浅议井筒围岩稳定性评价方法

2014-07-19金华斌

山东工业技术 2014年10期

关键词：软化完整性井筒

金华斌

（福建省煤田地质勘查院，福建龙岩 364021）

利用任何一种单一指标，都不能真实反映井筒围岩稳定状态，要容易获得，才具有实际意义。要在单因素分析的基础上进行综合分析，才能取得较为可靠的稳定性依据。

1 单因素分析

所谓单因素分析，是指在反映某层段岩体工程稳定性单一指标的基础上进行围岩稳定性评价后，得出明确结论。

1.1 岩组划分

岩组划分是将岩性、含煤性和工程地质性质相近的岩层划分为同一个岩组。重庆能源哈密一矿井筒围岩总体可分为：第四系松散岩组、新近系上段软岩组、新近系下段软岩组以及含煤岩组。

1.2 岩性特征

岩石的力学性质主要取决于组成岩石本身的物质成分、颗粒大小、支撑性质胶结类型及沉积构造等。

1.3 分层厚度

层理是沉积岩的原生构造，是由沉积环境差异而造成的岩石物质成分、结构在垂向上的差异性，它是岩性的变化面，在岩石力学性质上变现为一种弱面，受力时，沿层理面容易离层。离层的难易程度与层理面的类型、厚度等息息相关。

1.4 构造裂隙

构造裂隙是岩石的薄弱面，它破坏了岩石的完整性，直接降低了岩石强度。影响构造裂隙发育的因素很多，一般受构造运动影响强烈的容易产生构造裂隙，另外在不同岩性，构造裂隙的发育程度也不同。

1.5 岩芯的完整性

岩芯的完整性作为反映岩石稳定性的指标，除技术因素外，主要是由岩性和构造裂隙发育程度决定的，也与层理、厚度等因素有关。一般来说，胶结性差、性脆、裂隙发育、厚度小的岩层，其岩芯完整性较差。

1.6 岩石强度

岩石强度是评价井筒围岩稳定性的重要指标，岩石单轴抗压强度是一个综合力学指标，其值越高，其它力学指标一般也会随之增高。软岩的低强度往往与其具有微结构面有关。根据岩石单抗压强度可将岩石强度划分为：

表1 岩石强度分级

1.7 软化系数

软化系数是评价岩石软化性的重要指标。其值越高，岩石的软化性越弱、抗水、抗风化能力越强。理论上软化系数在0—1之间，以0.75为界，当软化系数大于0.75时，岩石耐水性强，当软化系数小于0.75时，岩石的耐水性差。

1.8 RQD值

RQD值是指岩芯长度超过10cm的总长与钻探进尺之比，它描述了岩层的完整性和破碎程度，反映了岩石结构面的总体特征。

通过单因素分析，不难发现，任何一个单因素指标都能在一定程度上反映岩石强度、岩石完整性和岩层连接状态，但都具有片面性，难以消除其他各种因素的相互影响。

在单因素分析基础上进行的二级模糊综合分析将有效地削弱或消除其他各种因素的相互影响，从而使分析结果能够较为全面的反映井筒围岩稳定性。

2 模糊二级评价

2.1 评价步骤

采用各个单因素分析结果，将影响井筒围岩稳定性的要素分类定位，可划分为：裂隙发育程度、岩石强度和RQD值三类，将一类作为一个因素子集：u=｛u1，u2，u3｝式中：u1—裂隙发育程度，包括裂隙条数评价、岩芯完整性和分层厚度包三个因子；u2—岩石强度，包括单轴饱和抗压强度、软化系数、所在岩组、岩性四个因子；u3—RQD值。