含量较低时对整体力学性质的影响并不明显,只有含量超过某一门槛值后才有较大影响.如石英和斜长石强度都较高,但门头沟玄武岩石英含量低于15%时,石英含量在小范围的增加并不一定会导致岩石强度出现明显的提升;而当斜长石在42.5%—49.2%之间发生变化时,含量增加导致弹性模量和单轴抗压强度有明显增加的趋势.随着埋深增加,门头沟玄武岩中黏土质矿物含量在不断减小,而软弱黏土质矿物含量的减少,明显导致玄武岩的宏观力学行为的显著变化,这是深部岩石与浅部岩石的破坏机理及强度特性存在差异的一个重要原因.     

煤样浸水过程中水化学效应研究

为研究地下煤层开采中,水化学作用对预留安全煤柱的化学影响,对取自大柳塔5~(-2)煤样进行完全静态浸泡试验,浸泡时长以溶液pH波动变化幅度而定,通过对浸泡煤样溶液的pH及氧化还原电位值动态变化监测,分析盐水溶液pH及氧化还原电位与煤样水化学过程的对应关系,并结合非平衡态热力学理论判定,解释煤样水化学作用的根本原因;结果表明:煤样浸水初期溶液pH(0～4 h)降低,煤岩矿物及有机碳氧化反应产生大量酸性水,随浸泡时间的增加,煤岩长石类矿物及方解石、白云石等消耗大量的H~+,生成稳定的黏土矿物,同时长石类矿物溶解的阳离子与黏土矿物裸露表面产生离子反应,引起pH总体上升;结合非平衡态热力学理论,浸水煤样与外部环境的存在温差、水岩之间相互作用及渗流力的产生等,加快熵产生率,因此煤样浸水水化学效应所导致溶液pH及氧化还原电位值变化均属于煤样化学风化自发体系。     

高应力软岩巷道支护有限差分法

针对鸡西市荣华煤矿东主运输巷道软岩支护问题,结合X射线衍射分析结果和巷道变形监测结果,采用有限差分法,分析荣华煤矿巷道在不同的支护形式下的应力场分布及塑性区体积,优化筛选出较为合理的支护方式.计算结果表明,采用预应力全锚索支护技术可以有效地将围岩应力转移到岩层深部,降低喷层单元的切向应力.锚索与周围岩体相互作用,起到"组合梁"与"组合拱"作用,使得围岩塑性区体积与巷道底板位移量明显减小.     

双山神木太原组储层特征及潜在伤害分析

通过对双山神木地区太原组储层岩石矿物、粘土矿物、物性以及孔隙结构等储层特征的分析,探讨了低孔、超低渗气田开发过程中引起储层潜在伤害的因素.结果表明,研究区太原组储层主要为岩屑砂岩;填隙物以粘土矿物为主;孔隙度平均为8.91%,渗透率平均为0.656 7×10-3μm2;孔隙类型以溶蚀孔为主.储层敏感性试验结果表明,太原组砂岩储层速敏程度为无到弱、酸敏程度为中等偏弱、压敏程度为弱到中等偏弱.在气田开发过程中,建议慎重配酸,合理控压,以取得最佳的增产效果.     

HD4油田东河砂岩油层的岩石学特征

为了解塔里木盆地HD4油田东河砂岩岩石学特征对油气储集的影响,研究其矿物组合特征、孔隙结构特征。借助偏光显微镜、扫描电子显微镜观察岩石、铸体薄片及岩石样品,利用X-衍射仪确定黏土矿物组合及其含量。结果表明:该油层岩性主要为岩屑长石砂岩;该地区距物源远,母岩为沉积变质岩;黏土矿物组合为绿泥石+伊利石+高岭石;孔隙类型以最适合油气富集的原生粒间孔为主,方解石、硬石膏等胶结物与次生石英等充填了部分孔隙,总体上油层孔隙较发育;黏土矿物组合对石油的开采影响较小。HD4油田东河砂岩油层是良好的石油储集层。该结果对油田油气预测及开发具有参考价值。     

干河矿2#煤层旺采区围岩的物理力学特性测试

为了满足干河煤矿旺采试验区采场煤巷布置和支护设计需求,并对地下水防治提出相关技术措施,利用现场取样、电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)、力学试验等方法,对采场围岩矿物成分和力学参数进行了相关测试。根据钻孔取芯统计结果,顶底板平均岩石质量指标低于30%,围岩完整性差。XRD分析表明,砂质泥岩含黏土矿物总量约19%,黏土矿物主要成分为I/S混层和高岭土,相对含量达85%以上。SEM试验发现,围岩含溶蚀孔、层片状特征及大量的黏土矿物分布,需要加强地下水防治。力学测试结果表明,顶板砂质泥岩抗压强度离散性较大,顶板岩性不均,需要根据围岩性质及时调整锚杆支护设计。     

深部软岩巷道破坏分析及其稳定性控制

随着煤矿开采深度的加大,越来越多巷道围岩呈现软岩变形特性,变形破坏非常严重。针对石嘴山一矿深部高应力复杂软岩巷道围岩破坏特点,从地质赋存条件、水对岩石的软化影响和支护结构方面分析,制定了相应对策,提出了锚、网、喷、注全封闭联合支护,用FLAC3D2．0对支护效果进行数值模拟可视化计算,确保巷道的稳定性,对巷道支护实践有一定参考价值。