摘要： 燃空区覆岩稳定性是煤炭地下气化工程安全、连续、高效生产的重要保证,温度效应是诱发燃空区覆岩失稳的关键因素之一,探究温度与升温速率对岩石物理力学性质的影响，对涉及煤炭地下气化的岩土工程稳定性而言具有重要意义。对砂岩试样进行不同温度与升温速率热处理,分析砂岩物理特性参数变化规律,开展单轴压缩试验获得砂岩峰值强度和弹性模量,并结合X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对不同温度和升温速率下砂岩矿物组成及微观结构特征进行研究。结果表明:砂岩质量损失率与温度呈正相关,与升温速率呈负相关,体积膨胀率和波速减小率与温度和升温速率均呈正相关;峰值强度和弹性模量随温度的增加呈先增后减的变化特征,温度为500 ℃时达到最大值,砂岩微观形貌显示,500 ℃前,微裂隙长度基本不变,宽度减小,温度超过600 ℃,新裂隙逐渐萌生并随温度升高不断扩展并贯通;热冲击程度与总加热时间的动态博弈决定了不同升温速率下砂岩的峰值强度,当温度在600 ℃以下时,升温速率对砂岩峰值强度的影响甚微,当温度大于600 ℃时,热冲击影响大于总加热时间,砂岩内部产生更多的微裂纹,导致其强度降低。研究成果可为煤炭地下气化燃空区覆岩稳定性分析提供理论依据。

关键词: 砂岩, 物理力学特性, 热损伤, 微观结构, 矿物组分

中图分类号: 

• TD 823