探讨岩石物理力学性质对煤层顶底板稳定性的影响
天然状态下岩石中水的重量与岩石烘干重量比值的百分率称为岩石的天然含水率，下面是小编搜集整理的一篇探究岩石物理力学性质对煤层顶底板稳定性影响的论文范文，供大家阅读参考。
[摘要]常用的岩石物理性质指标有强度、容重、比重、孔隙率、吸水率、膨胀性、崩解性、岩石的变形、岩石的强度、岩石的硬度、岩石的磨蚀性等，其对煤层顶底板稳定性的影响是不可忽视的。
[关键词]岩石 物理力学性质 煤层顶底板稳定性
1岩石的基本物理性质
1.1容重和密度
岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的重量称为容重。根据岩石试样的含水情况不同，容重可分为干容重、天然容重和饱和容重，一般未说明含水状态时是指天然容重。
岩石的密度定义为岩石单位体积(包括岩石中孔隙体积)的质量，岩石的容重取决于组成岩石的矿物成分、孔隙大小以及含水量。当其它条件相同时，岩石的容重在―定程度上与其埋藏深度有关。一般而言，靠近地表的岩石容重往往较小，而深层的岩石则具有较大的容重。岩石容重的大小，在一定程度上反映出岩石力学性质的优劣，通常岩石容重愈大，其力学性质愈好。说明煤层稳定性越强。
1.2比重
岩石的比重就是岩石的干重量除以岩石的实体积(不包括岩石中孔隙体积)所得的量与1个大气压下40C时纯水的容重的比值。岩石的比重可采用比重瓶法测定，试验时先将岩石研磨成粉末，烘干后用比重瓶法测量，其原理和方法与土工试验相同。岩石的比重取决于组成岩石的矿物比重，岩石中重矿物含量越多其比重越大，大部分岩石比重介于2.50至2.80之间。
1.3含水率、吸水率和饱水率
天然状态下岩石中水的重量与岩石烘干重量比值的百分率称为岩石的天然含水率。岩石吸水率的大小取决于岩石中孔隙数量多少和细微裂隙的连通情况。孔隙愈大、愈多、孔隙和细微裂隙连通情况愈好，则岩石的吸水率愈大。
岩石的饱和吸水率亦称饱水率，是岩样在强制状态(真空、煮沸或高压)下，岩样的最大吸入水的重量与岩样的烘干重量比值的百分率。在高压条件下，通常认为水能进入岩样中所有敞开的裂隙和孔隙中去，国外采用高压设备使岩样饱和，由于高压设备较为复杂，国内实验室常用真空抽气法或煮沸法使岩样饱和。饱水率反映岩石中张开型裂隙和孔隙的发育情况，对岩石的抗冻性有较大的影响。从而影响顶底板的稳定性。
1.4孔隙率
岩石试样中孔隙体积与岩石试样总体积的百分比称为孔隙率。孔隙率分为开口孔隙率和封闭孔隙率，两者之和总称孔隙率。由于岩石的孔隙主要是由岩石内的粒间孔隙和细微裂隙构成，所以孔隙率是反映岩石致密程度和岩石力学性能的重要参数。它影响着顶底板的稳定性。
1.5岩石的渗透性
岩石的渗透性是指在水压力作用下，岩石的孔隙和裂隙透过水的能力。岩石的渗透性可用渗透系数来衡量。渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力。因此，对于水在岩石中渗流来说，渗透系数的大小取决于岩石的.物理特性和结构特征，例如岩石中孔隙和裂隙的大小、开闭程度以及连通情况等。
1.6岩石的软化性
岩石的软化性是指岩石与水相互作用时降低强度的性能。软化作用的机理也是由于水分子进入粒间间隙而削弱了粒间联结造成的。岩石的软化性与其矿物成分、粒间联结方式、孔隙率以及微裂隙发育程度等因素有关。大部分未经风化的结晶岩在水中不易软化，许多沉积岩如粘土岩、泥质砂岩、泥灰岩以及蛋白岩、硅藻岩等则在水中极易软化。岩石的软化性高低一般用软化系数表示，软化系数是岩样饱水状态下的抗压强度与干燥状态的抗压强度的比值。
1.7岩石的崩解性
岩石的崩解性是指岩石与水相互作用时失去粘结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。这种现象是由于水化过程中削弱了岩石内部的结构联结引起的，常见于由可溶盐和粘土质胶结的沉积岩地层中。岩石崩解性一般用岩石的耐崩解性指数表示，这个指标可以在实验室内做干湿循环试验确定。对于极软的岩石及耐崩解性低的岩石，还应综合考虑崩解物的塑性指数、颗粒成分与耐崩性指数划分岩石质量等级。
2岩石的变形特性
在荷载作用下，岩石首先要发生变形，当作用的荷载不断增大，或当荷载超过某一数值而保持恒定不变时，随着该恒定荷载作用时间的延长，均可导致岩石的破坏。因此，岩石的变形和破坏，是在荷载作用下岩石性能变化过程中的两个不同阶段，变形阶段含有岩石破坏的因素，而岩石的破坏阶段则可看作是变形不断发展的最终结果。
3岩石的强度特性
根据加载速率的大小，岩石的强度可分为静载强度和动载强度。
4岩石的硬度
岩石的硬度表示岩石表面抵抗工具侵入的能力，它可用静压入硬度和冲击硬度来表示。
4.1冲击硬度
使冲锤(又称施密特锤)以一定的速度冲击岩石表面，冲锤的回弹高度可作为表征冲击硬度的指标。
4.2静压入硬度
一定形状、一定材料的压头，以静力压入岩石的表面使之产生非弹性变形或破坏时，受压岩石单位接触面积上的压力值称为岩石的静压入硬度。
5岩石的磨蚀性
岩石的磨蚀性是指岩石对工具的磨蚀能力。主要影响因素有岩石成分、结构、硬度和其中的石英含量。
6结论
对岩石的这些物理力学性质的深入了解和分析，是煤层顶底板稳定性的研究的关键，对煤层顶底板的稳定性影响很大。
参考文献
[1]中石油廊坊分院沁水煤层气开发项目组.沁水盆地南部斜坡带樊庄区块录井报告[R].河北廊坊：中石油廊坊分院，2006.
[2]格瑞克能源(国际)公司山西省柿庄南煤层气勘探开发区块地质与钻井完井报告[R].北京：格瑞克能源(国际)公司，2007.
[3]周士荣等.安徽省阜阳市口孜东井田煤炭勘探报告[R].安徽合肥：安徽省煤田地质局勘查研究院，2004.
[4]中联煤层气有限责任公司沁南煤层气田端郑采气区开发项目完井报告[R].北京：中联煤层气.
[5]随峰堂等.安徽省阜阳市口孜西井田煤炭勘探报告[R].安徽合肥：安徽省煤田地质局勘查研究院，2007.
[6]于双忠.煤矿工程地质研究[M].江苏徐州：中国矿业大学出版社，1991.
【探讨岩石物理力学性质对煤层顶底板稳定性的影响】相关文章：