灰?guī)r在燒變過程中的熱破裂機(jī)制試驗(yàn)研究

張衛(wèi)強(qiáng)，曹志成，周琦忠，王左券，吳 云

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.中國礦業(yè)大學(xué) 礦區(qū)深部零碳負(fù)碳技術(shù)教育部工程研究中心，江蘇 徐州 221116；3.中國礦業(yè)大學(xué) 地?zé)豳Y源研究中心，江蘇 徐州 221116；4.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 徐州 221004)

燒變巖作為煤層自燃的重要產(chǎn)物，在世界范圍內(nèi)廣泛分布。燒變作用后，煤層圍巖結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，導(dǎo)致其物理力學(xué)性質(zhì)及工程效應(yīng)隨之發(fā)生明顯改變[1-3]。掌握巖石結(jié)構(gòu)在燒變過程中的演化規(guī)律，可有效預(yù)判燒變巖區(qū)的工程地質(zhì)特性，規(guī)避一些意想不到的地質(zhì)災(zāi)害[4-6]。因此，開展燒變巖結(jié)構(gòu)演化機(jī)制研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值[7-8]。

目前，關(guān)于燒變作用下巖石結(jié)構(gòu)演變特征等方面的研究還相對(duì)較少，研究方法主要以溫壓交變條件下的巖石熱破裂室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場觀測及數(shù)值模擬為主[9-12]。巖石熱破裂試驗(yàn)方面，主要通過SEM、核磁共振、CT 掃描等微觀測試方法探究熱破裂累進(jìn)過程及結(jié)構(gòu)損傷在物理力學(xué)性質(zhì)上的響應(yīng)特征[13-16]，如左建平等[17]利用掃描電鏡(SEM)研究了砂巖的熱破裂特征，發(fā)現(xiàn)礦物的熱力學(xué)性質(zhì)對(duì)裂縫發(fā)育影響顯著；趙陽升等[18]利用CT掃描觀測了花崗巖的三維熱破裂過程，得到不同溫度下的熱裂紋形態(tài)特征；孫中光等[19]基于核磁共振研究了花崗巖孔隙特征隨溫度的變化規(guī)律；張衛(wèi)強(qiáng)[20]研究了高溫作用后巖石結(jié)構(gòu)損傷與波速、電阻率和強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)的關(guān)聯(lián)關(guān)系?，F(xiàn)場觀測方面，主要是對(duì)燒變區(qū)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測，探測結(jié)果與地層水文地質(zhì)特征相聯(lián)系[21-22]。……