新元煤矿破碎煤体单轴抗压强度快速测定方法研究及应用

雷顺^1,2,3，康红普^1,2,3，高富强^1,2,3，司林坡^1,2,3

1. 煤炭科学研究总院开采研究分院2. 天地科技股份有限公司开采设计事业部3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

摘 要：单轴抗压强度（UCS）是衡量煤岩体力学性能的基本参数之一,破碎煤体UCS一直是煤矿工程师面临的一个难题。以新元煤矿为工程背景,提出了一种基于原位钻孔触探法快速测定破碎煤体UCS的方法,为构建破碎煤体单轴抗压强度现场测定方法提供了一个新的思路。首先通过优化探针直径和改进动力源,现场对破碎煤体进行原位钻孔触探强度测定,然后采集破碎煤样进行实验室点载荷强度测定,同时根据钻孔触探法和点载荷法2种测试方法将测试数据分为两组,得到对应测试结果威布尔分布相关参数,其次运用数理统计软件SPSS分别对回归方程和回归系数进行显著性检验,建立临界载荷（P_c）与点载荷强度指数(I_s50)的关系,在此基础上借助I_s50与UCS的经验关系,建立破碎煤体UCS与P_c的关系,实现破碎煤体UCS的原位快速测定。研究结果表明:钻孔触探法与点载荷法测试数据对应的威布尔分布形状参数分别为:4.02,4.12,即2种测试方法的测试结果分布函数形状基本一致;新元煤矿破碎煤体钻孔触探临界载荷与点载荷强度指数的关系为:I_s50=0.066P_c-0.002;新元煤矿破碎煤体UCS与钻孔触探临界载荷的关系为:UCS=0.807P_c+1.726;新元煤矿破碎煤体钻孔触探临界载荷为1.55～3.48 MPa,UCS为2.97～4.53 MPa;新元煤矿破碎煤体UCS测定结果与现场估算较为接近,表明所提出的破碎煤体单轴抗压强度测定方法切实可行。

关键词：新元煤矿;破碎煤体;单轴抗压强度;钻孔触探法;点载荷强度指数;预测模型;