弱膠結砂質泥巖注水軟化與滲流特性試驗研究
——以神東礦區為例

張 凱，郭俊廷，滕 騰

（1.煤炭開采水資源保護與利用國家重點實驗室，北京 102209；2.國家能源投資集團有限責任公司科技部，北京 100011；3.北京低碳清潔能源研究院，北京 102209；4.中國礦業大學（北京） 能源與礦業學院，北京 100083）

0 引 言

神東礦區基巖以砂巖和砂質泥巖為主，具有典型弱膠結特性，巖石遇水后軟化效果顯著［1-4］。 在實現神東生態脆弱礦區煤炭資源保水開采和水資源保護的地下水庫建設工程中，地下結構水-巖耦合動態穩定性是水庫選址和建設的首要考慮因素［5］。 因此，研究神東礦區弱膠結砂巖或砂質泥巖的水理效應和水滲流特性具有重要的理論意義和工程應用價值。

弱膠結巖石遇水后物理力學性質發生明顯變化，國內外學者對對此開展了諸多試驗和機理研究。烏蘭木倫煤礦3-1煤頂板砂質泥巖遇水后吸水試驗表明，巖石的抗剪強度、黏聚力和內摩擦角隨含水率地增加呈指數、負指數和線性降低，黏聚力和內摩擦角分別下降了77.9%和33.3%［6］。 姚強嶺等［7］研究了寧東煤田含水砂巖-水耦合作用下物理力學性質及變形破壞特征，發現含水砂巖破壞形式由干燥狀態下的沿軸向拉張破裂向端面碎裂破壞過渡。 何滿潮等［8］建立了泥巖吸水過程函數，指出軟巖吸水膨脹是深井軟巖巷道產生大變形乃至坍塌的主要原因之一。 柳萬里等［9］探討了飽水作用對巴東組泥巖強度參數與變形特性及其能量演化的影響規律，并建立了力學特性、能量演化與微裂紋發育三者之間的內在聯系。……