煤体单轴抗压强度统计与分级研究

雷顺^1,2,3，高富强^1,2,3，王晓卿^1,2,3

1. 煤炭科学研究总院开采研究分院2. 中煤科工开采研究院有限公司3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

摘 要：为了解决现有煤体单轴抗压强度（UCS）测试数据利用率低的问题,采用数据筛选与分析、数理统计、聚类分析的方法,提出一种能比较有效地分辨、衡量煤体强度差异,并能对UCS测试结果进行定量评价和分类的方法。通过搜集整理山西、山东、内蒙古、陕西、新疆等主要产煤省份及地区129座矿井的808组煤体UCS数据,分析煤体UCS数据分布特征及分布规律并对测试结果进行评价,为煤体强度分级及煤系地层有关工程设计提供重要参考依据;基于煤体强度测试数据统计分析,将煤体强度进行分级同时根据其煤体强度分级与评价结果初步对煤矿巷道围岩支护参数类型提供参考和预测评估。结果表明:所统计煤体UCS分布范围为1.37～55.48 MPa,平均值为16.11 MPa,标准差为8.93 MPa,且满足正态分布。对煤体UCS分级:Ⅰ（1～10 MPa）、Ⅱ（10～15 MPa）、Ⅲ（15～25MPa）、Ⅳ（25～40 MPa）、Ⅴ（40～60 MPa）。依据单轴抗压强度分级标准对其进行分值评价:非常差（0～10分）、差（11～20分）、较差（21～40分）、中（41～60分）、较好（61～80分）、好（81～95分）、非常好（96～100分）。对煤矿单轴抗压强度进行分值评价,同时与不同支护参数进行对应分类划分,所提供的支护参数可为煤巷支护基本参数提供参考。

关键词：煤体强度;单轴抗压强度;聚类分析;强度分级;支护参数;