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(jìn)而使矸石山內(nèi)滲流場(chǎng)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(xué)特征入手,研究分析矸石散體的粒徑及級(jí)配特征、矸石山的堆積特點(diǎn)及煤矸石的運(yùn)動(dòng)特征,在此基礎(chǔ)上分別進(jìn)行了以下研究:(1

2、)不同級(jí)配煤矸石的滲透實(shí)驗(yàn),研究分析煤矸石的滲透特性應(yīng)用分形維數(shù)對(duì)煤矸石粒徑的級(jí)配特征進(jìn)行表征,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)級(jí)配的設(shè)計(jì),通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(yīng)用矸石山各個(gè)區(qū)域滲透系數(shù)的計(jì)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(dá)1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。(2)矸石山堆積的相似模擬實(shí)驗(yàn),分析矸石山內(nèi)部粒徑分布的特征通過(guò)矸石山相似模擬實(shí)驗(yàn),分析內(nèi)部粒徑分布特征,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:矸石山整體主要存在三個(gè)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(huà)取鉆孔,并應(yīng)用克立格插值法實(shí)現(xiàn)矸石山地質(zhì)模型的三維構(gòu)建。最后基于以上兩實(shí)驗(yàn)研究得到的矸石山分層幾何模型和各層滲透系數(shù)值,進(jìn)行了矸石山均質(zhì)模型與非均質(zhì)模型水流運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬分析,對(duì)比分析表明均質(zhì)模型與非均質(zhì)模型滲流場(chǎng)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(shì);而