华阳煤业铝土质泥岩膨胀性试验研究-论文.pdf

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1、12郭海明焦积润华阳煤业铝土质泥岩膨胀性试验研究华阳煤业铝土质泥岩膨胀性试验研究郭海明，焦积润(山西煤炭运销集团晋城有限公司，山西晋城048026)摘要：以华阳煤业15煤层底板的铝土质泥岩作为研究对象，从矿物成分和试验研究角度对该铝土质泥岩的膨胀性进行了试验研究。结果表明：铝土质泥岩的矿物成分主要为高岭石和石英，其质量百分比分别为39％和61％，高岭石的单位晶层电荷数为0，不具有晶格取代现象；铝土质泥岩的膨胀率为0．008％～0．33％，均值为0．135％，因此，可认定该铝土质泥岩不具有膨胀性。关键词：铝土质

2、泥岩；矿物成分；膨胀性；粘土矿物中图分类号：TD315文献标识码：A文章编号：1671—749X(2014)03—0012—03在100c【=下烘干12h，冷却至室温。0引言从铝土质泥岩块样上采集膨胀性试验岩样，从华阳煤业位于晋城市西约35km处，行政区划采集到的原岩块样中，随机抽取3个岩块样，取芯、隶属泽州县周村镇管辖，开采15煤层。在本井田加工、打磨，制成3个岩芯样品，表1为岩样物理范围内，煤层底板为泥岩和铝土质泥岩，其中，铝土参数。质泥岩平均厚度为3．0m。该铝土质泥岩位于石炭表l铝土质泥岩加工岩样物理

3、参数系中统本溪组底部，奥陶系侵蚀面之上，顶板为太原组15煤层，底板为细砂岩(K1砂岩)，呈灰色、灰白色，块状，常相变为铝土质粉砂岩。由于铝土质泥岩常具有膨胀性，导致矿井巷道底板产生底臌，从而影1．2试验装置及试验方法响巷道围岩的稳定性。本文针对这一问题，以华阳岩样矿物成分分析时，采用x-衍射仪无定向粉煤业15煤层底板铝土质泥岩作为研究对象，从矿末样品的制备方法，将岩粉直接压入x一衍射仪的样物成分和试验研究角度对该铝土质泥岩的膨胀性进品板孔中，制成无定向片进行XRD测试。测试仪器行试验研究。为日本SHIMADZ

4、UXRD一6000型的x．射线粉末衍射1试验研究仪，测试条件为cu靶，管压40．0kV，管流30．0mA，狭缝系统1。、1。、0．31／11"／1，连续扫描，扫描范围1．000。1．1岩样制备～80．000。(20)，步宽0．02。，扫描速度1。／rain。铝土质泥岩样取自样华阳煤业主井联络巷临时岩样膨胀性分析时，采用膨胀性试验标准《土水仓处，岩样呈灰色、灰白色，块状，不具鲕状或豆状工试验方法标准》GB／T50123—1999。采用有机玻璃结构，目测A1元素含量不大I2J，膨胀性较小。加工圆柱体试验容器。容器

5、内径与试验岩样直径相从铝土质泥岩块样上采集矿物成分分析岩样，同，为50mm；容器由两部分构成，一部分为下部容粉碎、研磨，过300目分样筛。将筛下岩粉拌匀后，器，一部分为可随试件变形而上下活动的盖体，在容器底部和盖体上均设有渗水孔，以便水渗入试验岩收稿日期：2013—11—26样。为了精确测量试验岩样的膨胀性，本文采用千作者简介：郭海明(1969一)，男，山西晋城人，专科，工程师，主要从事煤矿巷道围岩稳定性研究及技术工作。分表来量测试验数据。第3期郭海明焦积润华阳煤业铝土质泥岩膨胀性试验研究膨胀性试验时，首先将

6、剪好的滤纸铺人容器底100部，然后慢慢放入试验岩样，在岩样顶部再铺设一层8O滤纸，将盖体盖好，且岩样要与滤纸紧密结合，中间不能夹有任何颗粒，以免影响试件数据。将安装好60的试验岩样置人烧杯中，千分表磁性表座定位，将千魑40分表安装在盖体的中心部位，缓缓向烧杯内加入水，20水通过容器底部的渗水孔进入容器，并浸入岩样，容器内原有的空气会从盖体上的孔排出，加入的水量020高出岩样表面10mm。试验时间15d。1002试验结果及其分析802．1岩样矿物成分分析60图1为3个铝土质泥岩试验岩样的x一射线衍鼎射图谱。40

7、从图1中可以看出，试验岩样含有2种矿物，分20别为高岭石和石英。其中，高岭石泛指高岭石一蛇0纹石族粘土矿物，不是专指某一特定矿物。在图160(a)所示的1岩样中，质量百分比分别为高岭石lO035％，石英65％；在图1(b)所示的2岩样中，质量lO0百分比分别为高岭石40％，石英60％；在图I(C)所示的3岩样中，质量百分比分别为高岭石42％，石8O英58％；取其均值作为华阳煤业l5煤层底板铝土6O骥质泥岩的矿物成分质量百分比，分别为高岭石4O39％，石英61％。2O铝土质泥岩具有膨胀性与其所含的粘土矿物相关，

8、和石英无关，其根本原因取决于粘土矿物的单位0204060衍射角2O／(。)晶层电荷数。华阳煤业15煤层底板铝土质泥岩的@粘土矿物为高岭石，具体为高岭石一蛇纹石族粘土图1试验岩样X．射线衍射图谱矿物，衍射角20为12．35。，远大于蒙脱石族粘土矿a一1岩样；b～2岩样；c一3岩样物的衍射角6．07。E3,4]，根据华阳煤业15煤层底板原始高度，mm。地质条件，符合本铝土质泥岩的高岭石一蛇纹石族3个试验