深部卸壓工程巖石力學測試規(guī)范-編制說明

《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》編制說明

一、工作簡況

1.任務(wù)來源

本文件是根據(jù)中關(guān)村綠色礦山產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟下達的2022年與綠色礦山相關(guān)的團

體標準編寫計劃制定的。

2.起草單位、參編單位

本文件起草單位：中國礦業(yè)大學（北京）。

參加編寫單位：中國礦業(yè)大學（北京）、北京科技大學、武漢大學、黑龍江

龍煤礦業(yè)控股集團有限責任公司

3.主要起草人：張俊文、李玉琳、宋治祥、盧海峰、于會軍、鄧雪杰、陳見行、

陳宇龍

二、制定（修訂）標準的必要性和意義

目前，《GB/T23561.9-2009煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法》已發(fā)布十年

有余，對于推動采礦工程、隧道工程、水利水電工程、邊坡工程等起著重要的作

用。針對現(xiàn)有的《GB/T23561.9-2009煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法》對于深

部卸壓工程的發(fā)展與需要的不適用性與時滯性，結(jié)合我們查閱、調(diào)研以及總結(jié)了

室內(nèi)煤巖體卸荷力學試驗情況，中國礦業(yè)大學（北京）、北京科技大學、武漢大

學、黑龍江龍煤礦業(yè)控股集團有限責任公司等單位聯(lián)合編寫了《深部卸壓工程巖

石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》。

1.作為《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》補充所考慮事項

《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定了深部卸壓工程巖石力學測試

方法的技術(shù)導(dǎo)則，突破了常規(guī)的巖石力學測試方法，涵蓋了“術(shù)語和定義”、“試

驗原理”、“地應(yīng)力測量”、“深部煤或深部巖石三軸加卸載力學試驗步驟”、

“深部煤或深部巖石的破裂角的計算方法”、“深部巖石三軸壓縮強度確定方法”

以及“深部巖石或深部煤的三軸壓縮強度測試要求”等內(nèi)容，有望為深部卸壓工

程的高效、安全進行提供更為準確的理論依據(jù)和參考借鑒。但仍存在著如下問題：

（1）深部煤試件或深部巖石試件所處環(huán)境對應(yīng)的條件考慮過于單一。本規(guī)

范提出的深部煤試件或深部巖巖石試件所處環(huán)境復(fù)雜，不僅僅只有高應(yīng)力的作用，

還存在高溫、高巖溶水壓、強擾動以及瓦斯賦存等條件的作用。對應(yīng)于復(fù)雜的深

部卸壓工程而言，多場與多相耦合下的環(huán)境對深部煤試件或深部巖巖石試件的作

用亦是不能忽視的，進而更能貼合與回歸《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》

的主題。

（2）應(yīng)用領(lǐng)域范疇拓展性較弱。從目前所提規(guī)范引言來看，本規(guī)范適用于

采礦工程領(lǐng)域，尤其是煤炭深部開采領(lǐng)域。對于核廢料處理工程、二氧化碳封存

工程、地熱開采工程、油氣開采工程的適用性難以體現(xiàn)。

（3）范圍界定的依據(jù)不明。本規(guī)范所提出的深部煤試件或深部巖巖石試件的

界定僅僅是依據(jù)埋深超過800m確定的，此依據(jù)存在一定的偏頗性，有待進一步

考究。

但是，由于當前的煤巖體室內(nèi)三軸力學測試標準并未考慮深部效應(yīng)的影響，

完全脫離了煤巖體試件所在原始地層的高地應(yīng)力作用的歷史效果，從而導(dǎo)致當前

的煤巖體室內(nèi)三軸力學測試標準并不能適應(yīng)與貼合深部卸壓工程的發(fā)展和需要，

為此本文件《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》在推動與豐富深部巖石力學

理論過程中發(fā)揮著重要引領(lǐng)作用，對深部安全高效開采及深部災(zāi)害防治具有一定

的指導(dǎo)與參考借鑒意義。

本文件適用于有關(guān)深部卸壓工程基礎(chǔ)理論方面的室內(nèi)巖石力學測試試驗研

究，對豐富深部巖石力學基礎(chǔ)理論有一定的促進作用與指導(dǎo)意義。

三、主要起草過程

本項目于2022年4月申報立項，2022年5月由中關(guān)村綠色產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟下達標準制

定計劃。

（1）2022年5月，本文件編制組召開第1次討論會，制定了標準編制大綱，完

成了參編單位任務(wù)分工。

（2）2022年7月1日至2022年7月15日，編制組形成了《深部卸壓工程巖石力

學測試技術(shù)導(dǎo)則》（討論稿）。

（3）2022年7月16日至2022年7月31日，編制組委托部分專家對《深部卸壓工

程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》（討論稿）進行了咨詢，相關(guān)專家提出了部分修改建

議。

（4）2022年8月1日至2022年8月20日，編制組經(jīng)過完善并內(nèi)部討論，形成了

《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》（征求意見稿）。

（5）2022年8月25日，召集參與編制單位人員進行了修改完善討論。

（6）2022年9月15日，將本標準送審稿發(fā)部分專家評審，提出相關(guān)意見。

（7）2022年9月20日，根據(jù)征求意見及專家評審意見，中綠盟組織標準編制

單位及相關(guān)人員進行會審，完善標準內(nèi)容。

四、制定（修訂）標準的原則和依據(jù)

“深空、深海、深地”計劃是中國科技向世界科技強國邁進新征程的首要計

劃。其中，向地球深部進軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題。目前，資源開發(fā)不

斷向地球深部進軍，淺部煤炭資源逐步枯竭，煤炭資源步入深部開采已為常態(tài)。

與此同時，深部圍巖所處環(huán)境復(fù)雜，“三高一擾動”的長期作用使深部圍巖發(fā)生

系列的災(zāi)害現(xiàn)象，如沖擊地壓、巖爆、煤與瓦斯突出等。然而，目前的淺部巖石

力學理論并不能適應(yīng)深部工程的快速推進與發(fā)展。為保證深部開采高效安全地進

行，深部卸壓工程與相應(yīng)的技術(shù)亦隨之興起，如大直徑鉆孔卸壓開采、水力壓裂

切頂卸壓開采、深孔造穴卸壓開采、深部硐室開挖工程等。為此，依據(jù)中華人民

共和國有關(guān)法律法規(guī)和相關(guān)政策文件要求，為適應(yīng)深部卸壓工程的發(fā)展與需要，

亟需大力建立合理規(guī)范的深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)規(guī)范，從而豐富和充實

深部巖石力學理論，進而為深部工程提供更為精準的理論指導(dǎo)與參考借鑒。

以“創(chuàng)新、合理、規(guī)范、先進、精確”為指導(dǎo)原則編制的《深部卸壓工程巖石

力學測試技術(shù)導(dǎo)則》不應(yīng)僅局限于深部煤巖體的常規(guī)三軸加（卸）載力學試驗，

還應(yīng)拓展應(yīng)用至深部煤巖體的真三軸加（卸）載力學試驗，這也應(yīng)該是所有深部

煤巖體的深部卸壓室內(nèi)力學試驗的最低要求，將為推動深部安全高效開采及其深

部災(zāi)害精準防治提供一定的參考借鑒與理論依據(jù)。

文件編寫格式及內(nèi)容符合GB/T1.1-2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準

化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定要求編寫，并力求標準具有“簡潔性、通用性、

指導(dǎo)性、引導(dǎo)性和可擴展性”的特點。

本文件制定過程主要參考了《GB/T23561.7-2009煤和巖石物理力學性質(zhì)測

定方法第3部分：煤和巖石塊體密度測定方法》、《GB/T23561.7-2009煤和巖

石物理力學性質(zhì)測定方法第4部分：煤和巖石孔隙率計算方法》、《GB/T

23561.7-2009煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法第７部分：單軸抗壓強度測定及

軟化系數(shù)計算方法》、《GB/T23561.8-2009煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法第

８部分：煤和巖石變形參數(shù)測定方法》、《GB/T23561.9-2009煤和巖石物理力

學性質(zhì)測定方法第9部分：煤和巖石三軸強度及變形參數(shù)測定方法》、《GB/T

23561.10-2010煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法第10部分：煤和巖石抗拉強度測

定方法》、《DB/T14-2018原地應(yīng)力測量水壓致裂法和套芯解除法技術(shù)規(guī)范》

等。

五、與現(xiàn)行有關(guān)法律、法規(guī)和標準的關(guān)系

本文件不與現(xiàn)行有關(guān)法律、法規(guī)和強制性標準沖突，是落實《GB/T

23561.8-2009煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法》第８部分：煤和巖石變形參數(shù)測

定方法和《GB/T23561.8-2009煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法》第9部分：煤

和巖石三軸強度及變形參數(shù)測定方法的必要補充與拓展深化。

六、標準主要內(nèi)容說明

本文件編寫主要考慮：深部卸壓工程室內(nèi)力學測試的術(shù)語與定義、三軸加卸

載力學試驗原理、地應(yīng)力測量、儀器設(shè)備、試驗試件、試驗步驟以及試驗結(jié)果整

理等方面。

本文件基于深部卸壓工程的地應(yīng)力演化特征，主要內(nèi)容分為五部分：術(shù)語與

定義、三軸加卸載力學試驗原理、地應(yīng)力測量、試驗試件、試驗步驟。

術(shù)語與定義部分涵蓋了初始高地應(yīng)力狀態(tài)、深部煤試件或深部巖石試件、初

始高地應(yīng)力狀態(tài)還原、初始軸壓和初始圍壓、圍壓、基于開挖效應(yīng)下的三軸加卸

載力學試驗、三軸峰值強度的概念與具體內(nèi)涵。

三軸加卸載力學試驗原理部分則分為三個階段進行：初始高地應(yīng)力狀態(tài)還原

階段、初始軸壓恒定-初始圍壓卸載階段、圍壓恒定，以初始軸壓為起點的軸向

持續(xù)加載階段。

地應(yīng)力測量部分則參考DB/T14-2018進行。

試驗試件部分則明確了深部巖石試件和深部煤試件的具體定義與內(nèi)涵，規(guī)定

了其埋深范圍、尺寸大小、加載方向、試驗數(shù)量以及加工精度及含水狀態(tài)。

試驗步驟部分則新增了地應(yīng)力測量、組構(gòu)辨識、基礎(chǔ)力學參數(shù)測量以及加卸

載程序設(shè)置等部分。

七、分歧意見的處理過程、依據(jù)和結(jié)果

無。

八、采用國際標準或國外先進標準情況

無。

九、貫徹標準的措施建議

無。

十、其他應(yīng)予說明的事項

無。

附件：《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》團體標準征求意見處理情況

《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》編制說明

一、工作簡況

1.任務(wù)來源

本文件是根據(jù)中關(guān)村綠色礦山產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟下達的2022年與綠色礦山相關(guān)的團

體標準編寫計劃制定的。

2.起草單位、參編單位

本文件起草單位：中國礦業(yè)大學（北京）。

參加編寫單位：中國礦業(yè)大學（北京）、北京科技大學、武漢大學、黑龍江

龍煤礦業(yè)控股集團有限責任公司

3.主要起草人：張俊文、李玉琳、宋治祥、盧海峰、于會軍、鄧雪杰、陳見行、

陳宇龍

二、制定（修訂）標準的必要性和意義

目前，《GB/T23561.9-2009煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法》已發(fā)布十年

有余，對于推動采礦工程、隧道工程、水利水電工程、邊坡工程等起著重要的作

用。針對現(xiàn)有的《GB/T23561.9-2009煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法》對于深

部卸壓工程的發(fā)展與需要的不適用性與時滯性，結(jié)合我們查閱、調(diào)研以及總結(jié)了

室內(nèi)煤巖體卸荷力學試驗情況，中國礦業(yè)大學（北京）、北京科技大學、武漢大

學、黑龍江龍煤礦業(yè)控股集團有限責任公司等單位聯(lián)合編寫了《深部卸壓工程巖

石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》。

1.作為《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》補充所考慮事項

《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定了深部卸壓工程巖石力學測試

方法的技術(shù)導(dǎo)則，突破了常規(guī)的巖石力學測試方法，涵蓋了“術(shù)語和定義”、“試

驗原理”、“地應(yīng)力測量”、“深部煤或深部巖石三軸加卸載力學試驗步驟”、

“深部煤或深部巖石的破裂角的計算方法”、“深部巖石三軸壓縮強度確定方法”

以及“深部巖石或深部煤的三軸壓縮強度測試要求”等內(nèi)容，有望為深部卸壓工

程的高效、安全進行提供更為準確的理論依據(jù)和參考借鑒。但仍存在著如下問題：

（1）深部煤試件或深部巖石試件所處環(huán)境對應(yīng)的條件考慮過于單一。本規(guī)

范提出的深部煤試件或深部巖巖石試件所處環(huán)境復(fù)雜，不僅僅只有高應(yīng)力的作用，

還存在高溫、高巖溶水壓、強擾動以及瓦斯賦存等條件的作用。對應(yīng)于復(fù)雜的深

部卸壓工程而言，多場與多相耦合下的環(huán)境對深部煤試件或深部巖巖石試件的作

用亦是不能忽視的，進而更能貼合與回歸《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》

的主題。

（2）應(yīng)用領(lǐng)域范疇拓展性較弱。從目前所提規(guī)范引言來看，本規(guī)范適用于

采礦工程領(lǐng)域，尤其是煤炭深部開采領(lǐng)域。對于核廢料處理工程、二氧化碳封存

工程、地熱開采工程、油氣開采工程的適用性難以體現(xiàn)。

（3）范圍界定的依據(jù)不明。本規(guī)范所提出的深部煤試件或深部巖巖石試件的

界定僅僅是依據(jù)埋深超過800m確定的，此依據(jù)存在一定的偏頗性，有待進一步

考究。

但是，由于當前的煤巖體室內(nèi)三軸力學測試標準并未考慮深部效應(yīng)的影響，

完全脫離了煤巖體試件所在原始地層的高地應(yīng)力作用的歷史效果，從而導(dǎo)致當前

的煤巖體室內(nèi)三軸力學測試標準并不能適應(yīng)與貼合深部卸壓工程的發(fā)展和需要，

為此本文件《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》在推動與豐富深部巖石力學

理論過程中發(fā)揮著重要引領(lǐng)作用，對深部安全高效開采及深部災(zāi)害防治具有一定

的指導(dǎo)與參考借鑒意義。

本文件適用于有關(guān)深部卸壓工程基礎(chǔ)理論方面的室內(nèi)巖石力學測試試驗研

究，對豐富深部巖石力學基礎(chǔ)理論有一定的促進作用與指導(dǎo)意義。

三、主要起草過程

本項目于2022年4月申報立項，2022年5月由中關(guān)村綠色產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟下達標準制

定計劃。

（1）2022年5月，本文件編制組召開第1次討論會，制定了標準編制大綱，完

成了參編單位任務(wù)分工。

（2）2022年7月1日至2022年7月15日，編制組形成了《深部卸壓工程巖石力

學測試技術(shù)導(dǎo)則》（討論稿）。

（3）2022年7月16日至2022年7月31日，編制組委托部分專家對《深部卸壓工

程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》（討論稿）進行了咨詢，相關(guān)專家提出了部分修改建

議。

（4）2022年8月1日至2022年8月20日，編制組經(jīng)過完善并內(nèi)部討論，形成了

《深部卸壓工程巖石力學測試技術(shù)導(dǎo)則》（征求意見稿）。

（5）2022年8月25日，召集參與編制單位人員進行了修改完善討論。

（6）2022年9月15日，將本標準送審稿發(fā)部分專家評審，提出相關(guān)意見。

（7）2022年9月20日，根據(jù)征求意見及專家評審意見，中綠盟組織標準編制

單位及相關(guān)人員進行會審，完善標準內(nèi)容。

四、制定（修訂）標準的原則和依據(jù)

“深空、深海、深地”計劃是中國科技向世界科技強國邁進新征程的首要計

劃。其中，向地球深部進軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題。目前，資源開發(fā)不

斷向地球深部進軍，淺部煤炭資源逐步枯竭，煤炭資源步入深部開采已為常態(tài)。

與此同時，深部圍巖所處環(huán)境復(fù)雜，“三高一擾動”的長期作用使深部圍巖發(fā)生

系列的災(zāi)害現(xiàn)象，如沖擊地壓、巖爆、煤與瓦斯突出等。然而，目前的淺部巖石

力學理論并不能適應(yīng)深部工程的快速推進與發(fā)展。為保證深部開采高效安全地進

行，深部卸壓工程與相應(yīng)的技術(shù)亦隨之興起，如大直徑鉆孔卸壓開采、水力壓裂

切頂卸壓開采、深孔造穴卸壓開采、深部硐室開挖工程等。為此，依據(jù)中華人民

共和國有關(guān)法律法規(guī)和相關(guān)政策文件要求，為適