ICS.73.040 D 21 备案号：4334—1999 中华人民共和国煤炭行业标准 MT/T846—1999 20007343 煤体导水性分类 Classifications of permeability for coal mass 1999-11-11发布 2000-03-15实施 国家煤炭工业局 发布 MT/T 846—1999 前 本标准是以几十年来煤层注水、瓦斯抽放的实践为主要依据，按照GB/T1.1一1993《标准化工 作导则第1单元：标准的起草与表述原则第1部分：标准编写的基本规定》等要求编写的。 本标准的附录A、B均为提示的附录。 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安全标准化技术委员会妇口。 本标准起草单位：太原理工大学， 本标准主要起草人：赵升、段康廉、胡摇青、杨栋。 本标准委托太原理工大学负资解释。 中华人民共和国煤炭行业标准 MT/T846—1999 煤体导水性分类 Classifications of permeability for ceal mass 范围 1 本标准规定了煤体导水性分类的指标及测定方法。 本标准适用于在现场采集煤样后在实验室测定分类指标的煤体导水性分类。 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。 MT 41—1987 7岩石孔隙率的测定方法 3定义 本标准采用下列定义。 3.1煤体导水性permeabilityofcoalmass 煤体导通水的能力。 3.2渗透率specificpermeability 介质输运流体能力的标量，仅与骨架性质有关。 3.3裂隙分形维数fractaldimensionoffracture 裂数量随尺度变化的漂。 煤体导水性分类指标 4 a）孔隙率（n)； b) 裂隙分形维数(D)； c) 1m尺度下裂隙条数（Nlm） d) 煤体渗透率的对数（logK)， 煤体导水性分类指标测定方法 5.1煤样采集与试件制备 5.1.1煤样采集 在煤层中相应深度选择三个未受采动影响的典型煤层地质单元（未受构造影响），每一单元均分 别沿煤层上、中、下部采用人工或机械钻削的方法，取300mm×300mm×300mm的煤样各一块，每个煤 层从三个部位共采集煤样9块，专车运到地面，蜡封后再用塑料袋包装，加垫缓冲材料，装箱后运到 国家煤炭工业局1999-11-11批准 2000-03-15实施 1 MT/T 846—1999 实验单位。 5.1.2试件制备 将采集的煤样切割成100mm×100mm×200mm的试件，然后在磨石机上磨平。试件要求：长（99 ±1）mm，宽（99±1）mm，高（201±1）mm，且各面平行度应小于0.2mm。 5.2煤体裂隙分形维数及1m尺度下裂隙条数测定 5.2.1试件 采用按5.1.2制备的试件，对试件的六个表而进行裂分形分布规律的观测。 5.2.2测定步骤 5.2.2.1取初始的分形尺度为100mm（L.），在观测表面上划出100mm×100mm的一个正方形网格，统 计位于该网格中长度大于L，的裂隙条数N：然后将其网格划成4个L/2尺度的子网格，统计位于每 个子网格中的长度大于L/2的裂隙条数，累加后，作为第二级分形网格的裂隙条数：依此类推，分 别用L/4、L/8、L/16的尺度划分以上各网格，并统计位于每个子网格中的长度大于分形网格尺度的 裂隙条数N，并累加，作为第1级分形网格的裂隙条数。 5.2.2.2按式（1）计算裂隙分形维数D。 D=logNg/log S... ... (1) 式中 6分形尺度： N。—对应于尺度5的裂隙条数。 5.2.2.3将8=L，代入裂隙条数与尺度之关系式（2)，即可得Ng。 N,=N, 8-0 (2) 式中N。裂隙条数初值。 按照式（3）计算1m尺度下裂隙的条数。 N,m=100N.(1000)D (3) 5.2.2.4取每个试件上六个观测表面的分形维数和1m尺度下裂隙条数的算术平均值，作为该试件的 裂隙分形维数与1m尺度下裂腺的条数，见表1. 表1试件裂隙条数分形分布统计表 观测尺度 c d Lo LJ/2 L/4 L./8 L./16 裂腺条数（Nm） 裂限条数(平均） 分形维数（D) 分形维数(平均) 5.2.2.5取9个试件的裂隙分形维数与1m尺度下裂隙条数的算术平均值，为该煤体的分类指标。 5.3煤体渗透率测定 5.3.1测定装置 测定装置为三辅渗透试验台，见图1。 2 MT/T 846—1999 品 品 2 T 1一三轴渗透仪：2一轴压加线与稳压系统：3—煤样： 4一侧压加载与稳压系统：5一孔压加载与稳压系统 图1三轴渗透试验台结构原理图 5.3.2测定方法 5.3.2.1将分形观测过的试件，在熔化的石蜡中浸泡四个侧面2~3s，使石蜡与试件紧密粘合在一起， 在试件的四个侧面形成光滑平整的蜡模，然后清理上下底面的石蜡。 5.3.2.2将试件置入渗透仪内，施加轴压3MPa，侧压2MPa，水压1MPa，湿润3h。 5.3.2.3 按照表2的试验方案，测定各种应力状态下（轴压、侧压并稳压，将水压加到设定值），一 定的间隔时间内（10~30min）的出水量，用量杯测量，重复三次，其误差应小于30%，取其平灼值， 表2试件渗透率测定方案表 MPa P 1. 0 2. 0 3. 0 4. 0 5. 0 6. 0 7. 0 3. 0 2. 0 ☆ 2. 0 ☆ 6. 0 3. 0 ☆ ☆ 4. 0 ☆ ☆ ☆ 4. 0 ☆ ☆ ☆ 9. 0 5. 0 ☆ ☆ ☆ ☆ 6. 0 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 4. 0 ☆ ☆ ☆ 5. 0 ☆ ☆ ☆ 12. 0 6. 0 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 7. 0 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 8. 0 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 5.3.2.4 按照公式（4）分别计算试件在各种应力状态下的渗透率。 Qup k= (4) FAL 式中K —试件渗透率，ad： 一单位时间内的排水量；cm"； p 一试件进水口与出水的压力增量，MPa； F—试件截面积，cn： 3 MT/T 846—1999 -水的动力粘滞系数，取1cB： △L—试件高度，cm. 5.3.3煤体渗透率计算 5.3.3.1分别按式（5）计算上、中、下部位的煤体渗透率。 3 (5) 3 ea +en +en kmx= ln 3 式中k、k、k.—上、中、下部位的煤体渗透率； k、kz、k，煤层上部3个采样点试件的渗透率： kl、ks、ks——煤层中部3个采样点试件的渗透率； k、kz、ks—煤层下部3个采样点试件的渗透率。 5.3.3.2按式（6）计算煤体渗透率。 tute-et k_ = ln (6) 3 式中k煤体渗透率，md。 5.3.3.3按式（7）进行煤样渗透率随体积应力与孔隙压变化的曲线拟合，可以获得系数α、b、c。 (7) 式中 体积应力，=0,+0,+Pa 一孔除压，MPa； P a、b、c--拟合系数。 5.3.3.4根据煤体确定埋激深度的地应力值，并取孔隙压等于侧压，代入（7）式，即可获得对应深 度下的煤体渗透率。 一般情况下，当地应力未知时，取煤体的侧压系数A=0.5，侧压0,=0,=0.5Yh，@=2Yh，并 取P=0.5Yh，菜一埋藏深度下煤体的渗透率可由（8）式计算。 k_ = ael(-2b-0.5e)m) (8) 式中Y— 一岩石的比重： h煤层埋藏深度。 5.4 煤样孔腻率测定 孔隙率的测定方法按MT41的规定进行。 6煤体导水性分类 6.1煤体导水性分类 煤体导水性分类采用模糊综合评价方法，详见提示的附录A。 根据分类的综合模糊得分，本标准将煤体导水性分为五类15级，见表3。 4 MT/T 8461999 表3煤体导水性模糊分类 类别 - 11 m IV 很好 好 中等 评价描速 差 极 差 评定得分 80<Y≤100 60<Y≤80 40<Y≤60 20<Y≤40 0≤Y≤20 A 93<Y≤100 73<Y≤80 53<Y≤60 33<Y≤40 13<Y≤20 级 B 86.5Y≤93 66.5<Y≤73 46.5<Y≤53 26.5<Y≤33 6. 5<Y≤13 别 c 80<Y≤86.5 60≤Y≤66.5 40<Y≤46. 5 20<Y≤26.5 0<Y≤6.5 注：Y表示分类的综合模糊得分， 6.2 煤体导水性各分类指标的取值范围及分级， 见表4. 表4煤体导水性各分类指标的取值范围及分级 孔率 裂隙分维 类别 渗透率的对数 1m尺度下裂限条数 logioK (ad) 鼻 (%) (D) Nim - logioK>0. 425 #>9. 25 D>1,7 N,_>16 II 0. 075log.oK≤0. 425 7.75<n≤9. 25 1. 6<D≤1.7 12<N,_≤16 0. 275<logicK≤0. 075 6. 25<≤7.75 1.5<D≤1. 6 8<Nm≤12 Iv -0. 625<logioK0. 275 4. 75<片≤6. 25 1. 4<D≤1, 5 4<N_≤8 v logioK≤0. 625 #≤4. 75 D≤1. 4 N.m≤4 n