煤岩抗拉强度两种室内间接测定方法比较与成果分析VIP免费

第23卷第10期岩石力学与工程学报23(10)：1643～16472004年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，20042003年10月20日收到初稿，2004年1月19日收到修改稿。*安徽省自然科学基金(03045403)资助项目。作者吴基文简介：男，1961年生，硕士，1985年毕业于淮南矿业学院煤田地质与勘查专业，现任教授、硕士生导师，主要从事水文地质与工程地质、岩土力学及煤矿安全地质等方面的教学与科研工作。E-mail：jwwu@aust.edu.cn。煤岩抗拉强度两种室内间接测定方法比较与成果分析*吴基文闫立宏(安徽理工大学资源与环境工程系淮南232001)摘要采用劈裂法和套筒致裂法对煤岩抗拉强度进行了系统的测试，介绍了2种测试方法的基本原理和试验装置，系统地分析了煤岩抗拉强度值的分布特征，评价了煤岩抗拉强度的差异性及其形成原因，为地下工程应用煤岩的抗拉强度指标提供了科学依据。关键词采矿工程，煤，抗拉强度，劈裂法，套筒致裂法，测试分类号TD315文献标识码A文章编号1000-6915(2004)10-1643-05COMPARISONSTUDYONTWOKINDSOFINDIRECTMEASUREMENTMETHODSOFTENSILESTRENGTHOFCOALINLABWuJiwen，YanLihong(AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan232001China)AbstractThebasicprinciple，experimentdeviceandtestingmethodofBraziltestmethodandsleevefracturingmethodareintroducedtodeterminethetensilestrengthofcoalinlab.Thedistributioncharacteristicsoftensilestrengthofcoalissystematicallyanalyzed.Thedifferencesoftensilestrengthofcoalanditsformationwiththetwomethodsareevaluated.Keywordsminingengineering，coal，tensilestrength，Braziltest，sleevefracturingmethod，measurement1前言在煤矿生产及防治水工作中，经常会遇到导水断层、封闭不良的钻孔、井田技术边界防隔水煤柱的留设等问题，而煤层抗拉强度是防隔水煤柱留设计算的最重要的参数之一[1]。其值的大小，直接影响到煤柱的尺寸。煤柱过大，造成资源浪费，反之，则存在安全隐患，对开采不利。所以，合理留设防隔水煤柱对煤矿安全生产和合理开发煤炭资源都显得十分重要。但目前大多数煤矿均采用经验值，而室内测试值较少，从而，煤柱留设是否合理很难保证。本文系统地开展了煤岩抗拉强度的测试研究，以为煤矿防隔水煤柱的合理留设提供科学依据。煤岩的抗拉强度是评价其力学性质的重要指标之一。由于煤岩的抗拉强度远小于其抗压强度[2](一般为抗压强度的0.009～0.06倍)，故在受载不大时就有可能出现拉伸破坏。因此，它在地下采矿工程方面有着重要的意义。杨庄煤矿一水平基本开采完毕，主采煤层的部分残余块段储量已划归地方煤矿开采，共有8对矿井。同时，随着开采的延入，在深部逐渐接近朱庄•1644•岩石力学与工程学报2004年煤矿、李楼煤矿等，边界防隔水煤柱留设已迫在眉睫，但缺乏煤岩抗拉强度值。鉴于此，该矿研究决定与安徽理工大学合作，对杨庄煤矿主采煤层5，6煤层的抗拉强度进行测试研究。杨庄煤矿属淮北煤田，含煤地层为华北型石炭二叠系含煤岩层，含主采煤层2层，其中6煤层位于二叠系山西组，5煤层位于二叠系下石盒子组。2劈裂法测定2.1样品采集测试所用煤样分别取自杨庄煤矿2575轨道巷和2524风巷的5煤层及2652轨道巷、2635工作面和3614切眼。采样地点为井下掘进新揭露的煤层断面；采集的煤样均达到试验要求。该采样点共采150多块煤样，基本满足了试验要求。2.2煤岩抗拉强度的劈裂法测定岩石的抗拉强度是指在瞬时载荷作用下导致岩石粘聚性破坏的极限应力。通常所指的抗拉强度是指岩石在单向拉伸应力内的极限应力。在实验室条件下测定岩石材料抗拉强度的方法种类繁多，试验结果亦差别较大。这些方法有[3]：直接拉伸法、劈裂法、弯曲法等，后两者称为间接拉伸法。间接拉伸法中，劈裂法的试件状态符合理论分析，能够较准确地按公式计算抗拉强度；而且，其完成试验又比较简单，与其他拉伸法比较，测试结果最接近直接拉伸法[2]，因此，在国内外得到广泛的采用。它是国际岩石力学学会推荐的测试抗拉强度的方法之一，我国的地质、煤炭、水电等部门也均采用此方法测定岩石的抗拉强度。本次煤块的...