深部煤矿钙质页岩吸水特征实验研究

针对软岩巷道吸水后围岩强度明显降低、影响工程稳定性的问题,利用自主设计的深部软岩吸附水测试装置,对辽宁铁法集团大强煤矿深部钙质页岩进行了有水压和无水压两种条件下的吸水实验,研究了软岩样品在不同水压条件下吸水量随时间的动态变化。实验结果表明,钙质页岩在深井有水压和无水压条件下吸水量均随时间增加而增大,吸水速率随时间增加而减小;吸水量随时间的动态变化曲线均可用幂函数进行拟合。双对数坐标中吸水量随时间变化曲线在有水压条件下呈直线型,无水压条件下呈上凸型或下凹型。通过对岩石样品矿物组成、微观结构(包括孔隙结构)等物理化学性质参数的测定分析,初步揭示了大强煤矿深部钙质页岩吸水特性的影响因素。在有水压条件下初期吸水速率受到孔隙体积的影响较大,有效孔隙体积(孔径大于0.2μm)较大的岩石样品吸水速率也较大;粘土矿物含量较小而有效孔隙体积较大的岩石样品的累积吸水量较大。在无水压条件下岩石样品的吸水量与黏土矿物的含量和离子交换容量正相关。