《多場耦合作用對鈣芒硝礦原位溶浸開採增效影響機理》是依託太原理工大學，由於艷梅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多場耦合作用對鈣芒硝礦原位溶浸開採增效影響機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：於艷梅
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鈣芒硝是一類地質體中常見的可溶性岩石，採用溶浸法進行地下礦產資源的開採，將會引起岩體內部的物理結構改變，內部結構的變化又會引起岩石力學性能及滲透性的改變，從而影響鈣芒硝礦原位溶浸開採效率。. 本項目通過理論分析、試驗研究的方法，圍繞THMC耦合作用下鈣芒硝內部結構演化以及其溶解滲透特性等問題進行研究。對不同長度裂紋數量及裂紋密度等物理特徵參數進行統計分析，統計鈣芒硝的孔隙率、孔隙尺度、孔隙比表面積的變化規律。分析優勢通道的形成機理以及不同尺度裂隙組合網路溶解-滲透特性，進而揭示原位溶浸開採增效機理。探討快速提高鈣芒硝礦原位溶浸開採效率的技術方案。
結題摘要
鈣芒硝原位水溶開採過程實質是一個涉及固體變形、流體運移、礦物溶解的多場耦合問題，因此進行鈣芒硝水溶開採的理論研究，對於促進水溶開採技術發展具有十分重要的意義。 本項目主要研究了單物理場、多物理場作用下鈣芒硝內部孔裂隙結構演化的過程，分析了鈣芒硝內部孔隙、裂隙發展規律及其影響因素。在項目資助期內得到如下結果：單溫度場作用下，從100℃到150℃，鈣芒硝內部原生裂紋加長、加寬，並與相鄰裂紋貫通。從150℃到200℃，微裂紋在溫度作用下相互貫通，最長裂紋長度增加1倍。單軸壓縮過程中鈣芒硝岩鹽的變形過程可大致分為四個階段：第一階段（0~1.1MPa）屬孔裂隙壓密階段，本階段原生孔隙裂隙逐漸閉合；第二階段(1.1MPa~12.8MPa)為彈性變形至微彈性裂隙穩定發展階段；第三階段（11.7MPa～12.8MPa）試件進入塑性階段，發生破裂，微破裂不斷發展形成巨觀裂縫，直至破壞；第四階段屬破壞階段，應力達到峰值後急劇下降，到 5MPa 左右下降趨勢開始變緩，應力值出現台階式下降，試件仍有一定承載力，並不降到零。 比較常溫條件下淡水、3mol/L鹽溶液以及6mol/L溶液中鈣芒硝溶浸的CT重建結果發現：溶液首先沿著膠結面浸入鈣芒硝礦體內部，由於流體溶浸作用導致膠結面處礦物發生軟化，降低了膠結物的強度，促進鈣芒硝裂紋的擴展。隨著濃度升高，液體對鈣芒硝內部結構演化具有抑制作用即溶液濃度越高，鈣芒硝內部結構變化越小。鈣芒硝試件在不同濃度溶液中溶浸後，隨溫度的升高抗壓強度極限有著相同的遞減規律；而隨著濃度的升高，相同溫度中試件的抗壓強度極限均表現為增大。建立了化學溶液作用下鈣芒硝孔隙動態衍化的數學模型，對不同溫度溶液中鈣芒硝的孔隙衍化過程進行了數值模擬，並對溶液中的濃度場的變化規律進行了分析研究。
