GBT 23561.1-2024 煤和岩石物理力学性质测定方法 第1部分：采样一般规定标准立项发展报告

煤和岩石物理力学性质测定方法第1部分：采样一般规定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Part1ofMethodsforDeterminingthePhysicalandMechanicalPropertiesofCoalandRock—GeneralRequirementsforSampling摘要关键词：煤与岩石；物理力学性质；采样规定；标准修订；GB/T23561.1-2024一、引言1.1研究背景与意义煤炭作为我国主体能源和重要工业原料，其物理力学性质的准确测定对于矿井设计、安全生产、煤层气开发及煤炭资源高效利用具有基础性支撑作用。煤和岩石的物理力学性质参数——包括密度、孔隙率、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量等——不仅是煤层开采设计、巷道支护设计、煤柱留设、冲击地压防治等工程实践的核心依据，同时也是煤层气资源评价、煤炭地下气化等新兴技术开发的关键基础数据。在煤和岩石物理力学性质的完整测定链条中，采样是首要且最为关键的环节。采样的科学性与规范性直接决定了所获取岩芯、煤样是否具有足够的代表性，进而影响到后续一系列室内试验结果的可靠性、可比性与工程适用性。一个在采样环节就存在缺陷的样品，即便后续测试过程再精确，其所得数据也难以真实反映煤岩体的原位赋存状态与力学行为特征。1.2标准修订的必要性GB/T23561.1-2024《煤和岩石物理力学性质测定方法第1部分：采样一般规定》是由国家标准化管理委员会发布的一项重要的国家标准，其发布日期为2024年4月25日，实施日期为2024年8月1日。该标准属于"采矿和矿产品综合"分类，是对煤和岩石物理力学性质测定系列标准中采样环节的统一规范。随着我国煤炭工业向深部开采和智能化方向发展，以及煤层气勘探开发力度的持续加大，煤岩力学性质测定所面临的对象更加复杂、场景更加多元。原标准GB/T23561.1-2009自发布实施以来已有十余年，在采样技术发展、钻探工艺进步、测试精度要求提升等方面均已显露出一定的滞后性。因此，对该标准进行系统修订，使之适应当前煤岩力学性质测定技术发展的需要，具有十分重要的现实意义。二、标准概述2.1标准基本信息本标准为GB/T23561.1-2024《煤和岩石物理力学性质测定方法第1部分：采样一般规定》，英文名称为"Methodsfordeterminingthephysicalandmechanicalpropertiesofcoalandrock—Part1:Generalrequirementsforsampling"。标准性质为推荐性国家标准，发布机构为国家标准化管理委员会，归口单位为全国煤炭标准化技术委员会。标准状态为现行有效，共包含若干章节和附录，涵盖了煤和岩石物理力学性质测定中采样环节的全部技术要求。2.2标准定位GB/T23561《煤和岩石物理力学性质测定方法》是一项系列标准，按照分部分标准的结构进行编制，各分部分别针对物理力学性质测定流程中的不同环节或不同参数设定技术规范。本部分即第1部分，在整个系列标准中处于基础性、前置性的关键地位——所有后续的加工、试验等环节，均以符合本部分要求的采样工作为前提。因此，本标准的修订质量直接关系到整个系列标准的实施效果。三、标准主要内容3.1范围与适用领域本标准规定了煤和岩石物理力学性质测定中采样的一般技术要求，包括采样的基本原则、采样设计、采样方法、样品数量与规格、样品封装与标识、样品运输与储存、采样记录与报告等环节。其适用范围涵盖煤炭地质勘探、煤矿生产建设、煤层气勘探开发及相关科学研究领域中涉及煤和岩石物理力学性质测定的采样工作。凡是需要开展室内物理力学性质试验的煤样和岩样采集，均应以本标准为基本技术依据。3.2采样的基本原则本标准确立了几项核心采样原则，构成了采样工作的根本遵循：代表性原则。样品必须能够真实代表所测定对象（煤层、岩层）的典型特征。这要求采样点位的选择基于充分的地质条件分析，避免选取受断层、裂隙密集带、风化带等局部异常因素影响的区域，确保样品在岩性、结构、组分等方面具有广泛的代表性。原位性原则。样品的采集和预处理应尽可能减少对煤岩体原始状态（包括含水率、应力状态、结构完整性等）的扰动。对于需要测定原始含水率的样品，采集后应立即采取密封措施，防止水分蒸发或外部水分侵入。系统性原则。采样工作应系统规划、统筹安排，确保同一工程项目的各类试验样品在地质层位、空间分布上形成完整体系，避免零星、孤立、随意性采样。安全性原则。采样作业应严格遵守矿山安全规程和相关安全规定，特别是在井下采样时，应确保采样地点支护可靠、通风良好，并配备必要的安全防护装备。3.3采样方法与技术要求针对不同赋存条件和工程目的，本标准对采样方法作出了分类规定：钻孔岩芯采样法。适用于地质勘探阶段和井下定向钻孔中的岩芯样品采集。标准对钻探工艺参数（包括钻头类型、钻进速度、冲洗介质等）提出了明确要求，以减少钻进过程中对岩芯的机械扰动和热影响。对采取率、岩芯直径等也作出了规定，确保获取满足试验要求的原状岩芯试样。刻槽采样法。适用于煤层及岩层揭露面的样品采集，通过在巷道壁面或回采工作面按照规定的断面形状和尺寸刻凿槽沟，收集槽内全部煤岩碎块作为样品。标准对槽的断面尺寸、刻取深度、取样长度等作了统一规定。全巷法采样。适用于需要对整个煤层或岩层断面进行完整取样的特殊试验需求，要求对巷道掘进断面的全部煤岩物质进行系统采集，保证样品的完备性。此外，标准还对样品数量与规格提出了基本要求。不同试验项目对样品的尺寸、数量、形状有不同要求，采样时应兼顾后续加工和试验的实际需要，确保所采样品在数量上满足平行试验的重复性要求，在规格上满足试件加工的尺寸余量要求。3.4样品封装、标识与运输样品的封装、标识与运输是保证样品从采集地点到实验室过程中质量和信息不丢失的关键环节。标准明确了以下规定：封装要求：不同用途的样品应采用不同的封装方式和封装材料。需保持含水率的样品应采用双层密封袋或密封桶封装，并在缝隙处采用蜡封或其他有效密封措施；不需保持含水率的样品可采用编织袋或其他透气性包装，但应防淋防潮。标识要求：每件样品均应在显著位置设置牢固的标识牌或标签，注明采样地点、采样层位、采样深度、采样日期、采样人等信息。标识应具有防水、耐磨性能，确保在运输和储存过程中信息清晰可辨。运输要求：样品运输过程中应避免剧烈振动和碰撞，特别对于原状岩芯样品，应装入专用的岩芯箱内，周围用缓冲材料填充固定，防止运输过程中造成人为裂隙或破碎。长距离运输时还应关注温度变化对样品性质的影响，必要时采取保温措施。3.5采样信息记录完整、准确的信息记录是采样工作的重要组成部分，也是后续试验数据分析和报告编制的原始依据。本标准在信息记录方面强调了以下内容：采样工程的地质背景（包括区域地质概况、地层岩性、构造特征）、采样点位的精确坐标与开采信息、采样方法及所用设备和工艺参数、现场观测记录（包括岩芯采取率、RQD值、裂隙发育情况等）、样品编号与封装信息的对应关系，以及采样过程中的异常情况和处理方式的详细记录。四、标准特点分析4.1与相关标准的协调一致本标准在修订过程中，注重与煤岩物理力学性质测定系列其他分部分标准及相关标准之间的协调一致。在术语定义上与国家标准《煤矿术语》保持一致，在试验方法上为GB/T23561系列其他各部分提供了统一的前端技术规范，在地质编录上与煤炭地质勘查相关标准实现了有效衔接。这种协调性保障了整个标准体系的系统性和内在一致性。4.2关键技术更新与2009年版标准相比，本次修订在以下方面实现了技术更新：采样设计要求的精细化。修订版标准在采样方案设计方面提出了更加具体和可操作的要求，要求采样方案应明确采样目的、试验项目需求、地质条件分析、采样方法与工艺选择、样品数量估算、质量保证措施等内容，使采样工作有据可依、有章可循。特殊条件下采样技术的补充。近年来，随着煤炭开采向深部发展以及煤系气共采技术的推进，深部高温高压环境下的煤岩采样、松软破碎煤层的保压取样等特殊条件下的采样需求日益增多。修订版标准对这些特殊条件下采样工作的技术要点进行了补充说明，为工程实践提供了必要的技术引导。质量分级与合格判定要求的引入。修订版标准引入了样品质量分级的理念和合格判定的基本要求，从取样方法合规性、样品完整性、扰动程度、封装质量等方面对样品质量进行综合评价，为试验结果的可靠性分析提供了参考依据。4.3标准实施的意义本标准的实施对于保障煤岩物理力学性质测定数据的科学性和可比性、支撑煤矿安全生产设计和煤层气资源开发决策、推动煤炭行业标准化技术水平提升以及促进相关科学技术研究的规范化发展均具有重要意义。通过统一和规范采样环节的技术要求，使得不同矿区、不同单位所获得的基础数据具有横向可比性和纵向可追溯性，为行业级乃至国家级的基础数据库建设奠定标准基础。五、主要起草单位概况本标准由全国煤炭标准化技术委员会归口管理，由煤炭科学技术研究院有限公司（以下简称"煤科院"）牵头，联合多家煤炭行业的科研院所、高校和生产企业共同起草完成。煤炭科学技术研究院有限公司（以下简称"煤科院"）是本次标准修订的核心起草单位，作为煤炭行业综合科研机构，煤科院长期致力于煤矿安全技术、煤炭清洁利用技术和煤岩基础性质研究的科研开发工作。煤科院具有雄厚的技术积累和丰富的标准化工作经验，曾主持和参与制修订多项煤炭行业重要的国家标准和行业标准，在煤和岩石物理力学性质测定领域具有深厚的研究基础和技术积淀。在本次标准修订过程中，煤科院组织了一支由采矿工程、岩石力学、地质工程、标准化管理等多学科专业人员组成的研究团队，开展了大量前期调研工作。团队系统收集和分析了近年来国内外相关标准的发展动态，深入多个典型矿区开展现场调研和采样工艺验证试验，广泛征求了煤炭生产企业、设计院、高校和科研机构等各相关方的意见和建议，确保了标准修订工作的科学性、严谨性和适用性。煤科院在煤岩基础性质研究方面的长期积累，使得修订后的标准既能够反映当前技术发展的最新水平，又能够兼顾不同地区、不同类型煤矿的实际情况，具有良好的可操作性和广泛的适用性。六、结论与展望6.1结论GB/T23561.1-2024《煤和岩石物理力学性质测定方法第1部分：采样一般规定》的发布与实施，是我国煤炭标准化工作的一项重要成果，标志着煤和岩石物理力学性质测定领域的标准化水平迈上了新的台阶。本标准的修订，系统总结了近年来煤岩力学性质测定技术发展的最新成果和工程实践经验，在采样原则的系统化阐述、特殊条件下采样技术的补充、样品质量评价体系的建立以及信息记录的规范化等方面实现了显著提升。标准充分考虑了与系列标准中其他部分的技术衔接与协调统一，为煤岩物理力学性质测定工作提供了更加科学、规范和可操作的技术依据。6.2展望随着我国煤炭工业向智能化、绿色化方向深度转型，煤和岩石物理力学性质测定技术也在不断演进。展望未来，本标准相关技术的发展可在以下几个方面持续深化：深部开采与复杂地质条件下的采样技术研究。随着浅部煤炭资源逐渐枯竭，深部开采已成为常态。深部高地应力、高地温、高渗透压等复杂环境下煤岩力学特性发生显著变化，对采样技术和装备提出了新的挑战。深部原位保压取芯、随钻力学参数实时监测等新技术的发展，可能推动采样技术规范的新一轮升级。数字化和智能化采样技术应用。三维激光扫描、数字摄影测量、井下物联网传感器等技术的应用日益成熟，可以在采样前对采样区域进行高精度数字化建模，实现采样点位的智能优选和采样过程的数字化记录，进一步提高采样的代表性和信息的完备性。标准层面也应适时跟进，为数字化技术应用提供规范引导。标准体系的持续完善与国际化对接。随着我国煤炭行业国际合作的不断深入，煤岩力学性质测定相关标准的国际化对接需求也日益显现。未来宜加强与国际标准化组织相关技术委员会（如ISO/TC82采矿）的交流合作，积极推动我国优势特色技术标准走向国际。参考文献