Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Массоперенос в массивах горных пород

ВВЕДЕНИЕ

Массоперенос в массивах горных пород — понятие весьма и весьма широкое. Движение горных пород, которое наблюдается в природе в виде оползней и каменных лавин, в прямом смысле представляет собой перенос массы. Движе­ние вещества Земли под воздействием разных движущих сил и на разных масштабных уровнях также относится к рассмат­риваемому процессу. Например, хорошо известный вид дви­жения больших масс горных пород и крупных природных образований под воздействием сил гравитации попадает под определение «массоперенос в горных массивах». Здесь име­ется в виду изостазия — процессы, протекающие в земной ко­ре и связанные с горизонтальными и вертикальными пере­мещениями горных масс и горных образований вследствие неравномерного распределения вещества Земли и его разной плотности.


В настоящем курсе не будут рассматриваться такие движения. Объектом изучения будут движения жидкостей и газов через массивы и слагающие их горных породы.


В своей практической деятельности человек часто встречается с необходимостью рассматривать вопросы, свя­занные с движением жидкости и газа через геофизические среды. Простейший пример хорошо известен каждому: при обеспечении водоснабжения жилого поселка сельского типа в отсутствие стационарного водопровода возникает необхо­димость рассчитывать количество колодцев, обеспечиваю­щих водопотребление населенного пункта. Для этого недос­таточно знать количество воды в каждом из колодцев. Важ­ной характеристикой является скорость, с которой вода поступает в колодец из водосодержащего горизонта.


Другой пример — добыча нефти и газа. Любые расче­ты, связанные с определением количества добывающих скважин, их расположения на плане месторождения, оптими­зацией добычи, использования жидкости для вытеснения нефти  и   предотвращения   неконтролируемого   перекрытия каналов миграции нефти и т.п. — все это основывается на ре­шении задач, связанных с определением параметров движе­ния жидкости и газа в проницаемой среде.


Помимо добычи нефти и газа, а также разработки подземных месторождений питьевой воды, можно перечис­лить еще ряд областей, в которых необходимы знания о дви­жении жидких и газообразных тел в массивах горных пород.


Подземное растворение минерального сырья — один из наиболее эффективных способов добычи, например, соли. Соль или другие хорошо растворимые минералы рас­творяются в воде либо специально подобранных химических растворах, которые подаются в продуктивный пласт через скважины или в специально пройденные выработки. Полу­чаемый раствор откачивается и подается на фабрику, где по­лезный компонент извлекается. Подземная выплавка — способ добычи легкоплавко­го сырья, например, серы. В проницаемую среду, содержа­щую рудное тело, нагнетается теплоноситель (как правило, это — сильно разогретая пароводяная смесь). Расплавленный полезный компонент откачивается через систему скважин на поверхность горного массива, где охлаждается, очищается от примесей и складируется. Подземное выщелачивание — способ добычи хими­чески растворимых металлов. Способ хорошо зарекомендо­вал себя при добыче меди, урана, молибдена. В предвари­тельно раздробленное рудное тело нагнетается химический растворитель, например, слабый раствор кислоты. После на­сыщения раствора металлом (химические реакции взаимо­действия хорошо известны) раствор, содержащий металл в виде солей и других неорганических соединений, откачива­ется из недр и доставляется к месту его извлечения (процесс извлечения металла из раствора называется экстракцией). Подземная газификация углей — способ добычи, ос­нованный на сжигании угля в подземных условиях, сбора выделяющихся горючих газов с целью их использования в качестве топлива. Скважинная гидродобыча полезных ископаемых — это способ добычи, основанный на разрушении породного массива (как правило, это глины) и залежи полезного иско­паемого гидропушками, а затем доставка образовавшейся гидросмеси на поверхность (добыча соли, серы, угля, неорга­нических удобрений). Подземное захоронение жидких промышленных отходов — технология удаления растворов токсичных и ра­диоактивных отходов промышленного производства из сре­ды обитания человека путем их закачки через системы сква­жин в глубокозалегающие геологические формации (см.рис.1) и с обеспечением изоляции захоронения в заданных кон­турах в течение продолжительного времени (десятки и сотни тысяч лет). Эксплуатация подземных месторождений геотер­мальных вод — способ использования тепловой энергии как для промышленных целей, в частности добычи электроэнер­гии, так и для теплоснабжения населенных пунктов.

К перечисленному следует добавить другие классиче­ские области техники и народного хозяйства, где знания массопереноса в горных породах и массивах важны: мелио­рация, водоснабжение, а также проектирование, строительст­во и обеспечение долговременной безопасной эксплуатации гидросооружений (плотины, водохранилища и т.п.).


Началом создания теории движения жидкостей и га­зов в пористых средах считается 1850г., когда французский инженер А.Дарси (1803–1858гг.) приступил к проектирова­нию системы водоснабжения г.Дижона (Франция). В 1856г. была опубликована его книга с подробным описанием лабо­раторных опытов по фильтрации воды через песок. В резуль­тате экспериментов А.Дарси опытным путем установил ос­новной закон течения рабочего тела через пористую среду, который впоследствии был назван его именем.


Оглавление

ВВЕДЕНИЕ
§ 1. Основные понятия
§ 2. Основные структурные характеристики
горных пород
§ 3. Распределение проницаемости каналов
по размеру
§ 4. Фильтрация в горных породах
§ 5. Некоторые свойства жидкости
§ 6. Теория течения жидкости
§ 7. Молекулярное течение
§ 8. Взаимодействие жидкости с поверхностью каналов
§ 9. Уравнение фильтрации жидкости и газа
§ 10. Уравнение для течений с большимиn скоростями
§ 11. Пределы применимости закона Дарси
§ 12. Другие эффекты
§ 13. Закон Дарси в дифференциальной форме
§ 14. Потенциальная функция течения
§ 15. Сжимаемые пористые среды
§ 16. Силы, действующие на пористую среду
§ 17. Модели проницаемой среды
§ 18. Теории гидравлического радиуса
§ 19. Режимы фильтрации
§ 20. Уравнение фильтрационного течения при жёстком режиме фильтрации
§ 21. Уравнение планово-плоского безнапорного потока
§ 22. Уравнение упругого режима фильтрации
§ 23. Совершенные скважины
§ 24. Нестационарная фильтрация
§ 25. Несовершенные скважины
§ 26. Течение несмешивающихся жидкостей
§ 27. Относительная проницаемость
§ 28. Фильтрационное течение жидкости, содержащей растворённый газ
§ 29. О динамике кольматационного процесса
§ 30. Метод определения проницаемости массива горных пород IN-SITU
§ 31. Влияние крупномасштабного воздействия на проницаемость массива горных пород
§ 32. Оценка структурных характеристик массива. 132 горных пород по результатам фильтрационных испытаний
§ 33. Некоторые особенности фильтрационных течений
§ 34. Изменение проницаемости тектонических нарушений при крупномасштабном воздействии
§ 35. Фильтрационное истечение газообразных продуктов подземного взрыва в атмосферу
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика