探討巖石物理力學性質(zhì)對煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性的影響.doc

探討巖石物理力學性質(zhì)對煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性的影響 天然狀態(tài)下巖石中水的重量與巖石烘干重量比值的百分率稱為巖石的天然含水率，下面是搜集的一篇探究巖石物理力學性質(zhì)對煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性影響的論文范文，供大家閱讀參考。 摘要常用的巖石物理性質(zhì)指標有強度、容重、比重、孔隙率、吸水率、膨脹性、崩解性、巖石的變形、巖石的強度、巖石的硬度、巖石的磨蝕性等，其對煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性的影響是不可忽視的。 關鍵詞巖石物理力學性質(zhì)煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性 1巖石的基本物理性質(zhì) 1.1容重和密度 巖石單位體積(包括巖石中孔隙體積)的重量稱為容重。根據(jù)巖石試樣的含水情況不同，容重可分為干容重、天然容重和飽和容重，一般未說明含水狀態(tài)時是指天然容重。 巖石的密度定義為巖石單位體積(包括巖石中孔隙體積)的質(zhì)量，巖石的容重取決于組成巖石的礦物成分、孔隙大小以及含水量。當其它條件相同時，巖石的容重在定程度上與其埋藏深度有關。一般而言，靠近地表的巖石容重往往較小，而深層的巖石則具有較大的容重。巖石容重的大小，在一定程度上反映出巖石力學性質(zhì)的優(yōu)劣，通常巖石容重愈大，其力學性質(zhì)愈好。說明煤層穩(wěn)定性越強。 1.2比重 巖石的比重就是巖石的干重量除以巖石的實體積(不包括巖石中孔隙體積)所得的量與1個大氣壓下40C時純水的容重的比值。巖石的比重可采用比重瓶法測定，試驗時先將巖石研磨成粉末，烘干后用比重瓶法測量，其原理和方法與土工試驗相同。巖石的比重取決于組成巖石的礦物比重，巖石中重礦物含量越多其比重越大，大部分巖石比重介于2.50至2.80之間。 1.3含水率、吸水率和飽水率 天然狀態(tài)下巖石中水的重量與巖石烘干重量比值的百分率稱為巖石的天然含水率。巖石吸水率的大小取決于巖石中孔隙數(shù)量多少和細微裂隙的連通情況。孔隙愈大、愈多、孔隙和細微裂隙連通情況愈好，則巖石的吸水率愈大。 巖石的飽和吸水率亦稱飽水率，是巖樣在強制狀態(tài)(真空、煮沸或高壓)下，巖樣的最大吸入水的重量與巖樣的烘干重量比值的百分率。在高壓條件下，通常認為水能進入巖樣中所有敞開的裂隙和孔隙中去，國外采用高壓設備使巖樣飽和，由于高壓設備較為復雜，國內(nèi)實驗室常用真空抽氣法或煮沸法使巖樣飽和。飽水率反映巖石中張開型裂隙和孔隙的發(fā)育情況，對巖石的抗凍性有較大的影響。從而影響頂?shù)装宓姆€(wěn)定性。 1.4孔隙率 巖石試樣中孔隙體積與巖石試樣總體積的百分比稱為孔隙率?？紫堵史譃殚_口孔隙率和封閉孔隙率，兩者之和總稱孔隙率。由于巖石的孔隙主要是由巖石內(nèi)的粒間孔隙和細微裂隙構(gòu)成，所以孔隙率是反映巖石致密程度和巖石力學性能的重要參數(shù)。它影響著頂?shù)装宓姆€(wěn)定性。 1.5巖石的滲透性 巖石的滲透性是指在水壓力作用下，巖石的孔隙和裂隙透過水的能力。巖石的滲透性可用滲透系數(shù)來衡量。滲透系數(shù)的物理意義是介質(zhì)對某種特定流體的滲透能力。因此，對于水在巖石中滲流來說，滲透系數(shù)的大小取決于巖石的物理特性和結(jié)構(gòu)特征，例如巖石中孔隙和裂隙的大小、開閉程度以及連通情況等。 1.6巖石的軟化性 巖石的軟化性是指巖石與水相互作用時降低強度的性能。軟化作用的機理也是由于水分子進入粒間間隙而削弱了粒間聯(lián)結(jié)造成的。巖石的軟化性與其礦物成分、粒間聯(lián)結(jié)方式、孔隙率以及微裂隙發(fā)育程度等因素有關。大部分未經(jīng)風化的結(jié)晶巖在水中不易軟化，許多沉積巖如粘土巖、泥質(zhì)砂巖、泥灰?guī)r以及蛋白巖、硅藻巖等則在水中極易軟化。巖石的軟化性高低一般用軟化系數(shù)表示，軟化系數(shù)是巖樣飽水狀態(tài)下的抗壓強度與干燥狀態(tài)的抗壓強度的比值。 1.7巖石的崩解性 巖石的崩解性是指巖石與水相互作用時失去粘結(jié)性并變成完全喪失強度的松散物質(zhì)的性能。這種現(xiàn)象是由于水化過程中削弱了巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)引起的，常見于由可溶鹽和粘土質(zhì)膠結(jié)的沉積巖地層中。巖石崩解性一般用巖石的耐崩解性指數(shù)表示，這個指標可以在實驗室內(nèi)做干濕循環(huán)試驗確定。對于極軟的巖石及耐崩解性低的巖石，還應綜合考慮崩解物的塑性指數(shù)、顆粒成分與耐崩性指數(shù)劃分巖石質(zhì)量等級。 2巖石的變形特性 在荷載作用下，巖石首先要發(fā)生變形，當作用的荷載不斷增大，或當荷載超過某一數(shù)值而保持恒定不變時，隨著該恒定荷載作用時間的延長，均可導致巖石的破壞。因此，巖石的變形和破壞，是在荷載作用下巖石性能變化過程中的兩個不同階段，變形階段含有巖石破壞的因素，而巖石的破壞階段則可看作是變形不斷發(fā)展的最終結(jié)果。 3巖石的強度特性 根據(jù)加載速率的大小，巖石的強度可分為靜載強度和動載強度。 4巖石的硬度 巖石的硬度表示巖石表面抵抗工具侵入的能力，它可用靜壓入硬度和沖擊硬度來表示。 4.1沖擊硬度 使沖錘(又稱施密特錘)以一定的速度沖擊巖石表面，沖錘的回彈高度可作為表征沖擊硬度的指標。 4.2靜壓入硬度 一定形狀、一定材料的壓頭，以靜力壓入巖石的表面使之產(chǎn)生非彈性變形或破壞時，受壓巖石單位接觸面積上的壓力值稱為巖石的靜壓入硬度。 5巖石的磨蝕性 巖石的磨蝕性是指巖石對工具的磨蝕能力。主要影響因素有巖石成分、結(jié)構(gòu)、硬度和其中的石英含量。 6結(jié)論 對巖石的這些物理力學性質(zhì)的深入了解和分析，是煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性的研究的關鍵，對煤層頂?shù)装宓姆€(wěn)定性影響很大。 參考文獻 1中石油廊坊分院沁水煤層氣開發(fā)項目組.沁水盆地南部斜坡帶樊莊區(qū)塊錄井報告R.河北廊坊：中石油廊坊分院，xx. 2格瑞克能源(國際)公司山西省柿莊南煤層氣勘探開發(fā)區(qū)塊地質(zhì)與鉆井完井報告R.北京：格瑞克能源(國際)公司，xx. 3周士榮等.安徽省阜陽市口孜東井田煤炭勘探報告R.安徽合肥：安徽省煤田地質(zhì)局勘查研究院，xx. 4中聯(lián)煤層氣有