煤田地质与勘探

作者：李涛, 高颖, 闫敬旺, 张嘉睿, 寇规规, 马腾飞, 梅奥然,

关键词：采煤, 黄土, 地裂缝, 微生物固化, 物理特性,

西北黄土覆盖区采煤地裂缝造成浅表水资源漏失和土体失稳，为此开展黄土覆盖区采煤地裂缝微生物诱导碳酸钙(CaCO3)沉淀(Microbial Induced Carbonate Precipitation，MICP)修复实验研究。以陕北柠条塔煤矿为研究背景，对采煤地裂缝特征进行观测，揭示采煤地裂缝发育特征。结合矿山压力观测，划分黄土采煤地裂缝类型。基于采煤地裂缝分类和特征，采用无侧限抗压实验、三轴抗压实验、变水头渗透实验及三轴渗透实验，对比测试了两类裂缝黄土MICP修复样品的力学和水理参数。基于修复体pH、MICP CaCO3产量和扫描电镜测试结果，剖析采煤地裂缝MICP修复影响因素。结果表明：黄土覆盖区采煤地裂缝可分为边界地裂缝和内部地裂缝2种类型。边界地裂缝条件下，菌液和胶结液的最佳比例为1.2∶1.0。内部地裂缝条件下，裂缝充填物中风积沙与黄土的最佳比例为1∶1，菌液和胶结液的最佳比例为1∶1。黄土覆盖区不同类型采煤地裂缝的开度差异，造成CaCO3产率相差31.2%，因此，边界地裂缝较内部地裂缝最佳MICP修复液中胶结液成分所占比例更大。裂缝充填物中风积沙与黄土为1∶1时，充填物与修复液混合体的pH为9.2。该pH环境CaCO3产率可达88%，促进了MICP高效运行。研究成果为黄土覆盖区采煤地裂缝修复提供了参考。

来源：2023年第11期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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