弱胶结砂岩的物理力学特征及定义

李回贵^1,2，李化敏²，汪华君¹，陈善乐¹

1. 贵州工程应用技术学院矿业工程学院2. 河南理工大学能源科学与工程学院

摘 要：为给弱胶结砂岩明确的定义,以布尔台煤矿覆岩中弱胶结砂岩为研究对象,采用地面钻孔取心的方法,采集了3种砂岩试样,首先对其成分以及微观结构进行了分析,然后分别对这3组试样进行了单轴压缩、三轴压缩、巴西劈裂试验,分析了弱胶结砂岩的密度、波速、抗拉强度、抗压强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角等参数。试验结果表明:弱胶结砂岩是以石英和长石为骨架颗粒的岩石,胶结物含量小于总含量的30%;弱胶结砂岩颗粒之间的孔隙非常大,主要集中在40~100μm;胶结物非常少,颗粒边界非常清晰;弱胶结砂岩破裂时主要沿颗粒的边界破裂,宏观破裂类型以"I"形为主;弱胶结砂岩的波速(<1 200 m/s)和密度(<2 200 kg/m3)非常小;抗拉强度(<2 MPa)、抗压强度(<20MPa)、弹性模量(<2 GPa)以及黏聚力(<10 MPa)也非常的小。研究成果有助于进一步揭示弱胶结岩层巷道变形大、巷道支护困难、矿压显现剧烈以及地表台阶下沉等现象的内在原因。

关键词：弱胶结砂岩;矿压显现;微观结构;物理力学特征;