淺議井筒圍巖穩定性評價方法

金華斌

（福建省煤田地質勘查院，福建 龍巖 364021）

利用任何一種單一指標，都不能真實反映井筒圍巖穩定狀態，要容易獲得，才具有實際意義。要在單因素分析的基礎上進行綜合分析，才能取得較為可靠的穩定性依據。

1 單因素分析

所謂單因素分析，是指在反映某層段巖體工程穩定性單一指標的基礎上進行圍巖穩定性評價后，得出明確結論。

1.1 巖組劃分

巖組劃分是將巖性、含煤性和工程地質性質相近的巖層劃分為同一個巖組。重慶能源哈密一礦井筒圍巖總體可分為：第四系松散巖組、新近系上段軟巖組、新近系下段軟巖組以及含煤巖組。

1.2 巖性特征

巖石的力學性質主要取決于組成巖石本身的物質成分、顆粒大小、支撐性質膠結類型及沉積構造等。

1.3 分層厚度

層理是沉積巖的原生構造，是由沉積環境差異而造成的巖石物質成分、結構在垂向上的差異性，它是巖性的變化面，在巖石力學性質上變現為一種弱面，受力時，沿層理面容易離層。離層的難易程度與層理面的類型、厚度等息息相關。

1.4 構造裂隙

構造裂隙是巖石的薄弱面，它破壞了巖石的完整性，直接降低了巖石強度。影響構造裂隙發育的因素很多，一般受構造運動影響強烈的容易產生構造裂隙，另外在不同巖性，構造裂隙的發育程度也不同。

1.5 巖芯的完整性

巖芯的完整性作為反映巖石穩定性的指標，除技術因素外，主要是由巖性和構造裂隙發育程度決定的，也與層理、厚度等因素有關。一般來說，膠結性差、性脆、裂隙發育、厚度小的巖層，其巖芯完整性較差。

1.6 巖石強度

巖石強度是評價井筒圍巖穩定性的重要指標，巖石單軸抗壓強度是一個綜合力學指標，其值越高，其它力學指標一般也會隨之增高。軟巖的低強度往往與其具有微結構面有關。根據巖石單抗壓強度可將巖石強度劃分為：

表1 巖石強度分級

1.7 軟化系數

軟化系數是評價巖石軟化性的重要指標。其值越高，巖石的軟化性越弱、抗水、抗風化能力越強。理論上軟化系數在0—1之間，以0.75為界，當軟化系數大于0.75時，巖石耐水性強，當軟化系數小于0.75時，巖石的耐水性差。

1.8 RQD值

RQD值是指巖芯長度超過10cm的總長與鉆探進尺之比，它描述了巖層的完整性和破碎程度，反映了巖石結構面的總體特征。

通過單因素分析，不難發現，任何一個單因素指標都能在一定程度上反映巖石強度、巖石完整性和巖層連接狀態，但都具有片面性，難以消除其他各種因素的相互影響。

在單因素分析基礎上進行的二級模糊綜合分析將有效地削弱或消除其他各種因素的相互影響，從而使分析結果能夠較為全面的反映井筒圍巖穩定性。

2 模糊二級評價

2.1 評價步驟

采用各個單因素分析結果，將影響井筒圍巖穩定性的要素分類定位，可劃分為：裂隙發育程度、巖石強度和RQD值三類，將一類作為一個因素子集：u=｛u1，u2，u3｝式中：u1—裂隙發育程度，包括裂隙條數評價、巖芯完整性和分層厚度包三個因子；u2—巖石強度，包括單軸飽和抗壓強度、軟化系數、所在巖組、巖性四個因子；u3—RQD值。

2.2 制定評價指標

按照巖體工程穩定性分級指標，可將井筒圍巖穩定性分為：穩定、較穩定、不穩定、極不穩定四類（表2）。

表2 綜合井筒圍巖穩定性分級

表3 裂隙發育程度評價標準

表4 巖石強度分級評價標準

表5 RQD分級評價標準

2.3 綜合評價

根據上述方法進行評價，確定研究區兩個井筒檢查鉆孔各巖層圍巖穩定性級別；得出結果：

表6 井筒圍巖穩定性綜合評價結果

由此看來，重慶能源哈密一礦主井與風井圍巖穩定性情況不盡相同，這主要是由地層沉積環境所決定的。

3 結語

總體上重慶能源哈密一礦主井與風井井筒圍巖穩定性差，巖層以軟弱巖為主，不利于井筒施工建設。針對穩定性情況不同的井筒圍巖，應積極采具有針對性的施工技術，區別對待，一方面保證井筒建設的安全施工，另一方面節省礦井建設成本。

[1] 文紅偉．楊曉東．煤田地質勘探階段煤層頂底板穩定性評價方法[J] ．山西建筑,2004．

[2] 賀仲雄．模糊數學及應用[M] ．天津；天津科學出版社,1983．

[3] 福建省121地質大隊．重慶能源新疆煤電有限公司哈密一礦井筒檢查鉆孔地質報告[R] ．福建龍巖:福建省121地質大隊,2011．