[發明專利]一種基于采動應力環境模擬的巖石采動力學實驗方法

有效

• 申請號: 201810124909.6
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108333048B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 張茹;張朝鵬;覃黎;謝和平;張澤天;高明忠;艾婷;任利;查爾晟;賈哲強;謝晶
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡;李蕊

本發明公開了一種基于采動應力環境模擬的巖石采動力學實驗方法，根據國家標準規定和現場礦區實際工作情況選取不同賦存深度的巖體，在實驗室中使用機械設備將不同賦存深度的巖體加工成巖體試樣，然后對巖體試樣進行采動應力環境模擬試驗，得到不同賦存深度的巖體試樣在無支撐柱開采方式下的應力應變數據，最后采用作圖分析法得到不同賦存深度的巖體的巖石力學特征及其機理分析結果；該方法解決了傳統實驗沒有探討不同開采深度的工作面前方巖體應力演化規律以及沒有考慮工程現場的應力狀態和開采擾動的影響導致實驗研究不準確和實用性不高的一系列問題。

技術領域

本發明涉及一種實驗方法，具體涉及一種基于采動應力環境模擬的巖石采動力學實驗方法，屬于巖土工程領域。

背景技術

目前，我國煤炭開采以井下開采為主，隨著礦產資源不斷開采，淺部資源日益減少，開采深度不斷增大，開發深地資源已經成為中國科技發展的重要方向。深部開采時，地質構造變得越復雜，工作面前方煤巖體采動應力環境演化過程發生變化，煤巖體自身屬性也發生改變，這些均導致了煤巖體采動力學行為的差異性，因而基于不同賦存深度的煤層應力環境及物性特征，開展不同賦存深度的煤巖特征力學參數差異性研究，成為目前巖土工程領域主要任務之一。

傳統的實驗方法對巖體采動力學行為進行研究時，存在以下幾個問題：

(1)傳統的巖石采動力學實驗沒有探討不同開采深度的工作面前方巖體應力演化規律，仍然沿用淺部的基本理論和常規支護方式，深部開采時，地質構造變得越復雜，巖體自身屬性發生改變，因此巖石采動力學實驗在實際深部開采工作中的實用性很低。

(2)傳統的巖石采動力學實驗中對實際采動應力環境的模擬大多是加載常規三軸試驗或常規卸載試驗，并根據三軸巖石力學試驗獲得的全應力應變曲線來描述和分析巖體的基本力學行為和變形破壞過程，這是一種靜態的研究方式，只是能夠模擬出煤礦下某個部位的巖石的受載破壞情況，沒有考慮工程現場的應力狀態和開采擾動的影響，而實際深部開采工作，巖體物理力學參數發生很大變化，表現出的基本力學特性與淺部煤巖的基本力學性能存在較大差異，因此巖石采動力學實驗在實際深部開采工作中的準確度很低。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供了一種綜合考慮不同開采深度的工作面前方巖體應力演化規律、工程現場應力狀態和開采擾動影響的基于采動應力環境模擬的高準確度、高實用性的巖石采動力學實驗方法。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于采動應力環境模擬的巖石采動力學實驗方法，包括如下步驟：

S1：選取具有不同賦存深度的巖體；

S2：將步驟S1選取的巖體制備成巖體試樣；

S3：對步驟S2所述巖體試樣進行采動應力環境模擬試驗，得到不同賦存深度的巖體試樣在無支撐柱開采方式下的應力應變數據；

S4：根據步驟S3得到的應力應變數據，采用作圖分析法得到不同賦存深度的巖體的巖石力學特征及其機理分析結果。

本發明的有益效果為：

考慮了不同開采深度的工作面前方巖體應力演化規律，對不同賦存深度的巖體采動力學行為進行表征，提高了實驗方法的準確性和實用性；對實驗結果進行研究，避免了實際深部開采工作存在盲目性、低效性和不確定性，減少了深部特征災害的出現，提高了開采安全和開采效率。

進一步地，步驟S1中，通過向下鉆取的方式對平行于層理面方向的不同賦存深度的巖體進行選取；不同賦存深度的巖體選取于同一地區，巖體選取地區的層理面分布明顯時，選取層理面方向一致的巖體。

上述進一步方案的有益效果為：