GBT2521732019冲击地压测定监测与防治方法第3部分煤岩组合试件冲击倾向性分类及指数的测定方

书书书犐犆犛７３．０１０犇２０!#$%&’’()*犌犅／犜２５２１７．３—２０１９!#$%&、’%()*+,-３./：012345!678/9:;=%&+,犕犲狋犺狅犱狊犳狅狉狋犲狊狋，犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵犪狀犱狆狉犲狏犲狀狋犻狅狀狅犳狉狅犮犽犫狌狉狊狋—犘犪狉狋３：犆犾犪狊狊犻犳犻犮犪狋犻狅狀犪狀犱犾犪犫狅狉犪狋狅狉狔狋犲狊狋犿犲狋犺狅犱狅狀犫狌狉狊狋犻狀犵犾犻犪犫犻犾犻狋狔狅犳犮狅犪犾狉狅犮犽犮狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀狊狊犪犿狆犾犲２０１９１０１８?２０２００５０１@A’(+,-./012!’’()*3/0456?书书书前　　言　　ＧＢ／Ｔ２５２１７《冲击地压测定、监测与防治方法》分为１４个部分：———第１部分：顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方法；———第２部分：煤的冲击倾向性分类及指数的测定方法；———第３部分：煤岩组合试件冲击倾向性分类及指数的测定方法；———第４部分：微震监测方法；———第５部分：地音监测方法；———第６部分：钻屑监测方法；———第７部分：采动应力监测方法；———第８部分：电磁辐射监测方法；———第９部分：煤层注水防治方法；———第１０部分：煤层钻孔卸压防治方法；———第１１部分：煤层卸压爆破防治方法；———第１２部分：开采保护层防治方法；———第１３部分：顶板深孔爆破防治方法；———第１４部分：顶板水压致裂防治方法。本部分为ＧＢ／Ｔ２５２１７的第３部分。本部分按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。本部分由中国煤炭工业协会提出并归口。本部分起草单位：天地科技股份有限公司、煤炭科学技术研究院有限公司、辽宁工程技术大学、辽宁大学、山东科技大学、中国矿业大学（北京）。本部分主要起草人：潘俊锋、齐庆新、杨磊、潘一山、谭云亮、赵毅鑫、夏永学、刘少虹、张晨阳、蒋军军。Ⅰ犌犅／犜２５２１７．３—２０１９冲击地压测定、监测与防治方法第３部分：煤岩组合试件冲击倾向性分类及指数的测定方法１　范围ＧＢ／Ｔ２５２１７的本部分规定了煤岩组合试件的冲击倾向性分类及指数测定所涉及的术语和定义、煤岩组合试件的冲击倾向性分类与指数测定、仪器设备、组合试件的规格要求及组合试件的冲击倾向性判定。本部分适用于煤岩组合试件的冲击倾向性测定。２　规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ＧＢ／Ｔ２３５６１．１—２００９　煤和岩石物理力学性质测定方法　第１部分：采样一般规定ＧＢ／Ｔ２３５６１．７—２００９　煤和岩石物理力学性质测定方法　第７部分：单轴抗压强度测定及软化系数计算方法ＧＢ／Ｔ２５２１７．２—２０１０　冲击地压测定、监测与防治方法　第２部分：煤的冲击倾向性分类及指数的测定方法３　术语和定义下列术语和定义适用于本文件。３．１　煤岩组合试件　犮狅犪犾狉狅犮犽犮狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀狊狊犪犿狆犾犲煤与岩石组合形成的实验室标准试件。３．２　煤岩组合试件的冲击倾向性　犫狌狉狊狋犻狀犵犾犻犪犫犻犾犻狋狔狅犳犮狅犪犾狉狅犮犽犮狅犿犫犻狀犪狋犻狅狀狊狊犪犿狆犾犲煤岩组合试件具有的积聚变形能并产生瞬间冲击破坏的性质。注：改写ＧＢ／Ｔ１６４１４—２００８，定义４．１２。３．３　剩余能量指数　狉犲狊犻犱狌犪犾犲狀犲狉犵狔犻狀犱犲狓犠ＲＥ煤岩组合试件在单轴压缩状态下，峰值弹性能密度与峰后破坏能密度的比值。４　煤岩组合试件的冲击倾向性分类及指数煤岩组合试件的冲击倾向性的强弱，根据测定的剩余能量指数进行衡量。煤岩组合试件冲击倾向性按其指数值的大小分３类，见表１。１犌犅／犜２５２１７．３—２０１９表１　煤岩组合试件冲击倾向性分类类别Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类冲击倾向无弱强指标剩余能量指数０＜犠ＲＥ＜１１≤犠ＲＥ＜２犠ＲＥ≥２５　仪器设备主要仪器设备如下：ａ）　刚性电液伺服试验机；ｂ）　钻石机、锯石机、磨石机；ｃ）　游标卡尺，最小分度值为０．０２ｍｍ；ｄ）　万能角度尺、百分表及百分表架；ｅ）　水平检测台；ｆ）　动态电阻应变仪，工作频率应不小于２０００Ｈｚ；ｇ）　载荷传感器，量程应不小于１５０ｋＮ；ｈ）　位移传感器，量程应不大于１０ｍｍ；ｉ）　计算机数据采集处理系统，数据采集频率应不小于１０ｋＨｚ。也可采用其他设备和仪器，但精度应不低于本部分的相应规定。６　规格要求６．１　试样采集分别采集煤层及顶板岩层试样，根据煤层的直接顶或基本顶的范围、顶板性质、可操作性等因素确定采集直接顶或基本顶岩层。煤层及顶板岩层试样采集方法应符合ＧＢ／Ｔ２３５６１．１—２００９中第５章和第６章的规定。６．２　试件规格组合后的煤岩试件作为标准试件，其规格为５０×１００ｍｍ，且应符合ＧＢ／Ｔ２３５６１．７—２００９中５．１的规定。６．３　试件加工精度组合试件中每个试件加工精度及组合后的试件加工精度均应符合ＧＢ／Ｔ２３５６１．７—２００９中５．２的规定。６．４　试件含水状态各试件制备后，在室温条件下，放在底部有水的干燥器内２４ｈ，以保持实验所需湿度，但试件不应接触水面。６．５　组合方式组合方式为顶板煤层组合，高度比例确定为１∶１，具体如图１所示。组合方式采用白乳胶进行黏２犌犅／犜２５２１７．３—２０１９结，黏结后静置２４ｈ。图１　煤岩组合试件示意图６．６　试件数量每一种煤岩组合试件应不少于１０个，单轴抗压强度测定与剩余能量指数测定试件各不少于５个，并将组合试件详细情况填入附录Ａ的表Ａ．１内。７　单轴抗压强度测定按ＧＢ／Ｔ２３５６１．７—２００９中的规定测定组合试件的单轴抗压强度，并计算该组合试件的平均单轴抗压强度。将测试值及平均值填入附录Ｂ的表Ｂ．１内。８　剩余能量指数测定８．１　测定系统剩余能量指数测定采用刚性电液伺服试验机及其配套的载荷传感器和位移传感器。８．２　测定步骤８．２．１　测定前核对试验分组、试件编号；检查加工精度，测量尺寸，并填入附录Ｃ的表Ｃ．１内。８．２．２　按第７章测定的试件平均单轴抗压强度，估算测定剩余能量指数试件的最大卸载值。８．２．３　将载荷传感器、位移传感器和试件放在试验机下承压板的球形座上，并使三者的轴线重合，调整球形座并涂抹薄层润滑油，使试件受力均匀。８．２．４　依次将载荷传感器和位移传感器与试验机采集系统连接，调试、检查，使之处于待机工作状态。８．２．５　启动试验机，使上承压板与试件接触（但此时试件应未受力），清零位移传感器与载荷传感器数据，准备试验。８．２．６　试验初期，采用载荷控制方式，以１ｋＮ／ｓ的速率对试件进行单轴循环加卸载试验，循环单位为５ｋＮ，每增加５ｋＮ后卸载至试验机初始载荷（不低于３ｋＮ），最大卸载载荷不低于试件预估单轴抗压强度的７０％，如图２ａ）所示，循环次数根据试样的强度与最大卸载载荷共同决定，最后一次卸载后改为位移控制方式，加载速率０．０００５ｍｍ／ｓ，加载至试件破坏。记录破坏载荷，填入附录Ｃ表内。３犌犅／犜２５２１７．３—２０１９８．３　数据处理８．３．１　测定结果选取测定结果应满足式（１）：０．７σＣ≤σ≤σＣ……………………（１）　　式中：σ　———最大卸载载荷，单位为兆帕（ＭＰａ）；σＣ———试件破坏载荷，单位为兆帕（ＭＰａ）。当σ不符合式（１）时，舍弃该数据，补充试件进行测试，直至符合式（１）要求的试件数不少于５个。８．３．２　剩余能量指数计算剩余能量指数计算模型见图２。犪）　循环加卸载试验犫）　某一循环弹性能密度示意图２　剩余能量指数计算模型图　　采用图形积分的方式，计算每个循环载荷下的弹性能密度犝ｉｅ（阴影面积所示），根据不同卸载应力水平下的弹性能密度值，绘制弹性能密度随着应力水平的拟合曲线，确定最优的拟合曲线表达式，根据具体表达式，计算试件峰值强度时的弹性能密度值犝ｅ，即为峰值弹性能密度。剩余能量指数则采用峰值弹性能密度与峰后破坏能密度的比值计算，按式（２）计算：４犌犅／犜２５２１７．３—２０１９犠ＲＥ＝犝ｅ／犝ａ……………………（２）　　式中：犠ＲＥ———剩余能量指数；犝ｅ———峰值弹性能密度，单位为千焦每立方米（ｋＪ／ｍ３）；犝ａ———峰后破坏能密度，单位为千焦每立方米（ｋＪ／ｍ３），即峰后曲线积分面积，如图２ａ）所示，从峰值点到残余强度犇点的曲线面积，犇点的选取根据ＧＢ／Ｔ２５２１７．２—２０１０中冲击能量指数的测定方法确定。５犌犅／犜２５２１７．３—２０１９附　录　犃（规范性附录）煤岩组合试件组合方式记录表煤岩组合试件组合方式记录表见表Ａ．１。表犃．１　煤岩组合试件组合方式记录表送样单位：　　采样地点：　　试验日期：试样名称：含水状态：煤样编号采样深度（距地表…ｍ至…ｍ）顶板编号采样深度（距地表…ｍ至…ｍ）组合方式组合试件编号备注测定：　　　　　　　　　　　　　　　　计算：审核：６犌犅／犜２５２１７．３—２０１９附　录　犅（规范性附录）煤岩组合试件单轴抗压强度测定记录表煤岩组合试件单轴抗压强度测定记录表见表Ｂ．１。表犅．１　煤岩组合试件单轴抗压强度测定记录表送样单位：　　采样地点：　　测定日期：试样名称：　　含水状态：组合试件编号试件描述测定前测定后试件尺寸ｍｍ试件截面积犉ｍｍ２破坏载荷犘ｋＮ抗压强度犚ｃＭＰａ备注测定：　　　　　　　　　　　　　　　　计算：审核：７犌犅／犜２５２１７．３—２０１９附　录　犆（规范性附录）煤岩组合试件剩余能量指数记录表煤岩组合试件剩余能量指数记录表见表Ｃ．１。表犆．１　煤岩组合试件剩余能量指数记录表送样单位：　　采样地点：　　试验日期：　　试样名称：　　含水状态：组合试件编号试件描述测定前测定后试件尺寸ｍｍ截面积ｍｍ２破坏载荷犘ｋＮ抗压强度犚ｃＭＰａ峰值弹性能密度ｋＪ／ｍ３峰后破坏能密度ｋＪ／ｍ３剩余能量指数测定：　　　　　　　　　　　　　　　　　计算：审核：８犌犅／犜２５２１７．３—２０１９参　考　文　献［１］　ＧＢ／Ｔ１６４１４—２００８　煤矿科技术语　岩石力学９犌犅／犜２５２１７．３—２０１９