论文部分内容阅读
摘要：为了查明五九煤田胜利煤矿岩土工程特征，共施工了5个井检孔，选用机械岩芯钻探、地球物理测井与采样测试相结合的综合勘查手段进行施工，施工过程中，严格按现行规范及设计要求进行工作，确保了各项工程的质量，取得了大量详实、可靠的资料，为煤矿的初步设计提供了重要依据。
关键词：岩土工程；物理力学试样；测试；岩石强度
1、前言
胜利煤矿位于牙克石一五九煤田的东端、大兴安岭西麓的低山丘陵区，地势呈东高西低。井田面积约68.09km2，煤种为长焰煤。为解决林区“以煤代术”问题、贯彻落实“天保工程”，蓄积林业资源，保护生态环境，加快地方煤炭资源开发的需要。内蒙古牙克石五九煤炭(集团)有限责任公司在胜利煤矿进行井筒检查孔施工，目的是为煤矿的初步设计提供依据。根据钻探、地质和水文地质填图揭露，区内发育的地层为白垩系下统的大磨拐河组、第三系和第四系。
牙克石-五九煤田大地构造位置处于新华夏系第三沉降带、海拉尔沉降区东北缘之原林凹陷的南端，为一平缓不对称的向斜盆地。本次施工的5个井筒检查孔采用全孔取芯并进行试验室分析的方法，对钻孔通过的所有地层岩芯每3m取一组样；薄层不足3m，取一组样，厚层分上、中、下分别取样，岩样采好后用塑料布包裹，送实验室进行分析测试。岩样分析项目为：(1)砂层包括颗粒成分、湿度、容重、比重、孔隙度、渗透系数、内摩擦角(或自然安息角)；(2)土层包括容重、比重、湿度、孔隙度、可塑性、内摩擦角(或自然安息角)、附着力(或抗剪强度)、抗压强度、膨胀性；(3)岩层包括容重、抗压强度、抗剪强度、抗拉强度、内摩擦角、泊松比。
2、岩土工程特征
(1)、第四系松散地层物理力学特征
①细砂。黄色一黄褐色，颗粒状。主要成分为石英、长石，分选较好，松散，含水率最大20.5％，最小3.3％，平均11.8％；容重2.2g/cm3；主要组分直径为0.5-0.005mm之间，水下休止角平均为20.41°，该地层松散，易产生液化。
②砂砾石。灰色－灰绿色，主要由中酸性火山岩屑为主，石英长石次之，分选差，粒径不均一，砾石多为次圆状一圆状。最大直径4cm。含水性好。含水率最大16.6％，最小0.65％，平均8.2％，密度2.64g／cm3。
③中砂。杂色－灰白色，颗粒状，主要成分石英、长石及岩屑.砂泥质充填，松散，分选差。砾石多为圆状。含水性好。含水率15％，密度2.67g／cm3。
④亚粘土。黄色，质软，可塑性较差，上部含砂质，含水率17％.密度2.63g／cm3；抗压强度0.1MPa。
⑤粘土。灰色-黄色，质软，局部含灰白色砾石薄层，可塑性强。搓条直径2mm，隔水性好，含水率最大17％，容重1.97g／cm3。
(2)、煤系地层
煤系地层岩石由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、含砾砂岩、碣岩、煤层等组成，岩石一般呈灰白色-灰绿色-深灰色。一般为凝灰质胶结或泥质胶结，较松散，岩石抗压强度较低一般小于6Mpa。粉砂岩抗压强度极值为29.6Mpa，细砂岩抗压强度极值为39.8Mpa。其他岩性极值一般在10Mpa左右。
由资料可以看出深度与含水率关系为：随深度增加含水率减小；这与地层深度增加，上部应力增加地层密实空隙度减小一致。岩石物理力学性质见下表，由表中数据可知：砂岩类的岩石力学特征为岩性越细，强度越高，同时膨胀率越高。泥岩的强度较低，在褐煤盆地的煤层强度大于围岩强度的规律在本矿井中不存在；泥岩的膨胀性最大。
依据GBl2719-91《矿区水文地质工程地质勘探规范》本区岩石抗压强度一般<6Mpa，属于软岩类，矿井开拓中应加强支护。
对试验数据进行分析研究，可以得出如下绪论：
随着地层深度的增加，岩石含水率逐步减少。岩石的抗压强度增加。在同一地层深度条件下。岩石强度与岩石组成及胶结程度相关，一般情况，随颗粒增加强度减小；胶结程度越高，岩石强度越大。在局部层位，存在硬岩，抗压强度>30 Mpa。
3、结语
本次施工的5个井筒检查孔，按照《矿山井巷工程施工及验收规范》、《煤炭地质勘查钻孔质量标准》及《胜利煤矿井筒检查孔设计》要求验收，5个井筒检查孔验收为特级孔，特甲级孔率100％。所采取样品质量均满足规程、规范要求，所采取样品均就地及时送煤炭工业黑龙江省煤炭质量监督检验站进行分析测试，测试内容满足有关规程、规范要求，质量合格。
本区岩石抗压强度是以软岩层为主的特点，岩样单向极限抗压强度(RC)一般<6Mpa，煤层抗压强度低于围岩一般为3.2 Mpa。矿井开拓中应加强支护。砂岩类的岩石力学特征为岩性越细，强度越高，同时膨胀率越高。泥岩的强度较低.在褐煤盆地的煤层强度大于围岩强度的规律在本矿井中不存在；泥岩的膨胀性最大。随着地层深度的增加，岩石含水率逐步减少，岩石的抗压强度增加。在同一地层深度条件下，岩石强度与岩石组成及胶结程度相关，一般情况，随颗粒增加强度减小；胶结程度越高，岩石强度越大。
关键词：岩土工程；物理力学试样；测试；岩石强度
1、前言
胜利煤矿位于牙克石一五九煤田的东端、大兴安岭西麓的低山丘陵区，地势呈东高西低。井田面积约68.09km2，煤种为长焰煤。为解决林区“以煤代术”问题、贯彻落实“天保工程”，蓄积林业资源，保护生态环境，加快地方煤炭资源开发的需要。内蒙古牙克石五九煤炭(集团)有限责任公司在胜利煤矿进行井筒检查孔施工，目的是为煤矿的初步设计提供依据。根据钻探、地质和水文地质填图揭露，区内发育的地层为白垩系下统的大磨拐河组、第三系和第四系。
牙克石-五九煤田大地构造位置处于新华夏系第三沉降带、海拉尔沉降区东北缘之原林凹陷的南端，为一平缓不对称的向斜盆地。本次施工的5个井筒检查孔采用全孔取芯并进行试验室分析的方法，对钻孔通过的所有地层岩芯每3m取一组样；薄层不足3m，取一组样，厚层分上、中、下分别取样，岩样采好后用塑料布包裹，送实验室进行分析测试。岩样分析项目为：(1)砂层包括颗粒成分、湿度、容重、比重、孔隙度、渗透系数、内摩擦角(或自然安息角)；(2)土层包括容重、比重、湿度、孔隙度、可塑性、内摩擦角(或自然安息角)、附着力(或抗剪强度)、抗压强度、膨胀性；(3)岩层包括容重、抗压强度、抗剪强度、抗拉强度、内摩擦角、泊松比。
2、岩土工程特征
(1)、第四系松散地层物理力学特征
①细砂。黄色一黄褐色，颗粒状。主要成分为石英、长石，分选较好，松散，含水率最大20.5％，最小3.3％，平均11.8％；容重2.2g/cm3；主要组分直径为0.5-0.005mm之间，水下休止角平均为20.41°，该地层松散，易产生液化。
②砂砾石。灰色－灰绿色，主要由中酸性火山岩屑为主，石英长石次之，分选差，粒径不均一，砾石多为次圆状一圆状。最大直径4cm。含水性好。含水率最大16.6％，最小0.65％，平均8.2％，密度2.64g／cm3。
③中砂。杂色－灰白色，颗粒状，主要成分石英、长石及岩屑.砂泥质充填，松散，分选差。砾石多为圆状。含水性好。含水率15％，密度2.67g／cm3。
④亚粘土。黄色，质软，可塑性较差，上部含砂质，含水率17％.密度2.63g／cm3；抗压强度0.1MPa。
⑤粘土。灰色-黄色，质软，局部含灰白色砾石薄层，可塑性强。搓条直径2mm，隔水性好，含水率最大17％，容重1.97g／cm3。
(2)、煤系地层
煤系地层岩石由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、含砾砂岩、碣岩、煤层等组成，岩石一般呈灰白色-灰绿色-深灰色。一般为凝灰质胶结或泥质胶结，较松散，岩石抗压强度较低一般小于6Mpa。粉砂岩抗压强度极值为29.6Mpa，细砂岩抗压强度极值为39.8Mpa。其他岩性极值一般在10Mpa左右。
由资料可以看出深度与含水率关系为：随深度增加含水率减小；这与地层深度增加，上部应力增加地层密实空隙度减小一致。岩石物理力学性质见下表，由表中数据可知：砂岩类的岩石力学特征为岩性越细，强度越高，同时膨胀率越高。泥岩的强度较低，在褐煤盆地的煤层强度大于围岩强度的规律在本矿井中不存在；泥岩的膨胀性最大。
依据GBl2719-91《矿区水文地质工程地质勘探规范》本区岩石抗压强度一般<6Mpa，属于软岩类，矿井开拓中应加强支护。
对试验数据进行分析研究，可以得出如下绪论：
随着地层深度的增加，岩石含水率逐步减少。岩石的抗压强度增加。在同一地层深度条件下。岩石强度与岩石组成及胶结程度相关，一般情况，随颗粒增加强度减小；胶结程度越高，岩石强度越大。在局部层位，存在硬岩，抗压强度>30 Mpa。
3、结语
本次施工的5个井筒检查孔，按照《矿山井巷工程施工及验收规范》、《煤炭地质勘查钻孔质量标准》及《胜利煤矿井筒检查孔设计》要求验收，5个井筒检查孔验收为特级孔，特甲级孔率100％。所采取样品质量均满足规程、规范要求，所采取样品均就地及时送煤炭工业黑龙江省煤炭质量监督检验站进行分析测试，测试内容满足有关规程、规范要求，质量合格。
本区岩石抗压强度是以软岩层为主的特点，岩样单向极限抗压强度(RC)一般<6Mpa，煤层抗压强度低于围岩一般为3.2 Mpa。矿井开拓中应加强支护。砂岩类的岩石力学特征为岩性越细，强度越高，同时膨胀率越高。泥岩的强度较低.在褐煤盆地的煤层强度大于围岩强度的规律在本矿井中不存在；泥岩的膨胀性最大。随着地层深度的增加，岩石含水率逐步减少，岩石的抗压强度增加。在同一地层深度条件下，岩石强度与岩石组成及胶结程度相关，一般情况，随颗粒增加强度减小；胶结程度越高，岩石强度越大。