煤和岩石物理力学性质测定方法

煤和岩石物理力学性质测定方法
第1部分:采样一般规定
1 范围
本部分规定了煤和岩石物理力学性质测定所需煤、岩样的采样的设备工具、技术要求、方法、记录与编号和封装要求。

本部分适用于煤及与煤层相关岩层中岩石的基本性质及冲击倾向性鉴定的室内实验。

2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T ××××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 19222-2003 煤岩样品采取方法
JIS M0301-1975 强度试验用岩石的取样和试样的制备方法
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本部分。

3.1 说明
煤、岩样 coal rock sample
采集后基本能保持煤、岩体原有结构和状态的煤、岩块体。

4 设备工具和包装器材
4.1 取样设备及工具
取样设备和工具主要有：煤电钻、风镐、地质钻机（钻取煤、岩芯）。

4.2 包装器材
试验样品的包装器材如下：
a）具有一定厚度及强度的塑料布、宽胶带；
b）铁锅、石蜡；
c）木屑、泡沫塑料、木箱。

5 技术要求
5.1 采样基本要求
5.1.1 采样前应提取采样地点的地质综合柱状图，了解清楚采样地点的地层结
构。

5.1.2 在研究某一局部地点的岩石性质时，应在所研究地点附近，应寻找具有代表性的采样点采样。

按照GB/T 19222-2003的规定，常规煤层煤岩样品采样点应避开岩浆岩体侵入区、烧变区、风化带、冲蚀带、断层破碎带及其影响区域等地段。

煤岩样采样前应清理煤壁，使表面新鲜、平整。

5.1.3 在研究较大范围内的岩石性质时，应根据岩性变化情况，分别在几个具有代表性的采样点采样。

5.1.4 当沿岩层厚度岩性变化较大时应分别在上、中、下不同层位采样。

5.1.5 每一组煤、岩样应采自岩性相同的同一层位。

5.1.6 对岩性变化很大的岩层，禁止将在不同地点和不同层位采取的煤、岩样编为一组。

5.1.7 按照JIS M0301-1975的规定，尽量不采用爆破方法采样。

如只能用爆破方法采样时，应降低炮眼装药量，以防产生大量人为裂隙。

5.2 采样技术要求
5.2.1 煤层取样
根据试验要求及煤层厚度分层取样，煤层厚度3.5m以下，采一组煤样；（3.5～5.0）m之间采两组煤样，一组靠近煤层顶板取样，另一组靠近煤层底板取样；煤层厚度大于（5.0～10）m之间可分上、中、下采取三组煤样；如煤层厚度大于10m，可根据煤层厚度，分更多层次采取煤样或用钻机采取煤样。

5.2.2 岩层取样
5.2.2.1 如测试岩层的常规物理力学性质，一般采集煤层的直接顶与基本顶两层岩样。

5.2.2.2 如需鉴定岩层冲击倾向性，应在煤层顶板或底板30m以内的岩层中，分别取不同岩性、单层厚度大于2m的各分层为一组，采取各个分层的岩样。

5.2.2.3 煤层底板一般只采一组岩样。

如有厚度小于1.0m的伪底，并有底臌现象，除采此层伪底外，还应采其下另一组不同岩性的底板岩样。

5.2.2.4 如煤层中有夹矸层，应根据夹矸层的厚度、岩性、及对煤层开采影响的程度，酌情采取各夹矸层的岩样。

5.2.3 采样规格及数量
5.2.3.1 岩样每组四块，煤样每组七块。

所采的岩块与煤块的规格大体为（25×25×20）cm的六面体，其高度方位应垂直煤、岩层的层理面。

所采集的煤、岩样不
得有明显裂隙。

5.2.3.2 如煤体强度较低、解理和裂隙发育或为软岩采不出上述大块煤、岩样，可采取较小煤、岩块，其最小尺寸不得小于（15×15×15）cm的六面体，但相应增加采集煤、岩样块的数量。

5.2.3.3 每组煤样或岩样的数量，应满足试样制备的需要，按要求测定的项目确定。

各项试验所需标准试样尺寸和最低数量如表1所示。

考虑到加工中的损耗以及偏离度大于20%时，试样数量需适当增多等因素，采样时一般应按表1中所列数量的两倍采取。

对于软岩，采样的数量还应更大一些。

6 采样方法
6.1 煤、岩试块采样
6.1.1 单一薄、中厚煤层采样
在单一薄、中厚煤层中可在回采、综掘工作面选取新冒落、没有裂隙并能辨别清楚层位的煤、岩块作为试样。

6.1.2 巷道采样
可在新掘出的穿层巷道或石门中用煤电钻或风镐采取；如在老巷道采样，应在巷道松动圈以外，采用掘侧短巷或用钻机采取煤、岩样。

6.2 钻取岩芯采样
6.2.1 用地质钻机采样时，至少打二个钻孔，取二组岩芯。

6.2.2 钻孔应尽量垂直岩层层理面钻进，偏斜度不得大于5°。

如有特殊困难不能做到上述要求时，应注明偏斜角度。

6.2.3 钻取岩芯的直径不得小于70mm。

6.2.4 如要判定岩层的冲击倾向性，钻机取样深度应根据地质综合柱状图，在煤层顶板30m以内的岩层中分别钻取不同岩性，单层厚度大于2m的各分岩层的岩样。

6.3 岩样弯曲强度试验样品采样
在做岩层冲击倾向性鉴定试验中需测试该岩层的弯曲强度，要求试件的长轴平行岩层层面，最好采取岩块做试件。

如用钻机取样，应平行岩层层面钻取岩芯，其直径应大于50mm。

7 采样记录与编号
7.1 采样记录
采样时设专人做煤、岩样描述记录与编号工作。

描述采样点的岩性，如节理、层理、裂隙、破碎度等情况；记录采样地点、采样日期、采样方法等内容。

在记录中，
煤、岩样的编号应与煤、岩样一一对应。

表1 各项试验所需标准试样尺寸与最低数量表
7.2 采样编号
采样后应用油漆对煤、岩样进行编号，编号方式可采用（）、（）等标记，其中分母数字表示该试样取自地质柱状图中煤层编号；分子上的第一数字表示第几个采样地点；第二个字母R表示为煤层顶板、F表示为煤层底板、C表示为煤层、M表示为煤层夹矸；第三数字表示由上而下的分层层数。

示例：编号为试样，分母数字4表明此块试样采自地质柱状图中的4号煤层；分子上的第一个数字2表明此块试样采自第二个采样地点；分子上的字母R表明此块试样采自煤层顶板；分子上的第三个数字3表明此块试样采自该煤层顶板自上而下的
第三个分层（其上已采了2个顶板分层）。

7.3 层理方位标记
用油漆在煤、岩样上涂写箭头符号标明层理方向，箭头指向为垂直层理向上，见图1。

8 封固与装箱要求
8.1 密封
8.1.1 包装
采得的煤、岩样应在井下采样点立即用塑料布包好，按7.2要求进行编号，标明该煤、岩样的特征，将说明卡片放入塑料包装内，外边用宽胶带将其捆扎紧，起到密封煤、岩样的作用。

塑料布应有足够的强度与厚度，如没有合适大小的塑料布，可用多层塑料布包裹煤、岩样。

8.1.2 浸蜡
煤、岩样采好后，立即用纸包好，写上编号，运到井上后立即浸蜡整体封固。

8.2 装箱
煤、岩样包装密封后，装入木箱中。

木箱四周及上下需用木屑或泡沫塑料填实，木箱用铁丝扎紧，并写明编号。

装箱时填写“煤、岩样送验单”(见附录A)及“煤、岩样装箱编号对照表”(见附录B)各一式两份，一份随箱寄送，一份单位留底。

木箱尺寸不宜过大，一般为（50×50×40）cm。

图1 采集的煤、岩样规格及标记示意图
7 煤岩样运输
煤岩样应尽快运达北京。

最好用汽车运至北京，否则要用火车快件运至北京。

煤炭科学研究总院开采设计分院。