ICS.73-010 D 04 MT 备案号：6144--2000 中华人民共和国煤炭行业标准 MT/T 174--2000 煤层冲击倾向性分类及指数的测定方法 Classification and laboratory test method on bursting liability of coal 2000-05-01实施 2000-01-18发布 国家煤炭工业局 发布 MT/T174-2000 前言 本标准以中波科技合作项目“煤层冲击倾向性的研究”等成果及十几年来广泛应用为依据，参 考了原煤炭工业部颁布的《冲击地压煤层安全开采暂行规定》，对MT/T174一1987《煤层冲击倾向 指数测定方法》进行了修订。 本标准修改了煤的动态破坏时间、弹性能量指效的则定方法，补充了冲击能盐指数的测定及煤 层冲击倾向性分类。 本标准自生效之日起，代替MT/T174—1987。 本标准的附录A是标准的附录，附录B、附录C、附录D、附录E是提示的附录。 本标准由国家煤炭工业局行业管理司提出。 本标准由煤炭工业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。 本标准由煤炭科学研究总院北京开采研究所负责起草。 本标准主要起草人：王淑坤、齐庆新、康立军。 本标准委托煤炭科学研究总院北京开采研究所负贡解释。 中华人民共和国煤炭行业标准 MT/T174-2000 煤层冲击倾向性分类及指数的测定方法 代替MT/T174—1987 Classification and laboratory test method on bursting liability of coal 1范围 本标准规定了煤层冲击倾向性分类及冲击倾向指数浏定所采用的设备、仪器、试件、测定步骤 和计算方法。 本标准适用于煤层冲击倾向性分类以及在实验室条件下，能够加工成标准试件的煤的冲击倾向 指数的测定。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版 本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 MT44一1987煤和岩石单向抗压强度及软化系数的测定方法 3定义和符号 本标准采用下列定义和符号。 3.1煤层冲击倾向性burstingl1abilityofcoal 煤体所具有的积蓄变形能并产生冲击式破坏的性质。煤层冲击倾向性的强弱，可用一个指数或 几个指数来衡量。冲击倾向性分强冲击倾向、弱冲击倾向、无冲击倾向。 3.2动态破坏时间durationofdynamicfracture 煤试件在单轴压缩状态下，从极限强度到完全破坏所经历的时间，单位mS，用DT表示。 33弹性能量指数elasticstrainenergyindex 煤试件在单轴压缩状态下，当受力达到某值时（破坏前）卸载，其弹性变形能与塑性交形能 （耗损变形能）之比，用Wer表示。 3.4冲击能量指数burstingenergyindex 煤试件在单轴压缩状态下，应力应变全过程曲线中，峰值前积蓄的变形能与峰值后耗损的变形 能之比，用K.表示。 煤层冲击倾向性分类、名称及分类指数 4 煤层冲击倾向性按煤的冲击倾向指数值的大小分3类，类别、名称及指数见表1。 2000-05-01实施 国家煤炭工业局2000-01-18批准 1 MT/T174—2000 表1煤层冲击倾向性分类、名称及指数 类别 1类 2类 3类 名 称 无冲击倾向 弱冲击倾向 强冲击倾向 动态破坏时间 DT>500 50<DT≤500 指 mS 数 弹性能量指数 Wer<2 2≤Wm<5 Wer≥5 冲击能置指数 Kg<1.5 K,≥5 注：当DT、Wer、K,的测定值发生矛盾时，应增加试件数量，其分类可采用模糊综合评判的方法或概率统计的方 法进行。 5设备、仪器、量具 5.1试件加工设备、量具 a）钻石机、磨石机、锯石机； b）游标卡尺，最小分度值0.02mm： c）直角尺、百分表及百分表架； d）水平检测台。 5.2试验设备、仪器 a）材料试验机，精度不低于2级。材料试验机度盘，应满足式（1)： 1. 25Prax<P,<5Prax (1) 式中P。—材料试验机度盘最大值，kN; Peax—预计试件的最大破坏载荷，kN。 b）电液伺服试验机（或刚性试验机），精度不低于2级； c）载荷传感器，量程小于150kN： d）位移传感器，量程不大于5mm； e）动态电阻应变仪，工作频率应不小于2000Hz； f）磁带记录仪，工作频率应不小于1000Hz； g）记忆示波器，时间精度不小于1ms； h）X—Y函数记录仪。 也可采用其它设备和仪器，但精度不得低于本标准的相应规定。 6试件 6.1规格 标准试件采用圆柱体，中48~Φ55mm，高径比1.5~2.2。 没有条件加工成圆柱体试件时，可采用50mm×50mm×50mm（或50mm×50mm×100mm）的方形柱 体。 6.2加工精度 试件两端面平行度公差为0.05mm；试件上、下端直径之差应小于0.20mm；轴向垂直度要求：将 试件立放在水平检测台上，用直角尺紧贴试件表面，两者之间无明显缝隙。 6.3数量 每个指数每组试件不得少于5个。 6.4含水状态 试件制备后，放在底部有水的干燥器内1~2d，使试件保持一定湿度，但试件不得接触水面。 2 MT/T174-2000 7动态破坏时间测定 7.1测定系统 图1给出了磁带记录仪记录动态破坏时间的测定系统，也可采用能满足测定精度、可实现动态 破坏时间曲线记录的其它测定系统。 1—下承压板；2-~球形座；3—载荷传感器；4—试件；5—上承压板；6—动态应变仪： 7一磁带记录仪；8一记忆示波器；9-函数记录仪 图1磁带记录仪测定系统 7.2测定步骤 7.2.1测定前核对试件分组、试件编号，检查加工精度并测量尺寸，对试件节理、裂隙、含水状态及 加工过程中出现的问题等进行描述，并填入附录B（提示的附录）的表格中。 7.2.2开动材料试验机，使其处于可用状态。将载荷传感器、试件置于材料试验机下承压板的球形座 上，并使三者轴线重合，见图1。调整球形座，使试件受力均匀。加压时应加保护罩。 7.2.3按各仪器使用方法连接电路，进行预热、调试与检查，使其处于工作状态。选择合适的记录速 度、增益，保证在最低和圾高载荷下信号不失真。 对于试验采用磁带记录仪的记录方法，应按以下步骤进行： a）先启动磁带记录仪磁带，然后以0.5MPa/s~1.0MPa/s的速度对试件加载直至破坏，继续记录 5s后停止磁带记录。 b）记录破坏载荷、带速、道数、放大倍率、磁带走码及测定过程中出现的现象，对破坏状态进 行描述或摄影，分别填入附录B、附录C（提示的附录）的表格中。 c）磁带机倒带到初始带码，以记录时的带速、放大倍率回放载荷信号。用记忆示波器捕捉煤试 件的动态破坏过程。在X一Y函数记录仪上绘出动态破坏时间曲线。标注试件编号、破坏载荷、时间 标距等。 7.3测定结果计算 7.3.1煤的动态破坏时间由动态破坏时间曲线来确定，见图2。确定方法可按附录A（提示的附录） 进行。将动态破坏时间值填入附录B、附录C的表格中。 MT/T174—2000 P(kN)' 0 DT(ms) ED——破坏时间：CD—破坏过程，OC——加载过程 图2煤的动态破坏时间曲线 7.3.2每组试件的动态破坏时间（取整数）按式（2）计算： DT = EDT ·(2) 式中DT- 平均动态破坏时间，mS； DT,-第i个试件动态破坏时间，mS; n—每组试件个数。 注：DT、DT、DT,的计算结果取整数。 8弹性能量指数测定 8.1测定系统 测定系统见图3。测定也可采用能够绘出加卸载曲线的其它仪器、仪表。 1下承压板；2—球形座；3-载荷传感器：4—试件；5上承压板；6—位移传感器； 7磁力表架；8—X—Y函数记录仪；9—动态电阻应变仪 图3弹性能量指数测定系统 82测定步骤 8.2.1测定前核对试件分组、试件编号，检查加工精度，测量尺寸。对试件节理、裂隙、含水状态及 加工过程中出现的问题等进行描述，并填入附录D（提示的附录）的表格中。 82.2材料试验机度盘的选择按5.2a）执行。 4 MT/T1742000 8.2.3任取3个试件，按MT44煤和岩石单向抗压强度测定方法进行试验，测出煤的平均破坏载荷值， 以此为参考值，估计用于测定弹性能量指数的试件的卸载值。 8.2.4将载荷传感器和试件放在材料试验机下承压板的球形座上，并使三者的轴线重合，见图3。调 整球形座，使试件受力均匀。 8.2.5依次将载荷传感器和位移传感器同动态电阻应变仪、X一Y函数记录仪连接，见图3。接通仪器 电源，预热、调试、检查，使之处于待机工作状态。 82.6开动材料试验机，使上承压板与试件接触（但此时试件应未受力）。安装位移传感器，调整X一 Y函数记录仪的零点，放下记录笔。然后，以0.5MPa/s~1.OMPa/s的速度对试件加载。当加载到平均 破坏载荷的75%~85%时，以相同的速度卸载，卸载至平均破坏载荷的1%~5%，同时绘出载荷一变形曲 线。然后继续对试件加载直至破坏，记下破坏载荷，描述破坏特征，填入附录D的表格中。 8.3测定结果计算 8.3.1测定结果检查： 测定结果应满足式（3)： 0.7P,≤P≤0.9P (3) 式中P-试件破坏载荷，kN; P卸载时载荷，kN。 当P不满足上式时，该数据舍弃，然后补充试件数量，直至满足上式要求的试件数不少于5个。 8.3.2弹性能量指数计算： 8.3.2.1单一试件弹性能量指数计算： 图4给出了弹性能量指数的计算示意图。 P(kN) AL(mm) 0 图4弹性能量指数计算图