深部卸压工程岩石力学测试规范-编制说明

《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》编制说明

一、工作简况

1.任务来源

本文件是根据中关村绿色矿山产业联盟下达的2022年与绿色矿山相关的团

体标准编写计划制定的。

2.起草单位、参编单位

本文件起草单位：中国矿业大学（北京）。

参加编写单位：中国矿业大学（北京）、北京科技大学、武汉大学、黑龙江

龙煤矿业控股集团有限责任公司

3.主要起草人：张俊文、李玉琳、宋治祥、卢海峰、于会军、邓雪杰、陈见行、

陈宇龙

二、制定（修订）标准的必要性和意义

目前，《GB/T23561.9-2009煤和岩石物理力学性质测定方法》已发布十年

有余，对于推动采矿工程、隧道工程、水利水电工程、边坡工程等起着重要的作

用。针对现有的《GB/T23561.9-2009煤和岩石物理力学性质测定方法》对于深

部卸压工程的发展与需要的不适用性与时滞性，结合我们查阅、调研以及总结了

室内煤岩体卸荷力学试验情况，中国矿业大学（北京）、北京科技大学、武汉大

学、黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司等单位联合编写了《深部卸压工程岩

石力学测试技术导则》。

1.作为《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》补充所考虑事项

《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》规定了深部卸压工程岩石力学测试

方法的技术导则，突破了常规的岩石力学测试方法，涵盖了“术语和定义”、“试

验原理”、“地应力测量”、“深部煤或深部岩石三轴加卸载力学试验步骤”、

“深部煤或深部岩石的破裂角的计算方法”、“深部岩石三轴压缩强度确定方法”

以及“深部岩石或深部煤的三轴压缩强度测试要求”等内容，有望为深部卸压工

程的高效、安全进行提供更为准确的理论依据和参考借鉴。但仍存在着如下问题：

（1）深部煤试件或深部岩石试件所处环境对应的条件考虑过于单一。本规

范提出的深部煤试件或深部岩岩石试件所处环境复杂，不仅仅只有高应力的作用，

还存在高温、高岩溶水压、强扰动以及瓦斯赋存等条件的作用。对应于复杂的深

部卸压工程而言，多场与多相耦合下的环境对深部煤试件或深部岩岩石试件的作

用亦是不能忽视的，进而更能贴合与回归《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》

的主题。

（2）应用领域范畴拓展性较弱。从目前所提规范引言来看，本规范适用于

采矿工程领域，尤其是煤炭深部开采领域。对于核废料处理工程、二氧化碳封存

工程、地热开采工程、油气开采工程的适用性难以体现。

（3）范围界定的依据不明。本规范所提出的深部煤试件或深部岩岩石试件的

界定仅仅是依据埋深超过800m确定的，此依据存在一定的偏颇性，有待进一步

考究。

但是，由于当前的煤岩体室内三轴力学测试标准并未考虑深部效应的影响，

完全脱离了煤岩体试件所在原始地层的高地应力作用的历史效果，从而导致当前

的煤岩体室内三轴力学测试标准并不能适应与贴合深部卸压工程的发展和需要，

为此本文件《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》在推动与丰富深部岩石力学

理论过程中发挥着重要引领作用，对深部安全高效开采及深部灾害防治具有一定

的指导与参考借鉴意义。

本文件适用于有关深部卸压工程基础理论方面的室内岩石力学测试试验研

究，对丰富深部岩石力学基础理论有一定的促进作用与指导意义。

三、主要起草过程

本项目于2022年4月申报立项，2022年5月由中关村绿色产业联盟下达标准制

定计划。

（1）2022年5月，本文件编制组召开第1次讨论会，制定了标准编制大纲，完

成了参编单位任务分工。

（2）2022年7月1日至2022年7月15日，编制组形成了《深部卸压工程岩石力

学测试技术导则》（讨论稿）。

（3）2022年7月16日至2022年7月31日，编制组委托部分专家对《深部卸压工

程岩石力学测试技术导则》（讨论稿）进行了咨询，相关专家提出了部分修改建

议。

（4）2022年8月1日至2022年8月20日，编制组经过完善并内部讨论，形成了

《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》（征求意见稿）。

（5）2022年8月25日，召集参与编制单位人员进行了修改完善讨论。

（6）2022年9月15日，将本标准送审稿发部分专家评审，提出相关意见。

（7）2022年9月20日，根据征求意见及专家评审意见，中绿盟组织标准编制

单位及相关人员进行会审，完善标准内容。

四、制定（修订）标准的原则和依据

“深空、深海、深地”计划是中国科技向世界科技强国迈进新征程的首要计

划。其中，向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。目前，资源开发不

断向地球深部进军，浅部煤炭资源逐步枯竭，煤炭资源步入深部开采已为常态。

与此同时，深部围岩所处环境复杂，“三高一扰动”的长期作用使深部围岩发生

系列的灾害现象，如冲击地压、岩爆、煤与瓦斯突出等。然而，目前的浅部岩石

力学理论并不能适应深部工程的快速推进与发展。为保证深部开采高效安全地进

行，深部卸压工程与相应的技术亦随之兴起，如大直径钻孔卸压开采、水力压裂

切顶卸压开采、深孔造穴卸压开采、深部硐室开挖工程等。为此，依据中华人民

共和国有关法律法规和相关政策文件要求，为适应深部卸压工程的发展与需要，

亟需大力建立合理规范的深部卸压工程岩石力学测试技术规范，从而丰富和充实

深部岩石力学理论，进而为深部工程提供更为精准的理论指导与参考借鉴。

以“创新、合理、规范、先进、精确”为指导原则编制的《深部卸压工程岩石

力学测试技术导则》不应仅局限于深部煤岩体的常规三轴加（卸）载力学试验，

还应拓展应用至深部煤岩体的真三轴加（卸）载力学试验，这也应该是所有深部

煤岩体的深部卸压室内力学试验的最低要求，将为推动深部安全高效开采及其深

部灾害精准防治提供一定的参考借鉴与理论依据。

文件编写格式及内容符合GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准

化文件的结构和起草规则》的规定要求编写，并力求标准具有“简洁性、通用性、

指导性、引导性和可扩展性”的特点。

本文件制定过程主要参考了《GB/T23561.7-2009煤和岩石物理力学性质测

定方法第3部分：煤和岩石块体密度测定方法》、《GB/T23561.7-2009煤和岩

石物理力学性质测定方法第4部分：煤和岩石孔隙率计算方法》、《GB/T

23561.7-2009煤和岩石物理力学性质测定方法第７部分：单轴抗压强度测定及

软化系数计算方法》、《GB/T23561.8-2009煤和岩石物理力学性质测定方法第

８部分：煤和岩石变形参数测定方法》、《GB/T23561.9-2009煤和岩石物理力

学性质测定方法第9部分：煤和岩石三轴强度及变形参数测定方法》、《GB/T

23561.10-2010煤和岩石物理力学性质测定方法第10部分：煤和岩石抗拉强度测

定方法》、《DB/T14-2018原地应力测量水压致裂法和套芯解除法技术规范》

等。

五、与现行有关法律、法规和标准的关系

本文件不与现行有关法律、法规和强制性标准冲突，是落实《GB/T

23561.8-2009煤和岩石物理力学性质测定方法》第８部分：煤和岩石变形参数测

定方法和《GB/T23561.8-2009煤和岩石物理力学性质测定方法》第9部分：煤

和岩石三轴强度及变形参数测定方法的必要补充与拓展深化。

六、标准主要内容说明

本文件编写主要考虑：深部卸压工程室内力学测试的术语与定义、三轴加卸

载力学试验原理、地应力测量、仪器设备、试验试件、试验步骤以及试验结果整

理等方面。

本文件基于深部卸压工程的地应力演化特征，主要内容分为五部分：术语与

定义、三轴加卸载力学试验原理、地应力测量、试验试件、试验步骤。

术语与定义部分涵盖了初始高地应力状态、深部煤试件或深部岩石试件、初

始高地应力状态还原、初始轴压和初始围压、围压、基于开挖效应下的三轴加卸

载力学试验、三轴峰值强度的概念与具体内涵。

三轴加卸载力学试验原理部分则分为三个阶段进行：初始高地应力状态还原

阶段、初始轴压恒定-初始围压卸载阶段、围压恒定，以初始轴压为起点的轴向

持续加载阶段。

地应力测量部分则参考DB/T14-2018进行。

试验试件部分则明确了深部岩石试件和深部煤试件的具体定义与内涵，规定

了其埋深范围、尺寸大小、加载方向、试验数量以及加工精度及含水状态。

试验步骤部分则新增了地应力测量、组构辨识、基础力学参数测量以及加卸

载程序设置等部分。

七、分歧意见的处理过程、依据和结果

无。

八、采用国际标准或国外先进标准情况

无。

九、贯彻标准的措施建议

无。

十、其他应予说明的事项

无。

附件：《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》团体标准征求意见处理情况

《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》编制说明

一、工作简况

1.任务来源

本文件是根据中关村绿色矿山产业联盟下达的2022年与绿色矿山相关的团

体标准编写计划制定的。

2.起草单位、参编单位

本文件起草单位：中国矿业大学（北京）。

参加编写单位：中国矿业大学（北京）、北京科技大学、武汉大学、黑龙江

龙煤矿业控股集团有限责任公司

3.主要起草人：张俊文、李玉琳、宋治祥、卢海峰、于会军、邓雪杰、陈见行、

陈宇龙

二、制定（修订）标准的必要性和意义

目前，《GB/T23561.9-2009煤和岩石物理力学性质测定方法》已发布十年

有余，对于推动采矿工程、隧道工程、水利水电工程、边坡工程等起着重要的作

用。针对现有的《GB/T23561.9-2009煤和岩石物理力学性质测定方法》对于深

部卸压工程的发展与需要的不适用性与时滞性，结合我们查阅、调研以及总结了

室内煤岩体卸荷力学试验情况，中国矿业大学（北京）、北京科技大学、武汉大

学、黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司等单位联合编写了《深部卸压工程岩

石力学测试技术导则》。

1.作为《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》补充所考虑事项

《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》规定了深部卸压工程岩石力学测试

方法的技术导则，突破了常规的岩石力学测试方法，涵盖了“术语和定义”、“试

验原理”、“地应力测量”、“深部煤或深部岩石三轴加卸载力学试验步骤”、

“深部煤或深部岩石的破裂角的计算方法”、“深部岩石三轴压缩强度确定方法”

以及“深部岩石或深部煤的三轴压缩强度测试要求”等内容，有望为深部卸压工

程的高效、安全进行提供更为准确的理论依据和参考借鉴。但仍存在着如下问题：

（1）深部煤试件或深部岩石试件所处环境对应的条件考虑过于单一。本规

范提出的深部煤试件或深部岩岩石试件所处环境复杂，不仅仅只有高应力的作用，

还存在高温、高岩溶水压、强扰动以及瓦斯赋存等条件的作用。对应于复杂的深

部卸压工程而言，多场与多相耦合下的环境对深部煤试件或深部岩岩石试件的作

用亦是不能忽视的，进而更能贴合与回归《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》

的主题。

（2）应用领域范畴拓展性较弱。从目前所提规范引言来看，本规范适用于

采矿工程领域，尤其是煤炭深部开采领域。对于核废料处理工程、二氧化碳封存

工程、地热开采工程、油气开采工程的适用性难以体现。

（3）范围界定的依据不明。本规范所提出的深部煤试件或深部岩岩石试件的

界定仅仅是依据埋深超过800m确定的，此依据存在一定的偏颇性，有待进一步

考究。

但是，由于当前的煤岩体室内三轴力学测试标准并未考虑深部效应的影响，

完全脱离了煤岩体试件所在原始地层的高地应力作用的历史效果，从而导致当前

的煤岩体室内三轴力学测试标准并不能适应与贴合深部卸压工程的发展和需要，

为此本文件《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》在推动与丰富深部岩石力学

理论过程中发挥着重要引领作用，对深部安全高效开采及深部灾害防治具有一定

的指导与参考借鉴意义。

本文件适用于有关深部卸压工程基础理论方面的室内岩石力学测试试验研

究，对丰富深部岩石力学基础理论有一定的促进作用与指导意义。

三、主要起草过程

本项目于2022年4月申报立项，2022年5月由中关村绿色产业联盟下达标准制

定计划。

（1）2022年5月，本文件编制组召开第1次讨论会，制定了标准编制大纲，完

成了参编单位任务分工。

（2）2022年7月1日至2022年7月15日，编制组形成了《深部卸压工程岩石力

学测试技术导则》（讨论稿）。

（3）2022年7月16日至2022年7月31日，编制组委托部分专家对《深部卸压工

程岩石力学测试技术导则》（讨论稿）进行了咨询，相关专家提出了部分修改建

议。

（4）2022年8月1日至2022年8月20日，编制组经过完善并内部讨论，形成了

《深部卸压工程岩石力学测试技术导则》（征求意见稿）。

（5）2022年8月25日，召集参与编制单位人员进行了修改完善讨论。

（6）2022年9月15日，将本标准送审稿发部分专家评审，提出相关意见。

（7）2022年9月20日，根据征求意见及专家评审意见，中绿盟组织标准编制

单位及相关人员进行会审，完善标准内容。

四、制定（修订）标准的原则和依据

“深空、深海、深地”计划是中国科技向世界科技强国迈进新征程的首要计

划。其中，向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。目前，资源开发不

断向地球深部进军，浅部煤炭资源逐步枯竭，煤炭资源步入深部开采已为常态。

与此同时，深部围岩所处环境复杂，“三高一扰动”的长期作用使深部围岩发生

系列的灾害现象，如冲击地压、岩爆、煤与瓦斯突出等。然而，目前的浅部岩石

力学理论并不能适应深部工程的快速推进与发展。为保证深部开采高效安全地进

行，深部卸压工程与相应的技术亦随之兴起，如大直径钻孔卸压开采、水力压裂

切顶卸压开采、深孔造穴卸压开采、深部硐室开挖工程等。为此，依据中华人民

共和国有关法律法规和相关政策文件要求，为适