深部岩石力学参数随赋存深度变化规律研究

林斌 徐冬

摘 要：为了研究煤系地层中赋存深度的变化对深部岩石力学参数的影响，以50m为一个岩层深度范围，通过对淮南矿区潘集背斜上某矿赋存深度在800～1 300m深度范围的同一层泥岩和砂岩样本的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、抗拉强度等岩石基本物理力学参数的试验研究，采用SPSS19.0对试验结果分别进行统计分析，结果发现，泥岩和砂岩的泊松比均随深度的增加而减小，而这两种岩石其余5个力学参数则随赋存深度而增加，且深度的变化对砂岩力学参数变化影响更大；深度在1 000m附近时，泥岩和砂岩的力学参数都会出现显著变化。

关键词：煤系地层；泥岩与砂岩；试验研究；岩石力学参数；赋存深度；变化规律

中图分类号： TU45 文献标志码：A

文章编号：1672-1098（2017）06-0052-08

Abstract：In order to study on the effect of change in depth on mechanical parameters of deep rock in coal bearing strata， using 50m as a layer depth in this work， Mudstone and sandstone samples were taken from 9 different depths ranging from 800m to 1300m at Zhu Ji mine in Huainan mining area. According to the national standard， some physical and mechanical parameters of rock were obtained， including uniaxial compressive strength， elastic modulus， Poissons ratio， cohesion， friction angle， uniaxial tensile strength， by uniaxial compression tests， variable angle shear tests and Brazilian tests for two kinds of rock respectively after processing. Analyzing all these data respectively with statistics software SPSS19.0， it could be found that the Posissons ration of mudstone and sandstone both got smaller with the increase in depth， while the other five mechanical parameters all got bigger with depth， moreover， the change in depth exerted greater effect on sandstone mechnical parameters， and the mechanical properties of mudstone and sandstone both had significant changes in the depth of around 1 000m.

Key words：coal bearing strata； mudstone and sandstone； experimental study； mechanical parameters of rock； overburden depth；law of changes

随着现代社会的高速发展，各行各业对矿产资源的需求也越来越大，煤矿等矿产资源的开采深度也随之不断增加，伴随而来的工程技术问题和灾害也日益增多，使得深部岩石力学问题受到中外学者的广泛关注。深部岩石与浅部岩石在赋存环境上存在很大差异，即通常所讲的“高应力、高地温、高渗压”，从而造成了深部岩石的力学行为较之浅部岩石更加复杂多变，一些基本力学性能与物理力学参数，如流变特性、强度特性、弹性模量等也随着地层深度的增加而发生很大变化。由此可见，开展深部环境下的岩石力学性质研究很有必要，其中，岩石基本物理力学参数随赋存深度的变化规律，更是意义重大。……