矸石山粒徑分布及其滲透的非均勻性研究.pdf

1、矸石山內(nèi)部水的滲流規(guī)律,是影響矸石山內(nèi)部污染物的溶解釋放速率和矸石山穩(wěn)定性的基本因素,但由于煤矸石的特殊結(jié)構(gòu)和矸石山的傾倒及堆積方式使得矸石山內(nèi)部粒徑非均勻分布,這又決定了矸石山內(nèi)滲透的非均勻性,進而使矸石山內(nèi)滲流場分布表現(xiàn)出特有的規(guī)律性,因此,研究矸石山內(nèi)粒徑的分布及其滲透的非均勻性顯得尤為重要。本文首先從矸石山的物理力學特征入手,研究分析矸石散體的粒徑及級配特征、矸石山的堆積特點及煤矸石的運動特征,在此基礎(chǔ)上分別進行了以下研究:(1

2、)不同級配煤矸石的滲透實驗,研究分析煤矸石的滲透特性應用分形維數(shù)對煤矸石粒徑的級配特征進行表征,并進行實驗級配的設(shè)計,通過實驗建立了分形維數(shù)與滲透系數(shù)的關(guān)系曲線,并將此相關(guān)關(guān)系應用矸石山各個區(qū)域滲透系數(shù)的計算,得出矸石山內(nèi)滲透特性呈現(xiàn)非均勻性,滲透系數(shù)的值在相鄰層相差可達1~2個數(shù)量級。(2)矸石山堆積的相似模擬實驗,分析矸石山內(nèi)部粒徑分布的特征通過矸石山相似模擬實驗,分析內(nèi)部粒徑分布特征,實驗結(jié)果表明:矸石山整體主要存在三個區(qū)域,分別

3、為分布于矸石山上部區(qū)域的小粒徑煤矸石,分布于矸石山中部區(qū)域的中等粒徑煤矸石和分布于矸石山底部的大粒徑煤矸石;在此基礎(chǔ)上利用Matlab圖像處理功能畫取鉆孔,并應用克立格插值法實現(xiàn)矸石山地質(zhì)模型的三維構(gòu)建。最后基于以上兩實驗研究得到的矸石山分層幾何模型和各層滲透系數(shù)值,進行了矸石山均質(zhì)模型與非均質(zhì)模型水流運動的數(shù)值模擬分析,對比分析表明均質(zhì)模型與非均質(zhì)模型滲流場分布規(guī)律具有明顯的區(qū)別:均質(zhì)模型孔隙壓力隨矸石山高度的增加呈線性減小的趨勢;而