不同风化程度对矿床的赋存状态的影响研究

2019-12-26李磊

世界有色金属 2019年20期

李磊

（1.中国海洋大学，山东青岛 266100；2.山东省煤田地质局第二勘探队，山东济宁 272000）

矿床的赋存状态影响因素较多，且其赋存状态直接影响着矿床的力学特征，因此研究矿床的赋存状态对于进一步研究矿床的物理性质有着重要意义。早在20世纪中期便有诸多学者开始对矿床赋存状态的影响进行研究。国外学者Grady、Blanton、Akdjisn等人对不同加载/应变速率下的矿床进行了研究，他们指出矿床的抗压强度与其加载/应变速率成正比[1]。国内方面，我国学者鞠庆海、张谮其和朱瑞赓等人从抗压强度方面进行研究，通过研究表明，风化程度越高，矿床所受压力越大，其赋存状态所受影响越深，赋存能力越差[2]。目前，国内外学者对矿产赋存状态的研究已经取得了一定的成果，但是对不同风化程度对矿产的赋存状态的影响研究还相对较少。

因此，本文在学习前人的基础之上，总结前人理论知识，从新的研究视角对矿床的赋存状态影响因素进行研究。本文采取6种风化程度不同的矿床岩石进行了试验研究，以此来进一步探究不同风化程度对矿床的赋存状态的影响。

1 实验设备

此次实验为动三轴压缩实验，速速率范围在1000MPa/s～5000 MPa/s。该试验对6种风化程度不同的矿床岩石施加压力，以此来检验岩石的力学性质和渗流特性，从而更好的研究和分析矿床的赋存状态[3]。

在实验过程当中，首先按照实验要求对实验设备进行检查和按照，待安装完毕之后调节气缸气压值，确保气缸气压在加载过程当中不破坏岩石。同时调节速泄阀门，以此来确保实验完毕后气压能第一时间排出，以此来为实验的顺利进行提供设备支持。

2 试样制备

实验所使用的岩石取自6种风化程度不同的矿床，岩石的矿物成分以及岩性大体一致，由于其风化程度有所不同，岩石的吸水率、声波波速以及相对密度差异明显。通过对6种风化程度不同的岩石进行参数分析，其中风化程度由1号岩石到6号岩石逐渐增加[4]。具体数据如表1所示，表1为6种不同风化程度岩石物理特性参数表。

表1 6种不同风化程度岩石物理特性参数表

通过表1，6种不同风化程度岩石物理特性参数表可以发现，吸水率和声波波速最高的均为1号岩石，其吸水率为1.231%，声波波速为0.9717，且1号岩石风化程度最低；密度最大的为6号岩石，密度为3.015%，其风化程度最大；纵波波速最快的为2号岩石，其风化程度较小，仅次于1号岩石。在进行实验时，又进一步缩小了加速速率范围。

此次实验的加速速率范围在3～3×206 MPa/s，其围压也被设置为统一的6MPa。针对6种不同风化程度的岩石，此次实验进行了六次加速速率实验，加速速率分别为6×1000、6×1001、6×1002、6×1003、6×1004、6×1005，且每次加速速率均使用6个试样，由此可知，此次实验试样共36个。

3 实验结果与分析

3.1 岩石赋存状态的抗压强度与风化程度成正比关系

不同风化程度的岩石赋存状态的抗压强度随着动三轴抗压强度是增加而增加，其关系图如图1所示。图1为关系变化图。

图1 岩石赋存状态的抗压强度与风化程度关系图

仔细观察图1可以看出，6种不同风化程度的岩石其动三轴抗压强度在实验过程当中均随着加载速率的增加而不断变大。其中6号岩石的增大幅度最大，由最初的抗压强度325增加至500，涨幅值为175，涨幅较大。1号岩石的增大幅度最小，涨幅几乎为0，由此可见，风化程度越大，其随着加载速率的增加幅度也越大；风化程度越小，其随着加载速率的增加幅度较小，二者之间呈反比例关系。

除此以外，在不同加载速率的影响之下，风化程度不同，岩石的抗压强度也有所不同。通过图1岩石赋存状态的抗压强度与风化程度关系图可以看出，岩石风化程度越小，抗压强度越小，二者之间呈正比关系。