煤矿地下水库煤岩变形不仅直接影响水库的储水能力,而且还严重威胁水库的稳定性。论文以神东矿区大柳塔煤矿地下水库为工程背景,选取拟建水库工作面采空区砂岩、泥岩和煤开展不同粒径煤岩碎胀与压实变形试验,揭示煤岩粒径对变形特性的影响规律。研究表明:自然或饱水条件下松散砂岩、泥岩和煤块试样的碎胀系数分别为1.587～1.828,1.591～1.787和1.435～1.753,且碎胀系数均随粒径增加呈对数曲线形式增大;混合粒径煤岩块试样碎胀系数介于各单一粒径之间,相同粒径煤块试样碎胀系数最小,泥岩块试样居中,砂岩块试样最大。加载煤岩块试样的应变和碎胀系数也均与粒径满足对数函数关系变化,相比自然煤岩块试样,饱水煤岩块试样碎胀系数变化幅度更为显著,饱水砂岩块碎胀系数变化为0.382～0.530,平均增幅9.45%,饱水泥岩块碎胀系数变化为0.410～0.627,平均增幅16.67%,饱水煤块碎胀系数变化为0.506～0.807,平均增幅13.34%。通过X射线衍射和扫描电子显微镜观测煤岩块试样矿物成分及细观结构,分析煤岩块内部组构特征与宏观力学性质关系,阐释应力-水岩作用下煤岩变形的尺寸效应,为煤矿地下水库储水量预测和稳定性控制提供理论依据。

国家自然科学基金项目（51704139）；煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室开放研究基金项目（SHJT-17-42.7）；辽宁工程技术大学学科创新团队项目（LNTU20TD-05,LNTU20TD-17）；

1 煤岩碎胀与压实变形尺寸效应试验
1.1 试验准备
1.2 不同粒径煤岩碎胀变形试验
1.3 不同粒径煤岩压实变形试验
2 应力-水岩作用下煤岩变形尺寸效应分析
2.1 岩性作用
2.2 尺寸效应
3 结论

汪北方,武力,张晶,梁冰,刘春保.煤矿地下水库煤岩变形特性的尺寸效应试验[J].采矿与安全工程学报,2021,38(04):810-818.