GB T 25217.2-2010 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.pdf

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1、ICS 73-010 D 04 道B和国国家标准11: .，.、中华人民G/T 25217.2-2010 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Methods for test, monitoring and prevention of rock burst一Part 2 : Classification and laboratory test method on bursting liability of coal 2010-09-26发布每句句/中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局中国国家标准化管理委员会2011-02-01实施发布G/T 25217.2

2、-2010 目IJ1=1 GB/T 25217(冲击地压测定、监测与防治方法按部分发布，拟分为14个部分:-一第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;一一第3部分:煤岩组合试件冲击倾向性分类及指数的测定方法;一一第4部分:冲击危险性微震监测方法;第5部分:冲击危险性地音监测方法:第6部分:冲击危险性电磁辐射监测方法;第7部分:冲击危险性钻屑法监测方法;一一第8部分:冲击危险性采动应力监测方法;一一第9部分z冲击地压煤层注水防治方法;一一第10部分z冲击地压煤层钻孔卸压防治方法;一一第11部分:冲击地压煤层卸载爆破防治方法;一一第12部分:

3、冲击地压开采保护层防治方法;一一第13部分:冲击地压深孔爆破断裂顶板防治方法;一一第14部分:冲击地压顶板定向水压致裂防治方法。本部分是GB/T25217的第2部分。本部分的附录B、附录C、附录E、附录F为规范性附录，附录A、附录D为资料性附录。本部分由中国煤炭工业协会提出并归口。本部分起草单位:煤炭科学研究总院开采设计研究分院和煤炭科学研究总院检测研究分院。本部分主要起草人:齐庆新、李纪青、毛德兵、傅京皇、彭永伟、任勇、蓝航。I 1 范围冲击地压测定、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GB/T 25217.2-2010 GB/T 25217的本部分规定了煤的冲击倾向性

4、分类及指数测定所涉及的术语和定义、煤的冲击倾向性分类及指数、仪器设备、试件规格、单轴抗压强度测定、动态破坏时间测定、弹性能量指数测定和冲击能量指数测定。本部分适用于煤的冲击倾向性分类以及在实验室条件下，能加工出标准试件的煤的冲击倾向性指数的测定。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T25217的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 16414-2008煤矿科技术语岩石力学GB/T 2

5、3561. 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/T 23561. 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3 术语和定义3. 1 3.2 3.3 下列术语和定义适用于GB/T25217的本部分。煤的冲击倾向性bursting Iiability of coal 煤体具有的积聚变形能并产生冲击破坏的性质。注1:改写GB/T16414-2008，定义4.12.动态破坏时间duration of dynamic fracture DT 煤试件在单轴压缩状态下，从极限强度到完全破坏所经历的时间。GB/T 16414-200

6、8，定义4.9J弹性能量指数elastic strain energy index w盯煤试件在单轴压缩状态下，当受力达到某一值时(破坏前)卸载，其弹性变形能与塑性变形能(耗损变形能)之比。GB/T 16414-2008，定义4.11J1 GB/T 25217.2-2010 3.4 冲击能量指数bursting energy index KE 煤试件在单轴压缩状态下，在应力应变全过程曲线中，峰值前积蓄的变形能与峰值后耗损的变形能之比。3.5 GB/T 16414-2008，定义4.10J 单轴抗压强度uniaxial compressive strength Rc 在实验室条件下，煤的标准试件

7、在单轴压缩状态下承受的破坏载荷与其承压面面积的比值。GB/T 2356 1. 7-2009，是义3.1J4 蝶的冲击倾向性分类及指数煤的冲击倾向性的强弱，一般根据测定的4个指数进行综合衡量。煤的冲击倾向性按其指数值的大小分3类，见表10当DT、W盯、KE、Rc的测定值发生矛盾时，其分类可采用模糊综合评判方法，4个指数的权重分别为0.3、0.2、0.2、0.30煤的冲击倾向性强弱采用综合判定方法进行判断，4个指数共有81种测试结果，综合判断结果参见附录Ao表1煤的冲击倾向性分类类别I类E类E类冲击倾向元弱强动态破坏时间/msDT500 50DT:;:(500 Dn:;50 弹性能量指数WET2

8、2王三WET5W盯二主5指数冲击能量指数KE 1. 5 1. 5:;:(KE5 KE二三5单轴抗压强度/MPaR, 7 7三三R，14R，二三14二一一5 仪器设备主要仪器设备如下:a) 材料试验机，精度应不低于1级。加载范围应满足式(1): 1. 25P max Po 5P max . ( 1 ) 式中:Po -材料试验机度盘最大值，单位为千牛(kN); P max -一预计试件的最大破坏载荷，单位为千牛(kN)0 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200

9、0Hz; 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; 2 G/T 25217.2-2010 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 试件规格6. 1 试样采集试样采集应符合GBjT2356 1. 1-2009中第5章和第6章的规定。6.2 试件规格标准试件规格应符合GBjT2356 1. 7-2009中5.1的规定。6.3 试件加工精度试件加工精度应符合GBjT2356 1. 7-2009中5.2的规定。6.4 试件数量每一种煤样在测定动态破坏时间、弹性能量指数和

10、冲击能量指数时，每个指数的试件应不少于5个;测定单轴抗压强度时，试件应不少于3个。6.5 试件含水状态试件制备后，在室温条件下，放在底部有水的干燥器内1d2 d，以保持一定的湿度，但试件不应接触水面。7 单轴抗压强度测定按GBjT2356 1. 7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人记录表内，见附录B。8 动态破坏时间测定8. 1 测定系统测定煤样动态破坏时间的测试系统见图1.测定也可采用能够绘出动态破坏时间曲线的其他仪器、仪表。1一一下承压板52一一球形座;3一一载荷传感器54一一试件;5一一上承压板;6一一应变仪;7一一数据采集处理系统。8

11、.2 测定步骤5 图1煤样动态破坏时间测试系统示意图8.2. 1 测定前核对试件分组、试件编号;检查加工精度并测量尺寸，对试件节理、裂隙、含水状态及加工过程中出现的问题等进行描述，并填入记录表内，见附录C.8.2.2 启动材料试验机，将载荷传感器、试件置于材料试验机下承压板的球形座上，并使三者轴线重合，见图1.调整球形座，使试件受力均匀。加载时应加保护罩。3 GB/T 25217.2-2010 8.2.3 按各仪器使用方法连接电路，进行预热、调试与检查，使其处于工作状态。8.2.4 材料试验机以o.5 MPa/sl. 0 MPa/s的速率加载直至煤样破坏。8.2.5 测得的信号通过动态电阻应变

12、仪传递给计算机数据采集处理系统，以不小于10kHz频率采集和储存测试数据。8.3 数据处理8.3.1 煤的动态破坏时间由动态破坏时间曲线确定，见图2。将动态破坏时间值填入记录表内，见附录C。煤的动态破坏时间的整理方法参见附录DED-破坏时间;CD 破坏过程FOC-加载过程。o 10 000 时间T/msC 圄2煤的动态破坏时间曲线8.3.2 每组试件的平均动态破坏时间(取整数)按式(2)计算:式中zDT=iyDT n i=i DT，一一平均动态破坏时间，单位为毫秒(ms); DTi一一第i个试件的动态破坏时间，单位为毫秒(ms); n一一每组试件的个数。 ( 2 ) 8.3.3 计算机数据采集

13、处理系统应根据测得数据，显示每个煤样动态破坏时间曲线，按8.3. 1以人工方式判定每个煤样的动态破坏时间(DT值)，系统按式(2)计算该组煤样的平均动态破坏时间值，并以图表方式打印出每个煤样的动态破坏时间曲线、动态破坏时间(DT值)以及该组煤样的平均动态破坏时间值。9 弹性能量指数测定9.1 测定系统弹性能量指数测定系统见图30测定也可采用能够绘出加卸载曲线的其他仪器、仪表。4 1 下承压板52-一一球形座;3一一载荷传感器;4一一试件;5一一上承压板;6一一位移传感器;7一一磁力表架;8一一数据采集处理系统;9一一动态电阻应变仪。9.2 测定步骤GB/T 25217.2-2010 8 3 9

14、 2 图3弹性能量指数测定系统示意图9.2.1 测定前核对试件分组、试件编号;检查加工精度，测量尺寸。对试件节理、裂隙、含水状态及加工过程中出现的问题等进行描述，并填入记录表内，见附录E。9.2.2 材料试验机的加载范围按式(1)选择。9.2.3 按第7章测定的试样平均单轴抗压强度，估算测定弹性能量指数试件的卸载值。9.2.4 将载荷传感器和试件放在材料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，使试件受力均匀。9.2.5 依次将载荷传感器和位移传感器同动态电阻应变仪、数据采集处理系统连接，接通仪器电源，预热、调试、检查，使之处于待机工作状态。9.2.6 启动材料试验机，使上承压

15、板与试件接触(但此时试件应未受力)，安装位移传感器。试验机以O. 5 MPa/sl. 0 MPa/s的速率对试件加载。当加载到平均破坏载荷的75%85%时，以相同的速率卸载至平均破坏载荷的1%5%。以此方式反复对同一煤样加载、卸载，每一次重复加载的最大值应比上一次提高平均破坏载荷的5%，直至煤样破坏。记录破坏载荷，描述破坏特征，填入记录表内，见附录E。9.3 数据处理9.3. 1 测定结果选取测定结果应满足式(3):O. 7Pc P/O.9Pc 式中zPc -试件破坏载荷，单位为千牛(kN); Pc一一卸载时载荷，单位为千牛(kN)。 ( 3 ) 当Pc不符合上式时，舍弃该数据，补充试件进行测

16、试，直至符合上式要求的试件数不少于5个。9.3.2 弹性能量指数计算9.3.2. 1 单一试件弹性能量指数计算:弹性能量指数计算示意图见图405 Po ZM卢民hh倒GB/T 25217.2一2010应变t:.L/mm弹性能量指数计算示意图。圄4弹性能量指数按式(4)和式(5)计算z. ( 4 ) W = cPSE ET n、%SP . ( 5 ) ( 6 ) SP=c一SEWET 一一弹性能量指数ESE一一弹性应变能，其值为卸载曲线下的面积，见图4画斜线部分;c一一总应变能，其值为加载曲线下的面积5g一一塑性应变能，其值为加载曲线和卸载曲线所包络的面积。9.3.2.2 每组试件平均弹性能量指

17、数计算对于一组试件，其平均弹性能量指数按式(6)计算:WETS=tzwm 式中z式中zWETS一一弹性能量指数平均值;WETi一一第i个试件弹性能量指数;n一一试件个数。WET 、WETS和WETi的计算结果取3位有效数字。9.3.3 采用计算机处理测试数据测得的数据，由计算机数据采集处理系统记录和贮存。按式(3)判定测试结果，符合要求的试件由计算机绘出弹性能量指数曲线图，再由计算机直接积分出弹性应变能值和总应变能值，并按式(4)和式(5)计算出弹性能量指数，按式(6)给出每组试件弹性能量指数平均值，以图表的方式打印出上述测试计算结果。冲击能量指数测定10. 1 测定系统冲击能量指数测定采用电

18、液伺服试验机或刚性试验机。两种试验系统见图5和图6010 6 GB/T 25217.2-2010 2 345 1一一上承压板;2一一试件z3 球形座;4 载荷传感器55一一下承压板z6一一磁力表架;7一一位移传感器;8一一数据采集处理系统z9一一输出终端。图5电液伺服试验机应力应变全过程曲线测定系统示意图8 7 6 1一一球形座;2一一下承压板53一一磁性表座54一一试件:5一一位移传感器;6一一刚性柱;7一一上承压板58一一载荷传感器;9一一动态电阻应变仪;10-数据采集处理系统。圄6刚性试验机应力应变全过程曲线测定系统示意圄10.2 测定步骤10.2. 1 按8.2.1的规定，描述内容，并

19、填人记录表内，见附录F。10.2.2 材料试验机加载范围的选择按式。)。10.2.3 电液伺服试验机的应变速率范围一般为0.5X 10-5 mm/sl. 0 X 10mm/s.试验时根据试件的力学特性和试验机类型选择适当的变形速率。10.2.4 将试件置于电液伺服试验机下承压板中心，调整球形座，使试件受力均匀。10.2.5 启动试验机，当试件与上承压板接触时停机。此时，载荷显示器有少许的载荷指示，将位移传感器安在上、下承压板之间。7 G/T 25217.2-2010 10.2.6 调整、检查试验机各旋钮，使之处于正确的工作位置。试验机按给定的轴向变形速率对试件加载至极限载荷时，可适当调整应变速

20、率直至残余强度之后任意一点，应力应变全过程曲线绘出。将破坏载荷、破坏状态描述填入表格内，见附录F。10.2.7 刚性试验机的试验方法按10.2.410.2.6进行。10.3 数据处理10.3.1 应力应变全过程曲线两类典型的应力应变全过程曲线，见图70以过峰值C点的垂线CQ为分界，峰值后曲线位于CQ右侧为I类应力应变曲线，位于CQ左侧为E类应力应变全过程曲线。具有E类曲线的煤属于强冲击倾向，不必计算冲击能量指数。具有I类曲线的煤试件需计算冲击能量指数。R t到C Q 应变图7两类典型的应力应变全过程曲线10.3.2 单一试件冲击能量指数10.3.2.1 冲击能量指数计算示意图见图80冲击能量指

21、数按式(7)计算:式中zAS-峰值前积聚的变形能;AX-峰值后耗损变形能;KE 冲击能量指数。吹倒Q 应变图8冲击能量指数计算示意图K一生E Ax A，的值等于OC曲线下的面积，Ax的值等于CD曲线下的面积。. ( 7 ) D为残余强度的初始点，D点的确定方法是:做OC由线的切线交轴于E，截取QF=QE，过F点做E轴的垂线与峰后曲线交点即是Do10.3.2.2 每组试件平均冲击能量指数对于一组试件，其平均冲击能量指数按式(8)计算:KES=士2:K日. .( 8 ) 式中zKES一一冲击能量指数平均值;8 KEi一一第i个试件冲击能量指数;n一一试件个数。计算结果取3位有效数字。10.3.3

22、采用计算机处理测试数据GB/T 25217.2-2010 测得的数据，由计算机数据采集处理系统记录和贮存，并绘出冲击能量指数曲线图。按10.3.1判定曲线类型。如为I类曲线，由计算机直接积分出峰前积聚的变形能值和峰后损耗的变形能值，然后按式(7)计算出冲击能量指数，按式(8)给出每组试件冲击能量指数平均值，并以图表的方式打印出结果。9 GB/T 25217.2-2010 附录A(资料性附录)冲击倾向性综合评判结果A.1 冲击倾向性综合评判结果见表A.1。表中综合评判结果:1-一强冲击倾向;2一一弱冲击倾向;3一一元冲击倾向。A.2 有8种较难进行综合判定的情况，在表中综合评判结果列内用祷标出。

23、出现此种测试结果，推荐采用对每个测试值与该指标所在类别临近界定值进行比较的方法综合判断冲击倾向性。表A.1 冲击倾向性综合评判结果表序号动态破弹性能冲击能单轴抗综合评序号动态破弹性能冲击能单轴抗综合评坏时间量指数量指数压强度判结果坏时间量指数量指数压强度判结果1 1 1 1 1 1 27 1 3 3 3 3 2 1 1 1 2 1 28 2 1 1 1 l 3 1 1 1 3 1 29 2 1 l 2 2 4 1 1 2 1 1 30 2 1 1 3 1 5 1 1 2 2 * 31 2 1 2 1 * 6 1 1 2 3 2 32 2 1 2 2 2 7 1 1 3 1 l 33 2 1 2

24、 3 2 8 1 1 3 2 1 34 2 1 3 1 1 9 1 1 3 3 2 35 2 1 3 2 2 10 1 2 1 1 1 36 2 1 3 3 3 11 1 2 1 2 晤37 2 2 1 1 12 1 2 1 3 1 38 2 2 1 2 2 13 1 2 2 1 1 39 2 2 1 3 2 14 1 2 2 2 2 40 2 2 2 1 2 15 l 2 2 3 2 41 2 2 2 2 2 16 1 2 3 1 l 42 2 2 2 3 2 17 1 2 3 2 2 43 2 2 3 1 2 18 1 2 3 3 3 44 2 2 3 2 2 19 1 3 1 1 1 4

25、5 2 2 3 3 * 20 1 3 1 2 1 46 2 3 1 l 1 21 1 3 1 3 2 47 2 3 l 2 2 22 1 3 2 1 l 48 2 3 1 3 3 23 1 3 2 2 2 49 2 3 2 1 2 24 1 3 2 3 3 50 2 3 2 2 2 25 1 3 3 1 l 51 2 3 2 3 晤26 1 3 3 2 3 52 2 3 3 1 3 10 . GB/T 25217.2-2010 表A.1(续)序号动态破弹性能冲击能单轴抗综合评序号动态破弹性能冲击能单轴抗综合评坏时间量指数量指数压强度判结果坏时间量指数量指数压强度判结果53 2 3 3 2 2

26、68 3 2 2 2 2 54 2 3 3 3 3 69 3 2 2 3 3 55 3 1 1 1 1 70 3 2 3 1 3 56 3 1 1 2 1 71 3 2 3 2 晤57 3 1 1 3 3 72 3 2 3 3 3 58 3 1 2 1 1 73 3 3 1 1 2 59 3 1 2 2 2 74 3 3 1 2 3 60 3 1 2 3 3 75 3 3 1 3 3 61 3 1 3 1 2 76 3 3 2 1 3 62 3 1 3 2 3 77 3 3 2 2 晤63 3 1 3 3 3 78 3 3 2 3 3 64 3 2 1 1 1 79 3 3 3 1 3 65

27、3 2 1 2 2 80 3 3 3 2 3 66 3 2 1 3 3 81 3 3 3 3 3 67 3 2 2 1 2 11 G/T 25217.2-2010 送样单位z试样名称z煤样采样深度编号(距地表m至m) 测定:12 试件编号附录B(规范性附录)单轴抗E强度测定记录表采祥地点:试件描述试件尺寸试件测定前i测定后截面积F口1口1自1l计算:测定日期:试件含水状态:一一一破坏抗压含水率载荷P强度R，% 备注kN MPa 审核:送样单位2试样名称:煤祥编号试件编号测定2、附录C(规范性附录)煤的动态破坏时间测定记录表采样地点:试件描述试件尺寸截面积测定后m1 口1口l卜、,. 计算zGB

28、/T 25217.2一2010试验日期z试件含水状态:破坏抗压破坏载荷P强度R，时间DT备注.kN MPa ms 审核z13 GB/T 25217.2-2010 附录(资料性附录)煤的动态破坏时间的整理方法D 煤的动态破坏时间的整理方法煤的冲击倾向性的强弱，采用综合分析的整理方法。动态破坏时间典型曲线见图D.l。D.1 30 20 u内HZA肉同R国。10 000 时间t/msa) 10 。10 内HZM卢肉同吹出。30 000 10 000 时间t/msb) 。30 且咱ZM卢也吹出。23 850 时间t/msc) 动态破坏时间曲线图D.1P , -试件破坏载荷;DT一一煤的动态破坏时间。1

29、4 GB/T 25217.2-2010 4 2 且咱ZMA内hhRMm。20 000 10。时间t/msd) DT 4 2 URZ内HhR出。DT 。10 时间t/mse) P , -_试件破坏载荷;DT一一煤的动态破坏时间。圄D.1 (续)D. 1. 1 对于抗压强度较高、完整性好的煤样，煤的动态破坏时间典型曲线见图D.la)，其DT值为试件从极限载荷至完全失去承载能力时所经历的时间。D. 1.2 对于脆性较高、裂隙发青的煤，动态破坏时间曲线出现1个以上的台阶。台阶基本分两种情况，一种情况为台阶处载荷值呈增加趋势图D.lb)，DT值为载荷呈明显下降的拐点起至载荷为零时所经历的时间;另一种情况

30、为曲线近似水平图D.lc)，DT值根据经验可取降荷率为15%20%之间台阶处起至载荷降为零时所经历的时间。降荷率按式(D.l)计算:p _ - p _ _ _ _ n , 7J=一入lVV月.( D.l ) 式中z矿一-降荷率;pe-试件破坏载荷，单位为千牛(kN); p一一台阶最高点载荷值，单位为千牛(kN)。D. 1.3 对于抗压强度一般的煤，其动态破坏时间曲线也可能出现多个台阶或台阶不明显的斜线，但试件承载能力总是趋于下降图D.ld)、图D.le汀，DT值由图D.ld)、图D.le)直接确定。15 GB/T 25217.2-2010 送样单位2试样名称=煤样试件试件描述编号编号测定前阳定

31、后测定:16 试件尺寸口1m附录E(规范性附录)煤的弹性能量指数测定记录表采样地点:试验日期:试件含水状态:截面积F破坏抗压卸荷值Px弹性变塑性变弹性能载荷P强度R，备注mm2 kN 形能皿形能E指数W盯kN MPa 计算:审核:送样单位z试样名称:煤样试件编号编号测定2试件描述试件尺寸口1口1附录F(规范性附录)煤的冲击能量指数测定记录表采样地点:破坏抗压截面积F强度R，载荷P口1口2kN MPa 计算:GB/T 25217.2-2010 试验日期z试件含水状态:峰值前峰值后弹性能聚积的损耗的备注指数KE变形能As变形能Ax审核217 OFON|N.hFNmNH菌。华人民共和国家标准冲击地压测定、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GB/T 25217.2-2010 国白 中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 印张1.5字数34千字2010年12月第一次印刷开本880X 1230 1/16 2010年12月第一版* 书号:155066. 1-40887定价24.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533打印日期:2011年1月12日F002