[发明专利]一种基于采动应力环境模拟的岩石采动力学实验方法

说明书

本发明公开了一种基于采动应力环境模拟的岩石采动力学实验方法，根据国家标准规定和现场矿区实际工作情况选取不同赋存深度的岩体，在实验室中使用机械设备将不同赋存深度的岩体加工成岩体试样，然后对岩体试样进行采动应力环境模拟试验，得到不同赋存深度的岩体试样在无支撑柱开采方式下的应力应变数据，最后采用作图分析法得到不同赋存深度的岩体的岩石力学特征及其机理分析结果；该方法解决了传统实验没有探讨不同开采深度的工作面前方岩体应力演化规律以及没有考虑工程现场的应力状态和开采扰动的影响导致实验研究不准确和实用性不高的一系列问题。

技术领域

本发明涉及一种实验方法，具体涉及一种基于采动应力环境模拟的岩石采动力学实验方法，属于岩土工程领域。

背景技术

目前，我国煤炭开采以井下开采为主，随着矿产资源不断开采，浅部资源日益减少，开采深度不断增大，开发深地资源已经成为中国科技发展的重要方向。深部开采时，地质构造变得越复杂，工作面前方煤岩体采动应力环境演化过程发生变化，煤岩体自身属性也发生改变，这些均导致了煤岩体采动力学行为的差异性，因而基于不同赋存深度的煤层应力环境及物性特征，开展不同赋存深度的煤岩特征力学参数差异性研究，成为目前岩土工程领域主要任务之一。

传统的实验方法对岩体采动力学行为进行研究时，存在以下几个问题：

(1)传统的岩石采动力学实验没有探讨不同开采深度的工作面前方岩体应力演化规律，仍然沿用浅部的基本理论和常规支护方式，深部开采时，地质构造变得越复杂，岩体自身属性发生改变，因此岩石采动力学实验在实际深部开采工作中的实用性很低。

(2)传统的岩石采动力学实验中对实际采动应力环境的模拟大多是加载常规三轴试验或常规卸载试验，并根据三轴岩石力学试验获得的全应力应变曲线来描述和分析岩体的基本力学行为和变形破坏过程，这是一种静态的研究方式，只是能够模拟出煤矿下某个部位的岩石的受载破坏情况，没有考虑工程现场的应力状态和开采扰动的影响，而实际深部开采工作，岩体物理力学参数发生很大变化，表现出的基本力学特性与浅部煤岩的基本力学性能存在较大差异，因此岩石采动力学实验在实际深部开采工作中的准确度很低。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种综合考虑不同开采深度的工作面前方岩体应力演化规律、工程现场应力状态和开采扰动影响的基于采动应力环境模拟的高准确度、高实用性的岩石采动力学实验方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于采动应力环境模拟的岩石采动力学实验方法，包括如下步骤：

S1：选取具有不同赋存深度的岩体；

S2：将步骤S1选取的岩体制备成岩体试样；

S3：对步骤S2所述岩体试样进行采动应力环境模拟试验，得到不同赋存深度的岩体试样在无支撑柱开采方式下的应力应变数据；

S4：根据步骤S3得到的应力应变数据，采用作图分析法得到不同赋存深度的岩体的岩石力学特征及其机理分析结果。

本发明的有益效果为：

考虑了不同开采深度的工作面前方岩体应力演化规律，对不同赋存深度的岩体采动力学行为进行表征，提高了实验方法的准确性和实用性；对实验结果进行研究，避免了实际深部开采工作存在盲目性、低效性和不确定性，减少了深部特征灾害的出现，提高了开采安全和开采效率。

进一步地，步骤S1中，通过向下钻取的方式对平行于层理面方向的不同赋存深度的岩体进行选取；不同赋存深度的岩体选取于同一地区，岩体选取地区的层理面分布明显时，选取层理面方向一致的岩体。

上述进一步方案的有益效果为：