第3部分冲击地压煤岩组合试件冲击倾向性分类及指数的测定方法征求意见稿

ICS73-010D04中华人民共和国国家标准GB/T25217.3—XXXX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Methodsfortest,monitoringandpreventionofrockburst—Part3:Classificationandlaboratorytestmethodonburstingliabilityofcoal-rockcombinationssample（征求意见稿）××××-××-××发布××××-××-××实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T25217.3—XXXXI前言本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。GB/T25217《冲击地压测定、监测与防治方法》按部分发布，分为14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：电磁辐射监测方法；——第7部分：钻屑监测方法；——第8部分：采动应力监测方法；——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：煤层卸载爆破防治方法；——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：顶板定向水压致裂防治方法。本部分是GB/T25217的第3部分。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开采设计事业部、煤炭科学技术研究院有限公司安全分院、辽宁工程技术大学、山东科技大学、中国矿业大学（北京）本部分主要起草人员：潘俊锋、齐庆新、杨磊、潘一山、谭云亮、赵毅鑫、张晨阳、蒋军军GB/T25217.3—XXXX2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中对于本部分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部分。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改版）适用于本部分。GB/T16414-2008煤矿科技术语岩石力学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、预防与防治方法第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GB/T25217的本部分。3.1煤岩组合试件coal-rockcombinationssample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burstingliabilityofcoal-rockcombinationssample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1：改写GB/T16414-2008，定义4.12。3.3剩余弹性能指数residualelasticenergyindexWRE煤岩组合试件在单轴压缩状态下，峰前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，一般根据测定的剩余弹性能指数进行衡量。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。GB/T25217.3—XXXX3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弹性能指数0＜WRE＜0.50.5≤WRE＜1WRE≥15仪器设备主要仪器设备如下：a)材料试验机，精度应不低于一级。加载范围应满足式（1）：max0max525.1PPP………………………………………（1）式中：0P——材料试验机度盘最大值，单位为千牛（kN）；maxP——预计试件的最大破坏载荷，单位为千牛（kN）。b)钻石机、锯石机、磨石机、磨床；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；j)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，顶板试样选取30m范围内的一层坚硬厚层顶板。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Φ50×100mm，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。组合分为胶结组合与自然组合两种，胶结组合时采用软性树脂胶水进行胶结，粘结后静置24小时；自然组合则为将顶板及煤层试件自然叠加组合，组合时应保证两试件轴线重合。GB/T25217.3—XXXX4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。7指数测定方法7.1单轴抗压强度测定按GB/T23561.7-2009中的规定测定试件的单轴抗压强度，并计算该组试件的平均单轴抗压强度。将测试值及平均值填入记录表内，见附录B。7.2峰值弹性能密度测定7.2.1测定方法以7.1中测定的平均单轴抗压强度σc作为加载试样的预估抗压强度，对组合试样进行一系列单轴压缩一次加卸载试验。试验共设置多个不同的卸载应力水平i（i≥5），i取0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9，将试样以荷载（0.5MPa/s）的控制方式加载到卸载点iσc，然后将应力卸载到0.05iσc值之后，再次加载至试样破坏。为了防止试样突然破坏，在加载到峰值强度的80%左右，转换为加载速率为1×10-5mm/的位移控制方式加载直至试样破坏。此时每个试样的单轴抗压强度为σci，则实际卸载点应力水平k等于iσc/σci。图2试样一次加卸载试验示意图7.2.2数据处理利用图形积分的方法，计算不同卸载应力水平k下的弹性能密度Uie（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卸载点应力水平k的拟合曲线，根据相关性系数R2GB/T25217.3—XXXX5值，确定最优的拟合曲线表达式，根据具体表达式，计算k=1时的弹性能密度值Ue，即为峰值弹性能密度。7.3剩余弹性能指数测定剩余弹性能指数计算示意图见图3。图3剩余弹性能指数计算示意图剩余弹性能指数按式（2）计算：WRE=Ue/Ua（2）式中：WRE——剩余弹性能指数；Ue——峰值弹性能密度，即图3卸载曲线下的面积，通过拟合表达式k=1计算得到；Ua——峰后破坏能密度，峰后曲线积分面积。GB/T25217.3—XXXX6附录A（规范性附录）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）底板编号采样深度(距地表…m至…m）组合方式组合试件编号备注测定：计算：审核：GB/T25217.3—XXXX7附录B（规范性附录）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试件尺寸mm试件截面积Fmm2破坏载荷PkN抗压强度RcMPa备注测定前测定后测定：计算：审核：GB/T25217.3—XXXX8附录C（规范性附录）煤岩组合试件剩余弹性能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试件尺寸mm截面积mm2峰值弹性能密度（KJ/m3）峰后破坏能密度（KJ/m3）剩余弹性能指数备注测定前测定后测定：计算：审核：