GB/T23561.13-2010煤和巖石物理力學性質測定方法

第13部分

：煤和巖石點載荷強度指數(shù)測定方法(2026年)深度解析目錄點載荷強度指數(shù)為何是煤巖工程核心參數(shù)?專家視角解析標準制定底層邏輯與行業(yè)價值測定前如何精準籌備?從試樣采集到設備校準全流程專家指導與關鍵控制點梳理數(shù)據(jù)處理暗藏哪些玄機?強度指數(shù)計算規(guī)范

修約規(guī)則及異常值判定深度剖析實驗室間誤差為何存在?影響測定精度的關鍵因素排查及質量控制體系構建方案標準在智能化開采時代是否適配?技術迭代下測定方法的創(chuàng)新方向與升級建議標準適用邊界在哪?深度剖析煤巖試樣范疇

測定場景及與其他標準的協(xié)同銜接點載荷試驗核心步驟有哪些?標準化操作流程拆解及易出錯環(huán)節(jié)專家避坑指南結果評定如何兼顧準確性與實用性?等級劃分標準解讀及與工程實際的關聯(lián)應用現(xiàn)場快速測定與實驗室精準測定如何互補?行業(yè)趨勢下兩種模式的優(yōu)化適配策略國內(nèi)外相關標準有何差異?對標國際規(guī)范的本土化優(yōu)化及未來修訂趨勢預載荷強度指數(shù)為何是煤巖工程核心參數(shù)？專家視角解析標準制定底層邏輯與行業(yè)價值點載荷強度指數(shù)的工程定義與核心表征意義01點載荷強度指數(shù)是煤巖在集中點載荷作用下抵抗破壞的能力指標，核心表征煤巖力學穩(wěn)定性。其數(shù)值直接反映煤巖抗裂抗破碎性能，為工程設計中圍巖穩(wěn)定性評估支護參數(shù)選取提供關鍵依據(jù)，是連接煤巖基礎性質與工程實踐的核心紐帶。02（二）標準制定的行業(yè)背景與解決的關鍵痛點制定前行業(yè)存在測定方法不統(tǒng)一數(shù)據(jù)可比性差等問題，導致工程設計參數(shù)混亂。標準統(tǒng)一了試驗方法設備要求及數(shù)據(jù)處理規(guī)則，解決了不同實驗室不同工程間數(shù)據(jù)無法互認的痛點，為工程安全與效率提供保障。0102（三）核心參數(shù)在礦山開采等領域的實戰(zhàn)應用價值在礦山開采中，用于確定掘進面支護強度預測頂板垮落風險；在隧道工程中，指導圍巖分級與支護方案設計；在煤層氣開發(fā)中，評估煤體滲透性改造潛力，直接關聯(lián)工程安全成本與效率，應用場景貫穿煤巖工程全鏈條。12標準適用邊界在哪？深度剖析煤巖試樣范疇測定場景及與其他標準的協(xié)同銜接標準明確的適用煤巖類型與試樣特征界定適用于各類煙煤無煙煤及沉積巖類巖石，試樣需為具有代表性的塊狀體，長度直徑等尺寸符合標準規(guī)定，且無明顯宏觀裂隙風化層或人為損傷。明確排除風化嚴重裂隙密集及尺寸不達標的試樣，避免測定結果失真。12（二）適用的測定場景劃分：實驗室與現(xiàn)場的邊界區(qū)分實驗室場景適用于精準測定，試樣經(jīng)嚴格加工滿足尺寸精度要求；現(xiàn)場場景適用于快速檢測，可采用未經(jīng)精細加工的塊狀試樣。標準明確兩種場景的設備差異操作簡化程度及數(shù)據(jù)精度要求，避免場景混淆導致的誤差。（三）與GB/T23561系列其他部分的協(xié)同與銜接邏輯01作為GB/T23561系列第13部分，與其他部分形成互補：如與第1部分總則協(xié)調(diào)術語定義，與第2部分密度測定共享試樣制備基礎要求，與第10部分抗壓強度測定形成力學參數(shù)體系。銜接邏輯為“基礎共性-專項測定-綜合應用”的層級架構。02不適用場景說明及替代標準的合理選用指南不適用松軟煤層風化巖及人工合成煤巖材料。松軟煤層可選用GB/T23561.14-2010，風化巖參考GB/T50218-2014，人工合成材料需按產(chǎn)品標準測定。選用時需結合試樣特性工程需求及精度要求，避免錯用標準導致風險。12測定前如何精準籌備？從試樣采集到設備校準全流程專家指導與關鍵控制點梳理煤巖試樣采集的代表性原則與科學方法解析采集需遵循“分區(qū)隨機”原則，覆蓋工程區(qū)域不同位置深度及巖性段，每區(qū)域至少采集3組平行試樣。采用鉆孔取芯或塊體切割法，采集時避免撞擊擠壓導致試樣損傷，做好編號巖性及采集位置記錄，保障試樣代表性。（二）試樣加工的尺寸精度要求與實操加工技巧圓柱試樣直徑50mm±2mm長度50-100mm，塊狀試樣邊長50-100mm。加工用金剛石鋸片切割，端面平行度誤差≤0.1mm，表面粗糙度Ra≤6.3μm。實操時先粗切再精磨，及時清理碎屑，避免加工應力導致裂隙產(chǎn)生。12（三）核心測定設備的技術參數(shù)與選型適配建議設備需滿足最大載荷≥100kN，載荷示值誤差≤±1%，加載速率0.5-1.0kN/s。選型時，實驗室優(yōu)先選帶自動記錄系統(tǒng)的機型，現(xiàn)場選便攜式設備。需匹配試樣尺寸，確保上下壓頭同軸度，避免載荷偏心影響結果。12設備校準與試樣狀態(tài)檢查的關鍵控制節(jié)點01設備每半年校準一次，采用標準砝碼校準載荷示值，檢查壓頭磨損情況，磨損超0.5mm需更換。試樣測定前檢查尺寸精度表面完整性，用游標卡尺測量關鍵尺寸，剔除有裂紋缺角試樣，確?；I備環(huán)節(jié)無精度隱患。02點載荷試驗核心步驟有哪些？標準化操作流程拆解及易出錯環(huán)節(jié)專家避坑指南試樣安裝的同軸度控制與定位精準度要求將試樣置于上下壓頭中心，確保載荷軸線與試樣中心軸線重合，同軸度誤差≤1mm。圓柱試樣需使軸線垂直于壓頭平面，塊狀試樣找正重心位置。安裝后輕推試樣無晃動，避免偏心加載導致測定值偏低。按0.5-1.0kN/s速率勻速加載，采用設備自動加載功能或手動勻速搖柄，實時觀察載荷顯示儀。加載速率過快易導致強度值偏高，過慢則偏低。實操時可標記載荷儀刻度，按固定時間間隔推進加載，保障速率穩(wěn)定。（二）加載速率的精準控制與實時監(jiān)測技巧010201（三）試樣破壞形態(tài)觀察與特征記錄要點解析01加載中觀察破壞起始位置裂紋擴展方向，破壞后記錄破壞形態(tài)（如劈裂破壞剪切破壞）。典型有效破壞為沿載荷軸線的劈裂，若出現(xiàn)偏斜破壞需重新試驗。詳細記錄破壞瞬間載荷值及破壞特征，為結果有效性判定提供依據(jù)。02偏心加載可通過安裝時用定位工裝找正加載前輕敲設備校正解決；速率波動需定期校準設備加載系統(tǒng)，手動加載時配合秒表控制節(jié)奏。若加載中出現(xiàn)試樣滑動，立即停止試驗，重新安裝并增加定位輔助措施。易出錯環(huán)節(jié)規(guī)避：偏心加載速率波動等應對方案010201數(shù)據(jù)處理暗藏哪些玄機？強度指數(shù)計算規(guī)范修約規(guī)則及異常值判定深度剖析點載荷強度指數(shù)的核心計算公式與參數(shù)代入要求01采用公式Is(50)=P/D2計算，其中P為破壞載荷（kN），D為試樣等效直徑（mm）。圓柱試樣D取直徑，塊狀試樣D取加載點間距離。參數(shù)代入前核對單位一致性，確保P以kND以mm為單位，避免單位錯誤導致結果偏差。02（二）等效直徑換算與不同試樣類型的計算差異處理圓柱試樣直接用實際直徑；塊狀試樣若為正方體，D取邊長；若為長方體，取加載方向兩加載點間距離。當試樣尺寸非標準50mm時，需按公式換算為Is(50)，確保不同尺寸試樣結果具有可比性，換算時保留三位有效數(shù)字。（三）數(shù)據(jù)修約規(guī)則與有效數(shù)字保留的規(guī)范解讀按GB/T8170修約，Is(50)保留兩位有效數(shù)字。修約時遵循“四舍六入五考慮”原則，若第五位數(shù)字為5且后面非零則進1，為5且后面為零則看前一位，奇進偶不進。同一組試樣數(shù)據(jù)修約規(guī)則統(tǒng)一，避免修約誤差累積。12異常值判定與剔除的統(tǒng)計學方法及應用邊界采用格拉布斯法判定，計算一組數(shù)據(jù)（至少5個）的平均值標準差，計算格拉布斯統(tǒng)計量G，若G>臨界值則剔除。剔除異常值后需補充試驗至5個有效數(shù)據(jù)，確保樣本量充足。僅當數(shù)據(jù)存在明顯過失誤差時方可剔除，避免隨意刪改。結果評定如何兼顧準確性與實用性？等級劃分標準解讀及與工程實際的關聯(lián)應用單點試驗結果有效性判定的核心指標與依據(jù)01有效性判定看兩點：一是破壞形態(tài)為沿載荷軸線劈裂，二是Is(50)值在同組數(shù)據(jù)平均值±20%內(nèi)。若破壞形態(tài)異常或數(shù)值偏差過大，判定為無效，需重新試驗。無效結果需注明原因，不可納入統(tǒng)計，確保單值準確性。02（二）多組平行試驗結果的統(tǒng)計分析與綜合評定方法至少進行5組平行試驗，剔除異常值后，計算平均值作為最終結果，同時給出標準差和變異系數(shù)。變異系數(shù)≤15%為合格，超15%需增加試驗組數(shù)至10組。綜合評定時結合平均值與離散程度，離散過大需分析試樣均勻性問題。（三）煤巖點載荷強度等級劃分與工程意義對應按Is(50)值分為高（>5.0MPa）中（2.0-5.0MPa）低（<2.0MPa）三級。高等級適用于無支護或簡易支護工程，中等級需常規(guī)支護，低等級需加強支護。等級劃分直接指導工程支護設計，為安全風險分級提供量化依據(jù)。12評定結果與工程設計參數(shù)的轉化應用實例某煤礦掘進面測定煤體Is(50)=1.8MPa（低等級），據(jù)此將支護間距從1.2m縮減至0.8m，頂板下沉量從15mm降至5mm。轉化時按“強度等級-支護類型-參數(shù)取值”對應表，結合工程經(jīng)驗修正，實現(xiàn)評定結果向實操參數(shù)的精準轉化。實驗室間誤差為何存在？影響測定精度的關鍵因素排查及質量控制體系構建方案系統(tǒng)誤差溯源：設備方法與環(huán)境因素深度排查系統(tǒng)誤差源于設備載荷示值偏差壓頭磨損，方法中試樣加工尺寸偏差，環(huán)境溫濕度波動（濕度>80%影響試樣強度）。排查時用標準試樣跨實驗室比對，檢測設備精度，記錄環(huán)境參數(shù)，定位誤差來源后針對性校準或調(diào)整。隨機誤差來自試樣自身不均勻性操作手法差異?？刂拼胧哼x取同一礦層同一巖性試樣，加工時保證尺寸一致性；制定標準化操作手冊，對操作人員進行培訓考核，定期開展內(nèi)部比對試驗，降低操作變異性。（二）隨機誤差控制：試樣均勻性與操作一致性保障措施010201（三）人員操作技能差異的量化評估與培訓提升方案01通過多人對同一組試樣測定，計算操作人員間的變異系數(shù)，變異系數(shù)超10%需培訓。培訓內(nèi)容包括標準解讀實操演練誤差分析，考核合格后方可上崗。定期開展技能競賽，強化操作規(guī)范性，縮小人員技能差距。02實驗室質量控制體系構建的核心要素與實施路徑01核心要素：設備校準制度試樣管理流程操作標準數(shù)據(jù)審核機制。實施路徑：建立質量手冊，明確各崗位職責；定期內(nèi)部審核與外部評審；留存試驗原始記錄至少3年，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可追溯，確保全流程質量可控。02現(xiàn)場快速測定與實驗室精準測定如何互補？行業(yè)趨勢下兩種模式的優(yōu)化適配策略兩種測定模式的核心差異：精度效率與成本對比實驗室測定精度高（誤差≤5%）周期長（1-2天）成本高；現(xiàn)場測定精度稍低（誤差≤10%）效率高（單樣10分鐘）成本低。實驗室適用于工程設計階段參數(shù)標定，現(xiàn)場適用于施工中實時監(jiān)測，二者精度與效率形成互補。12（二）現(xiàn)場快速測定的簡化流程與精度提升改進技巧01簡化流程：省略精細加工，采用塊狀試樣直接加載。精度提升技巧：用便攜式定位工裝保證同軸度，加載時用手機秒表控制速率，每批次帶標準試樣校準。現(xiàn)場測定后選取部分試樣送實驗室核驗，建立修正系數(shù)，縮小誤差。02（三）工程全周期中兩種模式的適配場景與切換節(jié)點勘察階段用實驗室測定獲取基礎參數(shù)；施工前用現(xiàn)場測定復核區(qū)域一致性；施工中用現(xiàn)場測定實時監(jiān)測圍巖變化；驗收階段用實驗室測定驗證工程質量。切換節(jié)點根據(jù)工程進度精度需求及成本預算確定，實現(xiàn)高效適配。數(shù)據(jù)融合應用：現(xiàn)場與實驗室結果的互補驗證方案建立“實驗室標定-現(xiàn)場測定-實驗室核驗”閉環(huán)：用實驗室數(shù)據(jù)建立現(xiàn)場測定修正模型，現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時反饋圍巖變化，定期選現(xiàn)場試樣送實驗室核驗修正模型。融合后數(shù)據(jù)既保證基礎精度，又滿足實時性，提升工程可靠性。標準在智能化開采時代是否適配？技術迭代下測定方法的創(chuàng)新方向與升級建議智能化開采需實時獲取煤巖強度參數(shù)指導設備自適應調(diào)整，要求測定延遲≤1分鐘精度誤差≤8%。傳統(tǒng)方法難以滿足實時性需求，需突破“離線測定-人工錄入”模式，實現(xiàn)測定與開采系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)交互。02智能化開采對煤巖強度參數(shù)的實時性與精準性新要求01（二）現(xiàn)有標準與智能化設備的兼容性分析及改進方向01現(xiàn)有標準未涉及智能化設備接口規(guī)范，導致數(shù)據(jù)無法直接接入開采控制系統(tǒng)。改進方向：新增智能化測定設備技術要求，規(guī)范數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議；明確自動加載數(shù)據(jù)自動采集的技術指標，提升標準與智能設備的兼容性。02（三）自動化試驗設備的研發(fā)應用與標準適配性探索自動化設備可實現(xiàn)試樣自動上料加載數(shù)據(jù)處理，效率提升5倍。適配性探索：在標準中增加自動化設備校準方法試驗程序驗證要求；規(guī)定自動采集數(shù)據(jù)的精度等級與記錄格式，確保自動化測定結果符合標準要求。修訂方向包括：納入數(shù)字化試樣管理（二維碼溯源）智能化試驗流程規(guī)范輕量化現(xiàn)場測定設備技術要求；建立線上數(shù)據(jù)共享平臺標準，實現(xiàn)跨實驗室數(shù)據(jù)互認；增加AI輔助異常值判定方法，提升數(shù)據(jù)處理效率與準確性。未來標準修訂的核心方向：智能化數(shù)字化與輕量化0