王村煤礦斜井10號煤底板巖樣物理力學性質(zhì)實驗分析

楊琪

（西安科技大學，西安 710054）

1 試樣的選取與加工

所有巖煤樣均取自王村煤礦斜井1210工作面，包括底板的鋁制泥巖及10號煤。加工標準巖石試件規(guī)格數(shù)目見表1所示。

表1 試件加工規(guī)格、數(shù)量及試件加工精度要求

2 巖石的物理力學實驗

2.1 巖石的物理實驗

通過巖石物理參數(shù)可以來判斷巖石微小裂隙的發(fā)育情況，進而評價巖石的質(zhì)量，為后期解決工程地質(zhì)問題提供科學依據(jù)。因此本次試驗嚴格參照規(guī)范要求來進行，在室內(nèi)進行了巖石的物理實驗，以及最后數(shù)據(jù)的分析、處理得到巖石的吸水率、含水率、空隙比、干密度等指標。實驗結(jié)果取平均值見表2所示。

表2 巖石物理實驗結(jié)果

2.2 巖石的力學實驗

2.2.1 單軸抗壓實驗

利用材料試驗機對巖石試件進行單向壓縮并對變形參數(shù)進行測定，進而進行數(shù)據(jù)處理可以得到巖石的單軸抗壓強度、彈性模量E、泊松比μ、內(nèi)黏聚力C以及內(nèi)摩擦角φ，結(jié)果見表3所示。

2.2.2 抗拉強度實驗

本次實驗通過劈裂法來測定巖石的抗拉強度，試件在巖石試驗機夾具上固定好后，以每秒0.03～0.05 MP a的速率直到破壞，結(jié)果見表3所示。

2.2.3 抗剪強度實驗

在巖石剪切試驗機上，通過在45°～65°改變變角剪切夾具的角度來進行試驗，每個角度試件不少于三個進行分組實驗，并記錄數(shù)據(jù)，利用抗拉強度δt。抗壓強度δc對C、φ進行驗證校核記錄見表3。

3 實驗數(shù)據(jù)的工程處理

在巷道工程實際問題的穩(wěn)定性分析中，力學參數(shù)的確定會對實際情況產(chǎn)生重大的影響，影響范圍不可預測。在實際問題中，巖體參數(shù)不能夠被巖石參數(shù)所取代，而確定巖體力學參數(shù)的現(xiàn)場大型原位實驗消耗大量的物力財力以及現(xiàn)場條件的限制很難順利展開，因此室內(nèi)實驗所得到的資料，利用合理的工程處理方法，得出最符合現(xiàn)場工程實際的巖體力學參數(shù)。經(jīng)過折減的巖體力學強度如表4所示。

表3 巖石力學實驗結(jié)果

表4 經(jīng)過折減的巖體力學強度

4 結(jié)論

本文通過對王村煤礦斜井10號煤層1210工作面底板現(xiàn)場采集巖石試樣開展巖石物理力學性質(zhì)實驗研究，可以得到以下結(jié)論：

第一，確定了該礦區(qū)10號煤層底板具有代表性泥巖以及10號煤的吸水率、含水率、干密度、空隙比、單軸抗壓強度、單軸抗拉強度、單軸抗剪強度、彈性模量、內(nèi)摩擦角、黏聚力等巖石的物理力學性質(zhì)。

第二，采用工程處理方法對實驗數(shù)據(jù)進行處理，得到與實際情況相符合的巖體實驗參數(shù)：抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力。

第三，對于本礦區(qū)巖體力學參數(shù)性質(zhì)的研究，豐富了巷道工程的工程信息的完備性，對進一步研究明確帶壓開采條件下軟弱巖層底板奧灰突水破壞演化規(guī)律，進而對現(xiàn)場實際問題的研究提供可靠的參數(shù)依據(jù)，保證合理地開采設(shè)計和生產(chǎn)建設(shè)的安全。

［1］李昂，谷拴成，陳方方.帶壓開采煤層底板破壞深度理論分析及數(shù)值模擬-以陜西澄合礦區(qū)董家河煤礦5號煤層為例［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2013，41（4）：56-60.

［2］State Bureau of Coal Industry.Buildings，Water，Railway and Main Shaft and This Coal Pillar and Press Coal Mining Regulations［M］.Beijing：Coal Industry Press，2000.

［3］李抗抗，王成緒.用于煤層底板突水機理研究的巖體原位測試技術(shù)［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2003，（3）：31-33.