煤炭学报

作者：陈伟, 万文, 冯涛, 王卫军, 赵延林, 吴秋红,

关键词：白云岩矿柱, 高湿环境, 微观结构, 强度软化, 颗粒物质,

为了探究深部开采后矿柱力学性能受高湿环境的影响规律，对湖南郴州茶山岭煤矿 -850 m白云岩矿柱取心制作标准试样，采用核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和 X 射线衍射(XRD)对 4 种湿度环境(相对湿度 70%，80%，90%，100%)中 60 d 限制轴向位移的白 云岩孔隙尺寸、微观结构及矿物组分进行跟踪测定，研究吸水速率与孔隙结构的动态响应特征。 结 合室内单、三轴压缩力学试验结果，总结了白云岩吸水膨胀后的强度软化机制。 研究表明:1环境 湿度越高，白云岩的环向应变与轴向膨胀力前期的增速越快，趋于平稳的时间相对靠后，并在膨胀 力达到最大值后，出现明显的应力松弛;2 装置中环境湿度的升高以及湿度作用时间的延长削弱 了白云岩的强度并加剧了变形。 近似现场湿度下(相对湿度 90%)，内摩擦角在 60 d 中下降幅度较 为平均，反观黏聚力前后 20 d 变化较小，集中在 20 ~ 40 d 迅速下滑;3 白云岩在吸水前期核磁共振 T2 谱曲线出现双峰现象，且峰值对应弛豫时间持续向右移动，原本致密的层状结构发生开裂，小中 孔隙扩张并连通形成大孔隙。 基于吸水曲线及 T2 谱面积曲线特征，将整个高湿作用过程分为 3 个 阶段:急速吸水、减速吸水和稳定水化阶段;4 高湿环境下白云岩吸水后，由于结合水膜的润滑作 用以及黏土矿物的膨胀效应引起颗粒间胶结能力减弱，劣化其力学指标，最终改变了白云岩的极限 破坏模式。

来源：2022年第11期

《煤炭学报》期刊编辑部

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