Experimentelle Untersuchung zur Reformierung und zur Schwächung der Festigkeit von hartem Kalkstein durch Säurebehandlung

Mehrere derivative Katastrophen wie Bodenpressungskatastrophen und Methanexplosionen können durch das harte Dach in Kohlenminen verursacht werden. Bei Kalkstein-Dächern mit feiner Integrität und extremer Härte ist der Zusammenbruch schwierig, und die Wirkung konventioneller Dachkontrollmethoden ist begrenzt. Die säurehaltige Reformierung ist eine effektive Methode, um die Festigkeit der Dachschichten auf der Grundlage der Säure-Gesteins-Reaktion zu schwächen. In dieser Studie wurden das Gesetz der Festigkeitsschädigung von Gestein und die Eigenschaften der Säurereaktion durch das Kalkstein-Säuerungsexperiment getestet. Darüber hinaus wurde der Mechanismus der Festigkeitsdegradation von Kalkstein unter dem Einfluss der Säure analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Säurekorrosionseigenschaften von Kalkstein offensichtlich sind, da zahlreiche Mineralpartikel unter dem Einfluss der Säurekorrosion Hohlräume erzeugen und mehr Defekte im Inneren entstehen. Die Säure-Gesteins-Reaktion ist in der frühen Phase am intensivsten und erreicht dann allmählich ein dynamisches Gleichgewicht, und die Säurekorrosionsrate von Kalkstein beträgt 4,24 % (10 % HCl, 360 Minuten). Der harte Kalkstein wird nach der Säuerung beschädigt. Darüber hinaus können innere Risse unter Belastung zur schnellen Initiierung und instabilen Ausbreitung angeregt werden, wodurch die erforderliche Dehnung für den Gesteinsbruch um 33,33 % reduziert wird. Die Versagensmorphologie ist komplizierter, und die einachsige Druckfestigkeit und der elastische Modul nehmen um 52,42 % bzw. 34,44 % ab. Die Festigkeitsverminderung des harten Daches nach der Säuerung ist auf Defekte wie interkristalline Rissbildung zurückzuführen, die durch die Korrosion von Gesteinskristallen unter dem Einfluss der Säure verursacht werden und die Initiierung und Ausbreitung interner Risse unter äußerer Kraft beschleunigen. Makroskopisch führte die Säuerung zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Gesteins durch Reformierung der Dachstruktur. Die Durchführbarkeit der Methode der säurehaltigen Reformierung zur Kontrolle des harten Daches wird in dieser Studie bestätigt.