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Safety in Coal Mines 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Vol.51No.10 Oct. 2020 关于组合煤岩试件冲击倾向性 国家标准的讨论 杜学领 （贵州理工学院 矿业工程学院， 贵州 贵阳 550003） 摘要冲击倾向性问题一直是冲击地压研究中的热点问题之一。国家推荐 GB/T 25217.32019 标准对煤岩组合试件冲击倾向性分级评价进行了规范， 该标准于 2020 年开始实施。针对该标准 的内容， 采用文献回溯法， 重点对中文文献中与此相关的文献进行汇总分析。调研认为 目前煤 岩组合体冲击倾向性实验研究的数量相对较少， 基于该标准所提出的剩余能量指数法评价煤岩 组合体冲击倾向性尚不具备大量实验数据支撑条件， 且该标准在试样采集、 试件组合方式、 剩余 能量指数测定等方面还存在一些问题需要进一步深入研究， 其关于冲击倾向性的分级标准有过 于宽泛和不够精准之嫌。有鉴于此， 认为该标准作为国家推荐标准投入实施的时机尚不成熟。 关键词 冲击倾向性； 组合煤岩体； 冲击地压； 国家标准； 剩余能量指数； 文献综述 中图分类号 TD324文献标志码 B文章编号 1003-496X （2020 ） 10-0229-07 Discussion on National Standard for Burst Tendency of Combined Coal and Rock DU Xueling （Institute of Mining Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guiyang 550003, China） Abstract Burst tendency has always been one of the hot issues in the research of rock burst. The national recommended standard GB/T 25217.32019 regulates the uation of the burst tendency of combined coal and rock specimens. The standard is implemented in 2020. Aiming at the content of this standard, this paper adopts the of literature backtracking, focusing on the analysis of related Chinese literature. According to the survey, there are relatively few experimental studies on the burst tendency of coal-rock combinations, and there is not sufficient experimental data to support the residual energy index which was proposed by this standard to assess the burst tendency of combined coal and rock specimens. Also, here still are some problems in sample collection, test piece assembly, and determination of residual energy index, which require further in-depth research. Overall, the classification criteria for the burst tendency are too broad and not accurate enough. In view of this, it is considered that the time for the implementation of this standard as a nationally recommended standard is still immature. Key words burst tendency; combined coal and rock; rock burst; national standard; residual energy index; literature review 冲击地压矿井分布于我国不同地区，且具有瞬 时突发、 非线性演化、 显著灾害特性。因其易诱发严 重的灾害后果，既吸引众多学者研究冲击地压问 题，但同时也存在冲击地压机理众说纷纭、灾害防 治成本高、工程解危技术进入瓶颈期等问题，如尽 管冲击地压问题已被研究几十年，但在目前的解危 技术中， 依然以 “降压” 技术为主， 这些技术包括对 顶板的水压致裂、 钻孔爆破等， 对煤层的钻孔泄压、 松动爆破、 注水软化等， 以及开设卸压槽等， 如何高 效防治冲击地压， 依然是悬而未决的难题[1-4]。2018 DOI10.13347/ki.mkaq.2020.10.037 杜学领.关于组合煤岩试件冲击倾向性国家标准的讨论 ［J］ .煤矿安全， 2020， 51 （10 ） 229- 235， 242. DU Xueling. Discussion on National Standard for Burst Tendency of Combined Coal and Rock ［J］ . Safety in Coal Mines, 2020, 51 （10） 229-235, 242.移动扫码阅读 基金项目贵州理工学院高层次人才科研启动经费资助项目 （0203001018029） ；国家安监总局 2018 年安全生产重大事故防治 关键技术科技资助项目 （guizhou- 0005- 2018AQ ） ； 国家留学基金资 助项目 （201908520017） 229 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.10 Oct. 2020 年 7 月， 国家煤矿安监局出台 防治煤矿冲击地压细 则 [5]，但不幸的是几个月后即发生致 21 人死亡的 “10 20” 山东能源龙郓煤业冲击地压事故[6]， 约 1 年 后山东省在全国率先出台关于冲击地压防治的省级 规章 山东省煤矿冲击地压防治办法 [7]。但在 2019 年， 全国又发生了致 9 死 12 伤的 “6 9” 吉林龙家堡 煤矿冲击地压事故[8]、 致 7 人死亡的河北开滦唐山 矿 “8 2” 冲击地压事故[9]， 足见冲击地压防治的复杂 性和艰巨性。 冲击地压测定、监测与防治方法 国 家标准是防治冲击地压的重要依据， 该标准包含 14 个部分，分别对煤岩体的冲击倾向性鉴定、冲击地 压监测及解危技术等方面进行了规范[10]。2020 年， 该标准体系 14 个子项中将有 9 个部分进入实施阶 段， 为此针对标准体系中 “第 3 部分 煤岩组合试件 冲击倾向性分类及指数测定方法”（以下简称 “标准 3” ） 展开调研[11]， 结合已有研究， 撰文展开讨论。 1“标准 3” 中剩余能量指数评价概述 1.1“标准 3” 中剩余能量指数评价方法概述 根据 “标准 3” ， 煤岩组合试件的冲击倾向性由 剩余能量指数进行界定，该指数主要通过以下过程 获得[11] ①制备煤岩高度比为 1∶1 的标准试样， 采用 白乳胶粘合，并在底部有水的干燥器内对试样进行 24 h 不接触水的湿度养护； ②对组合体试样进行循 环加卸载试验， 初期采用 1 kN/s 的载荷控制加载条 件， 循环单位为 5 kN， 最后 1 次卸载载荷应不低于 预估单轴抗压强度的 70， 后期采用速度为 0.000 5 mm/s 的位移控制加载方式加载至试样完全破坏； ③ 根据满足要求的试验结果，计算不同卸载应力值所 对应的弹性能密度，根据最优拟合曲线确定峰值弹 性能密度，剩余能量指数为峰值弹性能密度与峰后 破坏能密度的比值，该指数不低于 1 时，被认为具 有冲击倾向性；该指数不低于 2 时，被认为具有强 冲击倾向性。 1.2剩余能量指数研究背景及评价 在中国知网 “文献” 当中采用 “剩余能量指数” 作 为精确检索词频进行 “全文” 检索， 仅获得 88 篇文献 （统计截止时间为 2019 年 12 月 18 日， 下同） 。其中 唐礼忠等较早的提出剩余能量指数并用于岩爆倾向 性的评价当中， 但与 “标准 3” 的计算方法不同， 唐礼 忠等认为岩石峰后稳定破坏所需的能量耗散为剩余 能量，剩余能量指数为岩石在峰前储存的弹性应变 能和剩余能量的差值与剩余能量之比，其认为剩余 能量指数大于 0 是岩爆的必要条件，指数越大， 岩 石动力失稳风险越高，但其并未并给出基于剩余能 量指数的岩爆倾向性分级标准[12]。 从计算方法而言， 唐礼忠等的方法比 “标准 3” 多减去 1 个 1， 除文字表 述有所差异外， 二者的基本原理是类似的， 均利用单 轴加卸载试验中的峰前弹性能和峰后破坏能作为主 要计算和评价依据。 截止撰文时， 共有 74 篇文献引用了唐礼忠等的 研究，对前述 88 篇文献及引用唐礼忠等研究的 74 篇文献进一步分析可知， 这些文献除一般性引言、 综 述引用外，对唐礼忠等的研究有进一步深入探究的 主要分为以下几类①新的冲击倾向性评价指标的 提出，如进一步考虑了动态破坏时间、弹性应变能 等，提出诸如剩余能量释放速度、岩爆损伤能量指 数、 盈余能量、 有效冲击能量速度指数、 盈余能指数 变化率等[13-18]； ②采用实验手段验证相关研究， 如张 志镇等采用花岗岩作为实验材料，认为有效冲击能 指数和剩余能量指数在表征冲击倾向性方面要优于 弹性能指数、 冲击能指数和刚度比， 但在其研究中并 未对剩余能量指数有明确的强弱分级评价[19]， 苏承 东、 肖福坤等采用煤作为研究对象， 相关的冲击倾向 性研究则表明 煤本身具有一定离散性， 造成剩余能 量指数、动态破坏时间的有效性仍然有待于进一步 验证[20-22]。 剩余能量指数及相关研究确实可以从能量角度 更加全面地反映岩石破坏前后的能量关系，但将该 指标用于煤岩组合试件的冲击倾向性评价却存在以 下问题 ①如潘岳等所指出的， 剩余能量法本身未考 虑试验机的能量释放问题，各参数的计算精准度可 能受到试验机影响， 进而影响实验结果的准确性[23]； ②岩石变形破坏过程中， 除弹性能、 塑性变形能、 损 伤能之外， 还存在摩擦热能、 辐射能等[24]， 如何评价 这些能量以及各能量在不同岩体之间的量化转换关 系， 依然是非常复杂的问题， 特别是对于组合体试样 而言， 不同的岩性组合、 不同的加载方式， 有可能能 量的转化规律并不相同； ③ “标准 3” 中剩余能量指 数的评价标准，本质上是认为只要峰值弹性能密度 不低于峰后破坏能密度，组合体试件即具有冲击倾 向性，但实际上峰值弹性能密度不低于峰后破坏能 密度的情况也大量存在，却不一定发生冲击地压或 岩爆， 该标准无法解释这种矛盾性； ④从前述调研情 况来看，基于剩余能量指数的实验研究不仅数量有 限，而且较多的研究针对的是单体试样。即便对前 述研究进行归一化处理，也会发现前述不同研究中 的定量化分级标准也并不相同， 如文献[13、 15-18] 230 Safety in Coal Mines 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Vol.51No.10 Oct. 2020 的分级标准并不相同， 在此背景下 “标准 3” 如何确 定的分级标准， 也是未知数。由此观之，“标准 3” 中 的分级标准有过于宽泛和不够精准之嫌，过于宽泛 就有庸判、 懒判之嫌， 不够精准就有误判之疑， 二者 均不是成为国家标准的特质。 2煤岩组合试件实验研究评述 在中国知网 “文献” 当中， 无论是采用 “煤岩组 合” 还是采用 “组合煤岩” 作为精确检索词频， 进行 “篇名” 检索， 获得的文献均不超过 21 篇； 进行 “主 题” 检索， 获得的文献均不超过 150 篇； 即便进行 “全 文” 检索， 获得的文献均不超过 480 篇； 若在 “全文” 检索的基础上增加检索词频 “冲击” （忽略 “冲击地 压” 与 “冲击矿压” 在表述上所引起的差异） ， 则获得 的文献数量会进一步降低。以上事实说明，煤岩组 合的研究数量还相对较少。 以下结合通过 “篇名” 、“主题” 检索获得的文献 进一步予以说明。通过该检索方式，经人工检验去 除不同检索方式获得的重复文献、与学位论文内容 相同的文献、单纯的数值模拟文献、研究内容与组 合煤岩冲击倾向性关系不紧密的文献（如煤岩动静 加载组合、 煤系地层煤岩组合、 自动化煤岩识别、 煤 岩组合动载冲击） 等，并结合剩余文献中的研究内 容进一步扩充相关的核心研究文献，获得有效文献 不超过 60 篇， 其中还包含仅有组合体实验但并未涉 及冲击倾向性的文献、通过单体来评价组合体的文 献等。特别值得注意的是，在这些公开发表的文献 中， 较为严格的按照 “标准 3” 的规定进行煤岩组合 试件冲击倾向性评价的研究仅有文献[25]， 严格按 照 “标准 3” 并采用剩余能量指数作为主要评价指标 评价煤岩组合试件冲击倾向性的中文文献尚未见报 道，其他文献在试件尺寸、煤岩高度比、组合体数 量、 煤岩接触面处理方式、 加载方式、 评价指标等方 面与 “标准 3” 有所区别， 这说明 “标准 3” 所提出的 实验方法是未经大量实验检验的。煤岩组合体研究 中的典型案例见表 1[25-51]。由表 1 可以看出， 仅接触 面处理方式及组合形式方面，目前的众多研究与 “标准 3” 就存在较大区别。 对于煤岩组合试件冲击倾向性的实验研究， 较 早的研究以李纪青、 赵毅鑫、 陆菜平等为开端[26， 52-53]， 其中陆菜平开展了大量的实验研究并获得全国百篇 优秀博士论文奖。 但纵观 10 多年的煤岩组合实验研 究，目前依然无法避免的是煤岩体的天然离散特 性，以至于尽管上述文献中的研究获得一定进展， 但不同实验中却存在相互矛盾或难以达成共识的结 论 ①单轴抗压强度方面， 较多的研究中组合体的单 轴抗压强度较纯煤试样有所提高且低于纯岩石的强 度，支持这一结论的研究包括文献 [26-28， 33， 41， 54]， 但文献[42]则出现组合体的强度要低于纯煤的 强度， 文献[55]的分级加卸载试验出现类似的结果， 而文献[25]则认为组合体的强度增幅有限， 文献[45- 46]则认为组合体的强度还与组合的位置、 组合体的 面积等有关， 文献[48]采用类岩体的研究认为煤岩 系统强度和冲击倾向性由煤层决定，静载时仅有坚 硬顶底板条件并不是诱发冲击地压的必要条件； ② 煤岩比例变化的影响，较多的研究认为对于一定高 度的组合试样， 试样中岩石的高度越大， 组合体的强 度越大， 支持这一结论的研究包括文献[41， 47， 56- 58]， 但应注意到， 由于较薄的煤样难以加工成型， 目 前的煤岩组合比例还无法体现导致冲击地压形成的 巨厚坚硬岩层条件，对于巨厚坚硬顶板条件下煤层 相对岩层而言较薄的情况是否存在临界效应甚至是 相反的结论， 还有待于进一步深入研究； ③冲击倾向 性的影响，一般认为组合体试样冲击倾向性要高于 纯煤试样， 且随着岩石高度、 强度的增加， 冲击倾向 性有增强的趋势，支持这一结论的研究包括文献 [26-27， 29， 31， 56， 59]， 但文献[44， 46]则认为组合体 硬度差别越大， 冲击效应越显著， 组合体中软弱岩层 是冲击地压防治的 “能量关键层” ， 文献[51]使用类 岩体的研究则表明组合体的冲击倾向性要低于单体 煤和单体岩石； ④加载速率的影响， 有研究认为低加 载速度存在临界效应， 使得煤岩组合体的冲击倾向性 随加载率的增加在临界加载率附近出现明显突变[40]， 使用类岩体研究松散组合体特性的研究也支持了这 一结论[49]， 但文献[32]则认为随着加载速率增加， 单 轴抗压强度会增大， 文献[54]则认为弹性模量的变 化并不是单向增加的；⑤注水消冲的效果方面， 注 水被认可具有消冲或降低冲击危险性的效果[60]， 但 文献[61]则认为尽管注水具有消冲效果， 但并未改 变煤层的冲击倾向性类别；⑥组合体中的岩石破坏 方面，有的组合体中岩石出现明显的破坏，如出现 贯通的裂纹乃至岩石破碎成大块，有的组合体中岩 石则保持完整， 但几乎可以认为 当组合体中的岩石 出现破坏的时候， 通常能获得较高的强度参数[25-61]。 对于组合体中的岩石破坏问题，尽管前述研究也从 能量积聚、突变等视角作出过一些解释，但对于实 验而言， 煤岩组合中岩体部分破坏的程度、 破坏的时 机以及破坏后对煤体的影响都会影响到组合体的整 231 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.10 Oct. 2020 表 1煤岩组合体研究中的典型案例 Table 1Typical cases in the study of coal-rock combination 资料来源取样地点 试件尺寸/ （ mmmmmm ） 组合岩体组合形式界面处理加载方式主要评价指标 文献 ［25］ 文献 ［26］ 文献 ［27- 32］ 文献 ［33- 37］ 文献 ［38］ 文献 ［39］ 文献 ［40］ 文献 ［41］ 文献 ［42］ 文献 ［43- 46］ 文献 ［47］ 文献 ［48- 51］ 新疆某矿 海孜、 古城、 星村、 济三等 铁法、 新邱、 阜新等 钱家营矿 湖西矿 峻德煤矿 赵固二矿 孟村煤矿 雨田、 东峡 煤矿等 峻德煤矿 运河煤矿 类岩体 准50100 准50100 5050100 准50100 准3570 准3060 不详 准50100 100100100 准50100 等直径非等 直径组合 准50100 不同尺寸 圆柱体 煤-岩 顶板-煤顶 板-煤-底板 煤-岩 煤-岩 煤-岩 煤-岩 煤-砂岩 煤-岩 岩-煤-岩 煤-岩 岩-煤-岩 煤-岩 类煤-类岩 50∶50 不同高度比和 不同组合形式 不同煤岩 高度比、 不同 岩性组合 35∶35 不同倾角组合 不同高度组合 50∶50 不同高度比 不同高度比 不同高度、 不同 直径组合 不同高度比 不同高度比 白乳胶 AB 强力胶 云石胶 粘合剂 直接接触 粘合剂 胶体 改性丙烯 酸酯胶 粘合剂 粘合 不详 AB 强力胶 制备时 形成 一次加载 循环加卸载 一次加载 循环加卸载 位移加载 0.3 mm/min、 0.01 mm/s 位移加载 10-3 mm/s 三轴加载 循环加卸载 单轴、 三轴围压 位移加载 0.005 mm/s 位移加载 0.0110 mm/min 真三轴加卸载 0.1 MPa/s 循环动载 位移加载 0.005 mm/s 位移加载 0.000 5 mm/s 位移加载 0．0050．02 mm/s 循环载荷 单轴抗压强度、 弹性模量、 输入能密度、 弹性能密度、 耗散能密度、 峰值弹性能密度、 破坏形态 冲击能指数、 弹性能指数 \ 动态破坏时间、 力学特性参数、 电磁辐射、 声发射、 微震信号 单轴抗压强度、 弹性模量、 冲击能指数、 电荷、 声发射信号、 分形维数、 破坏时间 弹性模量量、 泊松比、 峰值强度、 峰值应变、 输入能密度、 弹性能密度、 耗散能密度 极限强度、 破坏形态 单轴抗压强度、 弹性模量、 冲击能量指数、 变形能 强度、 弹性能指数、 动态破坏时间、 破坏现象 破坏特征、 强度、 变形、 声发射信号 波速、 峰值载荷、 声发射、 能量 抗压强度、 弹性模量、 峰值能量、 峰后能量、 冲击能量指数 单轴抗压强度、 弹性模量、 破坏过程 强度、 弹性模量、 泊松比、 冲击能指数、 裂隙影响 体表现， 如何科学、 合理地评价实验结果， 目前还没 有形成共识。 值得注意的是， 文献[20]在通过循环加卸载测 定单体煤样的弹性能量指数时，明确介绍了单体煤 样本身强度的离散性以及由此造成循环加卸载操作 时无法按照要求在预估强度 7585处进行精确 卸载。由于煤本身属于工程软岩，在煤岩组合的测 试实验中， 文献[37， 40， 47]也表达过试样加工方面 存在的困难。由于煤本身具有一定离散性，特别是 真实地层中煤的赋存是起伏甚至是断续的，当人为 地通过波速等手段检定性质类似的试样时，已经潜 在的排除了一些离散性。但这种人工选择与地层真 实情况并不契合，也不能真实的反映地质赋存的全 貌。 “标准 3” 中给出了循环加卸载的明确数量要求， 加载速率是否会影响评价结果、指定的加卸载方式 能否适用于大部分组合煤岩，这些问题仍需要用更 多的实验来验证，而目前是缺少这样的大量实验数 据支撑的。此外， 尽管文献[33-37]对钱家营矿的煤 岩体进行了若干实验， 其中文献[34]直接指出所测 试煤岩组合体相对单体煤而言提高了冲击倾向性， 另根据文献[33]循环加卸载的测试数据可知， 3 个试 样的峰值强度分别为 33.3、 31.99、 17.26 MPa，尽管 试样 1 与试样 2 强度差别不大，但 3 个试样的应力 应变曲线却有较大差别， 若根据 “标准 3” 的剩余能 量指数进行冲击倾向性评价， 则可认为试样 1、 试样 3 具有冲击倾向性，由此导致组合体的总体冲击倾 向性有可能被判定为具有冲击倾向性。但根据文献 [2， 62]对中国冲击地压矿井的统计， 钱家营矿自投 产以来的 30 余年来并未见冲击地压报道， 而同属开 滦集团的唐山矿、赵各庄矿则为受冲击地压影响的 232 Safety in Coal Mines 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Vol.51No.10 Oct. 2020 矿井。 这从反面说明， 按照 “标准 3” 循环加卸载的方 法，有可能将非冲击地压矿井误判为具有冲击危险 的矿井。造成这一问题的原因，很大程度上和现有 的煤岩组合体冲击倾向性的评价指标有关。对组合 体的冲击倾向性评价，大部分研究沿用了单体煤或 岩石的评价指标进行对比分析，极少的研究从组合 煤岩本身提出新的指标，即便有新的指标提出（如 文献[63]提出的煤岩组合冲击能速度指数） ， 由于测 试方法的差异，大量验证的工作还未完成。因组合 体中岩石极有可能参与到组合体的变形破坏当中， 沿用单体的指标就极有可能出现冲击倾向性增大的 情况。从这一点而言，“标准 3” 所确立的分级标准， 也需要进一步结合试验、实践进行精确化定量分 级。目前的煤岩组合体实验研究数据， 并不能对 “标 准 3” 的分级标准形成有力支撑。 3“标准 3” 中冲击倾向性评价中存在的问题 3.1试样采集的问题 “标准 3” 中的试样采集部分规定岩样主要采集 于直接顶或基本顶岩层，并援引了 GB/T 23561.1 2009 中第 5 章和第 6 章的规定[11]， 但后者规定 “如 采样目的为测定岩层冲击倾向性，应在煤层顶板或 底板 30 m 以内的岩层中， 分别取不同岩性、 单层厚 度大于 2 m 的各分层为 1 组，采各分层的岩样” [64]， 由此造成 2 个问题①岩样限定在顶底板 30 m 以 内，无法反映超出此距离的厚且坚硬的岩层影响， 如近年来被大量研究的义马矿区巨厚砾岩[65-67]， 类似 地质赋存条件的矿井也有可能受此影响而造成评价 片面；②煤系地层为层状分布，一般还具有一定倾 角、 起伏， 当采集不同岩层的岩样时， 仅仅通过 “标 准 3” 的顶板-煤二体组合测试有可能出现结论不一 致的情况，此时对测试数据如何解读目前还没有统 一且合理的规定，这就容易造成实验测试千人千 面。即试样采集中存在无法反映煤系地层赋存全貌 及测试离散性大等问题。 3.2试件组合方式问题 “标准 3” 中规定煤岩高度比为 1∶1， 且采用白乳 胶进行黏结[11]。煤岩组合体与单体相比的优势之一 是反映真实层状地层的厚度分布特性，并由此来反 映煤层与岩层的相互作用机制。天然的地层厚度分 布千差万别， 冲击地压也可能发生于薄、 中、 厚各种 煤层厚度条件之下[1-2]。当人为地限定煤岩高度比之 后，就无法反映出层状地层厚度分布差异这一特 性， 使得组合体的测定失去了现实依据。另一方面， “标准 3” 中为何确定组合高度比为 1∶1， 也是需要论 证的。此外， 由前述的表 1 可知， 目前煤岩组合体的 实验研究中对于煤岩接触面的处理包括直接接触、 白乳胶、 AB 强力胶、 云石胶、 改性丙烯酸酯胶、 材料 制备过程中自然形成等多种方式，目前的研究聚焦 于煤岩体特性，对于接触面粘结方式对实验结果的 影响评价尚未广泛开展，“标准 3”中为何选择白乳 胶、 白乳胶对实验结果造成哪些影响、 为何不选择其 他方式等问题，还有待于进一步探讨论证。特别是 对于软弱岩体，黏结方式有可能会显著的影响到组 合体的变形形态。 3.3剩余能量指数测定问题 “标准 3” 中对剩余能量指数的测定采用循环加 卸载的方式[11]， 由于指定了加卸载路径， 该方式与单 体煤样冲击倾向性鉴定中同样采用加卸载方式测定 的弹性能量指数还有所不同[68]。除 1.2 部分所述的 问题外， 由于煤为多孔介质， 当采用循环加卸载时， 有可能造成煤的原生孔隙被压密闭合而导致组合体 整体强度、 弹性模量的增高， 前述的研究中也有一些 实验支持这一结论。加之组合体中岩石有可能参与 到组合体的变形破坏过程中，就有可能因岩石的参 与而造成加载曲线在峰后表现出脆性跌落的特点， 由此造成剩余能量指数计算中峰后破坏能密度的降 低，以至于剩余能量指数偏大、冲击倾向性评价偏 强。尽管前述研究中也对组合体破坏进行了一定解 释， 但由于实验的离散性， 目前这些解释还很难放之 四海而皆准，其主要原因就在于煤岩本身具有离散 性，组合之后会进一步放大这种离散性。采用组合 体进行剩余能量指数测定时，非常有可能出现的结 果是被认定为具有弱或强的冲击倾向性，而这种结 论放在没有冲击地压的矿井是不合适的，如钱家营 矿。对于利用组合体剩余能量指数进行评价时误判 的情况以及非冲击地压矿井是否能获得反向结论， 目前还缺少数据支撑。 而如前所述， 现有的 “标准 3” 中依据剩余能量指数所进行的冲击倾向性分级标 准，显然是缺少精确定量化分级依据的，同时对弱 冲击倾向性的评价也有过于宽泛之嫌。 “标准 3” 中 如何考量加载速率的影响， 由于煤本身较软弱， 是否 能实现指定的加卸载试验， 也仍需进一步观察。 3.4组合体的问题 现有的研究及 “标准 3” 中， 对组合体都进行了 很大程度的简化， 如 “标准 3” 中仅有顶板-煤的二体 组合， 但真实的地层中， 还可能包含伪顶、 夹矸甚至 是近距离多煤层等条件，现有的组合体研究放在力 233 第 51 卷第 10 期 2020 年 10 月 Safety in Coal Mines Vol.51No.10 Oct. 2020 学性能研究方面无可厚非，但是否适用于表征工程 煤岩体的冲击倾向性，其准确程度还很难界定。如 工程中会存在离层、 支护等， 伪顶、 夹矸也会参与到 煤系地层的能量演化当中，这种复杂的机制目前在 实践中还没有取得革命性突破，以至于冲击地压问 题依然非常棘手。而组合体中岩石的参与程度及其 对应力应变曲线的影响、对剩余能量指数判定的影 响， 还需进一步精准评价。当组合体中的岩体不发生 宏观破坏时，其仅仅是力的传递介质吗此时组合 体中的煤又是否受到尺寸效应的影响岩体中能量 耗散及其数量关系为何对于同一组实验中岩体不 同参与程度又该如何评价这些问题在不同的实验 器材、 实验条件、 实验样品下， 都有可能出现差异。 4结语 采用文献回溯法， 重点分析了与 “标准 3” 相关 的中文文献。调研发现，目前煤岩组合体冲击倾向 性实验研究的数量相对较少， 基于 “标准 3” 所提出 的剩余能量指数法评价煤岩组合体冲击倾向性尚不 具备大量实验数据支撑条件， 且 “标准 3” 在试样采 集、试件组合方式、剩余能量指数测定等方面还存 在一些问题需要破解， 使得现有的 “标准 3” 中关于 冲击倾向性的分级标准有过于宽泛和不够精准之 嫌。有鉴于此，认为关于煤岩组合体的研究还有必 要进一步深入开展， 而近期推出 “标准 3” 则为时尚 早。因笔者水平有限，加之调研中的文献以中文文 献为主，受研究方法所限未充分考虑专著及外文文 献等情况，在调研内容上存在疏漏在所难免。仅就 上述问题作出探讨，愿共同探讨促进中国冲击地压 的精准防控和冲击倾向性的科学评价。 参考文献 ［1］ 姜耀东， 潘一山， 姜福兴， 等.我国煤炭开采中的冲击 地压机理和防治 ［J］ .煤炭学报， 2014， 39 （2） 205. ［2］ 齐庆新， 李一哲， 赵善坤， 等.我国煤矿冲击地压发展 70 年 理论与技术体系的建立与思考 ［J］ .煤炭科学技 术， 2019， 47 （9） 1-40. ［3］ 杜学领， 姜耀东， 王涛.中国冲击地压的时空分布特征 ［J］ .煤矿安全， 2017， 48 （8） 186-189. ［4］ 杜学领， 姚旺， 李杨.20112013 年 4 起典型冲击地压 事故分析 ［J］ .煤矿安全， 2015， 46 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