利用沉积特征估算含煤地层岩石力学参数一般性探析摘要：本文提出利用沉积特征作为界定岩石力学参数标准本文提出利用沉积特征快速界定相关岩石力学参数的新方法，对矿区煤层顶板岩石力学参数的界定具有一定的实用价值。关键词：含煤地层；沉积特征；岩石力学参数；抗拉强度；抗压强度中图分类号：G804.6文献标识码：B文章编号：1009-9166(2008)36(c)-0045-02含煤地层岩石力学性质直接决定了矿井围岩的稳定性[1],只有掌握岩石的力学性质才能控制好井下巷道及工作面围岩的稳定，为煤矿开采提供安全保障。因以往的勘探资料没有相关的力学参数，要搞清楚某地层岩石的力学参数，须重新勘探钻孔，做力学实验，时间长，费用大。本文提出以影响岩石力学参数性质的沉积特征作为主要研究对象，提取出以岩石的粒度、填充胶结物的比例、孔隙情况、节理发育等，作为判断岩层力学参数的主线，以埋藏的地质年代、埋藏深度作为修订因子，在定性的基础上建立一种简单定量确定岩石力学参数的新方法。、岩层沉积特征的选择煤层顶板与底板成岩环境的不同，岩层的各类参数也有一定的差异。沉积岩中最重要的特征是其成分、颜色、结构与沉积构造[2],本文把沉积成岩中的对岩层力学特性影响较大、较易获取的四个参数提取出来作为判断岩层力学性质的沉积参数，参数如下：1、碎屑颗粒的粒度大小。在沉积成岩的过程中，在一定的范围内，粒度越小，岩层越密实，岩层的硬度等力学参数越大，为了简化描述，用大、中、小来进行表述，分别用1、2、3的数值进行量化。2、填隙物中胶结物的比例多少。填隙物由胶结物与杂基组成，胶结物对岩石的硬度与强度有强化作用，杂基对岩石有反方向的作用，所以，胶结物的含量多少可以作为衡量岩石硬度与强度的参数之一，用多、中、少来描述，用3、2、1来量化。3、孔隙结构。沉积岩层的孔隙间充填大量的气体或液体，孔隙的大小、多少直接影响岩石的硬度与强度，孔隙越大、越多,岩石的硬度等特征越小。可以用多、中、少来进行描述，用1、2、3进行数值量化。4、节理发育情况。沉积岩节理的发育情况也直接影响岩石的硬度与强度，节理越发育，岩石的强度与硬度越低，所以可以用不发育、中、发育来描述，用3、2、1来量化。岩层沉积的四个特征，12个标量共同组成一个沉积特征量化体系。二、含煤地层关键地层与关键参数的选取1、含煤地层关键地层的选取。根据对采煤工作面具有重要影响作用的顶板作为关键层理论［3］和对具有直接影响关键层的判定方法［4］,由于对采煤工作面具有影响的岩层是有限的、可知的，并不是工作面上方的全部岩层，所有的判别方法，要对提供工作面周围的钻孔柱状图进行关键层的划分与力学参数的估算。2、岩层关键力学参数的选取。对于一个岩层各类运动参数的计算主要来源于抗压强度、抗拉强度、抗剪强度［4］,所以本文选择三个主要强度参数为主要估算对象。3、岩石的五级分类法。在对岩层三大参数估算过程中,每个参数都进行估计是不可取的，本文选用岩石的抗压强度为主要分类主线、以抗拉与抗剪强度为辅助分类的方法，把常用的岩石划为五个区间［5］,每个区间代表岩石的一类软弱强度（表1）,这种分类方法，本文简称为岩石的五级分类。依据岩石的五个级别，定性的对应较软、软、中、硬、较硬五种类型，从定量的角度，分别提取各自范围内的中值作为定量的取值标准。依据该中值，对岩层运动步距公式进行灵敏度分析［4］,能够满足工程实践的需求。三、估算含煤地层岩石力学参数的算法1、岩层沉积特征定量化取值。为了达到快速、准确定位岩层沉积特点，按照第一部分的论述，整理为表2。2、沉积特征选取计算方法。根据表2提供的数据及岩层的岩性描述，确定各个特征的取值，然后依据公式S=A1XA2XA3XA4进行计算，式中A1-A4分别对岩层粒度、胶结物、孔隙、节理四个特征的取值，S为岩层的特征取值。3、特征值S与五级分类的关联。据对鹤岗、峰峰、兖州、盘江矿区38个钻孔近200余层岩层的已知力学参数按照表2与公式1进行回归，得到表3的对应关系。4、其他地质因子对岩石力学参数的影响。(1)地质年代对岩石力学性质的影响。一般，地质年代越久远，岩层形成时间越长，岩石越坚硬。由...