随着建筑场地日趋紧张，煤矸石场地得到了广泛的开发和利用。煤矸石成分复杂，属特殊类土。煤矸石的许多工程地质特性还属未知，这在某种程度上阻碍了煤矸石场地的有效开发和利用。本文结合本溪某工程对煤矸石的膨胀性进行了较深入的探讨。 岩土体的膨胀通常分成两种，一种是粘粒含量较高的土体，遇水后粘粒结合水膜增厚而引起的，称为粒间膨胀；另一种是岩土体中含有的粘土矿物遇水后，水进入到矿物的结晶格子层间而引起的，称为内部膨胀。对煤矸石来说，其多为碎石状、角砾状，小于0.5mm的颗粒一般在10%以下，所以它发生粒间膨胀的可能性很小，而内部膨胀则是煤矸石膨胀性研究的关键所在。 为研究煤矸石的膨胀性，首先选择典型煤矸石进行化学成分和矿物成分的分析，确定煤矸石中膨胀性粘土矿物的种类和含量，然后通过试验测定煤矸石的膨胀性。 1 煤矸石的分类和物质组成 煤矸石自然组成比较复杂，按粒度可分为三种：即粉质含砾状煤矸石、角砾碎石状煤矸石、碎石块石状煤矸石，按自燃程度分三种：即自燃、未自燃、不自燃；按岩性分：一般以泥岩、炭质页岩为主，也包括砂岩、玄武岩、花岗岩、凝灰岩等。 研究场地的煤矸石主要由泥岩和炭质页岩组成，包括少量砂岩、凝灰岩等，本次重点对泥岩和炭质页岩的膨胀性进行研究，其它几种煤矸石由成因和成分决定了其不具备发生第二种膨胀的可能性。 2 煤矸石的化学成分和矿物成分 煤矸石的膨胀与其物质组成有直接关系，化学分析、X射线和差热分析可以鉴定煤矸石的化学成分、矿物组成和各组分的百分含量。两种煤矸石的化学成分和矿物组成如表1、2。 表1 两种煤矸石的化学成分 Table1Thechemicalcompositionofgangue wB/% 岩 性 SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO K2O CaO MgO Na2O TiO2 LOS 炭质页岩 27.6 10.4 7.5 0.3 1.5 4.8 0.8 0.3 0.5 45.8 泥 岩 32.8 14.3 18.8 0.4 1.6 5.2 0.3 0.2 0.5 25.5 表2 两种煤矸石的矿物组成 Table2Themineralformofgangue wB/% 岩 性 蒙脱石 高岭石 绢云母 黄钾铁矾 石 英 炭质页岩 18.5 16.3 7.8 20.6 23.8 泥 岩 31.5 11.1 4.6 13.5 32.4 3 膨胀性试验 试验主要是测定粒度小于0.5mm煤矸石粉样的自由膨胀率、无荷膨胀率和膨胀力；煤矸石岩块的无荷膨胀率。其中粉样的无荷膨胀率是在膨胀仪上测试的，两种试样均以现场密度试验值控制制备，岩块无荷膨胀率是在岩石膨胀仪上测试的，试样直径58mm，高20mm，试验结果见表3。 表3 膨胀试验结果 Table3Resultofexpandtest 岩性 样品类型 干密度 /(kN．m-1) 自由膨胀率 /% 无荷膨胀率 /% 膨胀力 /kPa 炭质 页岩 粉样 15.6 16.4 14.5 18.3 岩块 23.1 0.8 泥岩 粉样 17.3 20.9 18.2 26.8 岩块 26.1 1.1 从表3可见，蒙脱石含量高的粉样，其膨胀率和膨胀力均较大，自由膨胀率最大为20.9%，属于弱膨胀性；岩块的无荷膨胀率很小，但是在试验过程中，岩块开裂，发生了崩解现象，由此我们又对煤矸石进行了崩解性试验。 4 崩解性试验 两种煤矸石各选择4块无裂隙的样品，放入水中浸泡，计算浸泡1d、5d、15d、30d的崩解量(为累计百分比)，炭质页岩分别为1.3%、12.1%、23.1%、35.2%；泥岩分别为1.7%、10.2%、25.3%、30.2%。由此可见两种煤矸石岩样在水中浸泡30d后，崩解量都达到30%以上，具有较强的崩解性。 5 几点认识 (1)煤矸石的主要成分炭质页岩和泥岩中含有大量的膨胀性粘土矿物蒙脱石，分别为18.5%、31.5%。 (2)煤矸石的膨胀性弱，但具有较强的崩解性。 (3)由于煤矸石中含有大量膨胀性粘土矿物蒙脱石，岩块浸水后，水进入到蒙脱石矿物的结晶格子层间，致使矿物膨胀，引起岩块开裂，发生崩解。煤矸石崩解后，必然使煤矸石孔隙率增大，体积将随之增大，从而引起膨胀。因此，煤矸石膨胀是由于蒙脱石吸水膨胀发生崩解后引起的。 (4)在开发煤矸石场地时，要查清煤矸石的类型和场地水文地质状况，注意采取降水和防水措施。 来源：
