平煤十矿地应力场测试技术研究

为解决平煤十矿深部开采过程中出现的地压灾害问题,采用套孔应力解除法对矿区深部地应力场进行了研究。在矿区4个区域,11个测点进行地应力测量,结合实验室的围压试验和温度补偿试验,计算出各测点的三维地应力大小和方向,构建了深部地应力场模型。根据实测结果对深部地应力的分布规律进行了分析,得出了该矿区地应力场以水平构造应力为主导,且最大水平主应力走向为北东向,与区域构造应力场的最大主应力方向一致;垂直主应力值等于或稍大于自重应力;最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力值均随深度呈线性增长的关系。     

狮子山铜矿深部开采三维地应力实测及应力场分布研究

狮子山铜矿已进入深部开采阶段,针对深部巷道破坏严重、岩层移动加剧的现象,采用空心包体应力解除法对该矿进行三维地应力测量,共获取四个不同中段测点的三维地应力测试数据。地应力实测结果表明,四个中段测点的最大、最小主应力基本呈线性变化,最大主应力为45.59 MPa,随深度增加而增加,倾角变化范围为-8.68°～6.15°。最大水平主应力与垂直主应力的比值变化范围为1.41～2.75,说明矿区地应力以水平构造应力为主,剪应力值相对较大。九中段、十一中段、十二中段的最大主应力方向与矿体走向基本一致,而十五中段最大水平主应力方向与矿体走向近似垂直,地应力场的分布特征与工程地质调查和巷道变形调查结果相吻合。     

中国煤矿矿区地应力场特征与断层活动性分析

地应力场研究是岩石力学与采矿工程中的一项重要工作,随着煤矿向深部开采,地应力的作用更加凸显。通过回归分析优化处理后的中国煤矿矿区219组实测地应力数据,对中国煤矿矿区地应力场分布特征及其与断层活动性的关系有一些新的认识。目前中国煤矿矿区的地应力场类型主要以σ_Hσ_hσ_v型和σ_Hσ_vσ_h型为主,但σ_Hσ_vσ_h型居多;研究区以高地应力值矿区居多,中等应力和超高应力值矿区也占有一定比例,低应力值矿区最少;最大水平主应力、最小水平主应力与垂直主应力均随深度呈几乎线性增长关系,水平构造应力处于主导地位;随着埋深的增加,3个侧压系数呈现减小的趋势,KH向1.31趋近,Kh向0.74趋近,Kav向1.03趋近;水平差应力值分布离散,其大小范围为0.85~19.51 MPa,平均为8.80 MPa;最大与最小水平主应力的比值主要集中在1.50~2.00;在当前的应力状态下,摩擦因数取0.6,1.0时,研究区断层不易出现滑动失稳现象,在整体评价研究区断层稳定性时,断层滑动失稳标准取摩擦因数为0.6比较合适。     

基于人工神经网络的金川矿区地应力规律研究

基于地应力现场实测结果的复杂性、随机性和不完备性,为提高对测试数据分析的可靠性,针对金川矿区实测的地应力数据,采用人工神经网络模型对实测数据进行学习和训练,由此建立了矿区地应力分布规律与影响因素之间的隐函数关系。然后通过不同位置和深度的地应力预测和回归分析,获得了金川矿区复杂地应力场的变化规律。研究结果表明:随着埋藏深度的增加,金川矿区的最大水平主应力σH、最小水平主应力σh和垂直主应力σV大致呈现线性变化关系;垂直主应力随深度的线性回归系数为0.0285,基本上等于或略大于于上覆岩层的重量;浅部以水平应力为主,深部地应力逐步向静水压力场发展;但深部的剪应力随深度逐渐增大,并对地下工程稳定性产生不利影响。研究结果为金川矿区深部工程优化设计和矿体开采提供了理论依据。     

王家岭矿地应力测量及矿区地应力场分布规律

为了解王家岭矿区地应力场分布规律,通过实测,获得了该矿区12个测点的三维应力大小和方向。根据实测结果,对该矿区地应力场的分布规律进行了分析和研究。研究结果表明:矿区地应力场是以水平构造应力为主导的,实测最大水平主应力平均为自重应力的2.34倍,垂直主应力值基本上等于或略大于自重应力值;该区构造应力场的最大主应力方向为NNW-SSE向,与最大主应力场基本一致;最大主应力、中间主应力和最小主应力均随埋深的增加而呈现增大的趋势,且最大水平主应力的增长趋势更大。该数据侧面反映埋深越浅矿区地应力构造应力越突出的问题。     

某金属矿深部原岩应力测量及地应力场分布规律研究

为了探明某金属矿深部矿体开采区域的地应力状态,准确测量其开采矿体的地应力大小和方向,采用应力解除法,在矿区各中段的巷道内进行地应力现场测试.通过现场实测,得到了矿区5个水平各测点的原岩应力大小和方向,揭示了矿区原岩应力的分布规律.研究结果表明:矿区原岩应力场以水平构造应力为主,各方向应力值随深度增加而增加,岩性的变化对结果影响较小;最大主应力、最小主应力、中间主应力均随深度相对均匀地增长,侧应力系数随深度增加略有减少.     

自然崩落法矿山深部地应力场分布规律的测试研究

采用LUT 地应力测试系统对中条山集团铜矿峪铜矿深部矿区进行了地应力测量, 发现该矿区地应力的主应力随埋深增加呈近线性增加, 埋深最大的340 m中段测点处最大主应力值达到了37.83 MPa; 最大主应力的方位在浅部和深部表现出较好的一致性, 均为北东东向。深部矿区的原岩应力以水平构造应力为主, 上部岩层垮塌使下部邻近区域的最大主应力的倾角明显增大, 其影响程度随深度增加而减弱。该研究成果将对自然崩落法矿山的采矿工艺设计和安全生产具有指导作用。     

滨海金属矿区域地应力场测量与规律分析

采用应力解除法,使用高精度UPM40岩石三轴应变地应力测定仪对三山岛金矿新立矿区进行了地应力测量。结果显示,矿区水平最大主应力方位为NW向,应力场中以水平最大主应力为主导,水平最小主应力方位与水平最大主应力方位接近垂直; -400 m深度处地应力受构造应力影响有突增现象,地质情况复杂,应当予以关注; 6个测点所测最大主应力倾角都近似处于水平,水平最大主应力方位与所在区域地质构造情况吻合,表明所测地应力结果可靠。对6个测点主应力进行线性回归,结果表明,主应力随深度变化呈较好的线性相关,与现有理论相符。矿区地应力在一定程度上抑制了断裂带的导水能力; 所测地应力结果可为新立矿区的开采设计提供依据。     

兴安矿区深部地应力测试及支护方案研究

针对兴安矿区矿井深部高地应力巷道的围岩控制问题,采用“点-面结合”分析法,即地质力学理论分析和现场原位测量相结合的方法,对矿区地应力场方向及地应力大小进行分析,分析结果表明,兴安矿深部地应力最大主应力方向为近东西方向,最大主应力达到30.10~30.18 MPa,最大主应力与垂直应力之比为1.27~2.18倍,因此该矿区以水平构造应力为主导。针对兴安矿深部高地应力的情况,采用高强度锚喷支护体系对巷道围岩进行支护。通过数值模拟对现有锚喷支护方案进行分析,巷道断面收缩率在可控范围内,巷道内整体变形控制效果较好。同时数值模拟结果与实际观测结果大致相同,这不仅证明了锚喷支护在兴安矿深部巷道支护应用的可行性,也从侧面证明了地应力测试的准确性。     

星村矿深部采区地应力分布特征及与 地质构造关系研究

深部采区地质应力环境复杂,对巷道围岩大变形破坏影响突出,因此,对深部采区进行地应力测量,分析地应力场分布特征对巷道设计与维护具有重要意义。星村矿最大开采深度已超过1 300 m,西翼深部采区轨道及回风大巷均发生非对称大变形破坏问题。为了研究其破坏机理并针对性治理,现场采用空芯包体应力解除法对矿区2条大巷的4个测点进行了地应力原位测量。结果表明:1)每个测点均有2个主应力方向接近水平,另一主应力方向接近于垂直;2)实测最大水平主应力是自重应力的1.60～1.67倍,表明应力场是以水平构造应力为主导,且均为压应力;3)各测点垂向应力基本等于或大于上覆岩层重量;4)实测最大主应力平均方位角为129.8°,方向呈NW-SE向。同时结合地应力场与地质构造关系分析认为,该地区郯庐断裂对矿区的构造有控制作用,区域构造应力场的方向与实测最大主应力方向结果相一致。     

千米深井深部地应力测量与分布规律探索

为得到云南某千米深井深部地应力分布规律,采用空心包体地应力测量方法,对矿山深部开采区域进行三维地应力测量。基于实测数据,分析矿区深部地应力分布,得出深部原岩应力以水平应力为主,最大主应力为64.17MPa,地应力整体属于高应力水平。最大水平主应力方向在NNW方向,与矿区所在的区域构造应力场方向呈现高度的一致性。地应力测量结果为矿山深部高应力巷道支护以及高应力灾害防控提供重要基础数据。     

伊泰矿区井下地应力测量及应力场分布特征研究

采用小孔径水压致裂地应力测量装置在伊泰矿区3个煤矿完成了10个测点的原岩应力测量。实测数据表明：矿区应力场属于低地应力值区域,构造应力占绝对优势,最大水平主应力方向以北东方向为主;由于受埋藏深度、地质构造和地形地貌影响,各矿地应力值差别较大,最大水平主应力方向亦有所偏差。基于实测数据,得出最大与最小水平主应力,最大水平主应力和垂直应力的差值普遍较大,导致岩体内剪应力较大;分析了地应力随埋藏深度的变化规律,并得出水平主应力与埋深之间的关系。     

水压致裂法测试矿井软岩巷道地应力研究

为获取矿井深部地应力信息,揭示地应力特征及其随埋深的变化规律,采用水压致裂法对平煤一矿三水平下延主运输巷进行地应力测试,同时采用应变解除法对不同埋深的7条巷道的地应力进行实测,得出了该矿区地应力的分布特征。结果表明:深部开采后,矿井属于高地应力区,矿区最大主应力为31.70 MPa,最大主应力为近水平方向,主要受构造应力控制;3个主应力均与埋深呈近似线性增大关系,其中最大主应力的增加幅度最为显著,应力梯度为2.75 MPa/hm,据所得地应力分布情况,对巷道采取了科学合理的支护和加固措施,实现了矿井高应力区的灾害控制。     

新集一矿地应力测试及应用分析

为对新集一矿进行地应力测量,在前期勘探时,采用水压致裂法对该矿区典型位置S-5号孔和S-9号孔的地应力场进行测试。测试结果表明:该矿区应力场以水平应力为主,具有明显的构造应力特征,且最大、最小和垂直主应力均随深度的增加而增加。实测该矿区最大水平主应力为13.95～25.23 MPa,方向近于NE向,最小水平主应力为12.16～21.17 MPa。通过对比分析测试结果与淮南矿区的区域地质构造地应力场是基本吻合的。     

红阳矿区地应力测量及其数值分析研究

红阳矿区主采8#,12#煤,最大开采深度已超过1 000 m,回采巷道掘进及工作面回采期间均发生过冲击动力灾害。为了研究灾害形成的原因及其控制技术,现场采用空芯包体应力解除法对矿区不同埋深的6个测点完成了地应力原位测量。结果表明:各测点均有2个主应力方向接近水平方向,另一主应力方向接近于垂直方向,最大水平主应力是垂向应力的平均1.395倍,地应力场以水平构造应力场为主;各测点垂向应力均略大于上覆岩层重量;分析了最大主应力、最小主应力、垂直主应力随深度的变化规律;实测最大主应力方向为NW-SE向,平均方位角NW47.9°,结合数值模拟结果,北三采区西侧工作面组为最大水平主应力峰值位置(岩爆发生区),而其他采区随着开采位置远离峰值区域应力水平相对降低,靠近断层或者断层交叉区则应力水平降低。     

何家塔浅埋深矿井地应力测试及应用

何家塔浅埋深矿井地应力测试数据表明:该矿区属于中等值应力区,最大水平主应力为10.03~11.86MPa,方向大致为NWW;最小水平主应力为5.44~6.20MPa;垂直主应力为4.66~4.74MPa之间,水平应力明显大于垂直应力,以构造应力场为主。最后将测试结果应用于巷道布置与支护设计,支护状况得到明显改善。     

复合构造对地应力分布特征的影响

构造应力场是地应力场的重要组成部分,节理、断层、褶曲以及一定范围内各类地质构造的共存与组合对地应力场的分布有着显著的影响。在宁夏某矿地质构造勘查以及实测地应力数据的基础上,利用有限元数值模拟软件MIDAS GTS NX对断层与褶曲的复合构造进行了三维数值模拟,分析了断层与褶曲的复合构造对地应力分布规律与特征的影响。结论表明:断层端部两侧会形成包括最大主应力、最小主应力、水平应力及垂直应力的应力集中区和降低区,且集中区或降低区在两个端部的位置关于断层截面几何中心呈中心对称;最大主应力在断层处的方向几乎垂直于断层面,在断层端部一侧应力集中区的方向接近平行断层倾向,另一侧应力降低区则接近垂直断层面;模型整体在断层附近形成了以断层为中心的水平应力集中区,背斜轴部不再形成明显的应力集中;模型整体垂直应力随深度而增大,但断层东侧地层垂直应力随深度增大的更快,整体数值也较断层西侧地层更大。     

李粮店煤矿大采深地应力分布规律研究

为掌握李粮店煤矿大采深地应力分布规律,采用空心包体应力解除法在二1煤层底板L7灰岩中施工钻孔,现场测量了4个测点的地应力大小,结果表明,该矿区为高地应力区域,且最大主应力远大于中间主应力和最小主应力,最大主应力接近水平方向;矿井深部开采时围岩内存在较大的剪应力,围岩稳定性较差。另外通过对矿区地应力场与矿区构造关系的分析,进一步表明了矿井主控地应力为构造应力,最大主应力方向基本垂直于褶皱构造轴向和断裂构造的走向。     

汤丹铜矿深部三维地应力分布规律及矿区结构面特征

汤丹铜矿1 218m中段探矿工程出现地应力集中现象,巷道大变形、岩层移动加剧。为采空区稳定性数值模拟提供原岩应力场,采用单孔3段套孔应力解除法对3个中段进行三维地应力测试,获取了垂直方向9组地应力数据,将解除的试件进行围压率定试验,判定12个应力片的工作状态。三维地应力测量结果表明:最大主应力、中间主应力和最小主应力随深度基本呈线性增长;当深度达1 130m时,最大主应力值为41.29MPa,与水平面夹角为-1.15°,方位角179.37°,水平主应力与自重应力比值为1.35～1.47,反映出矿区存在较大的构造应力场。将测量结果与区域构造和结构面产状结合分析发现,主应力方向与断层和结构面走向一致,与巷道工程布置垂直或大角度斜交,研究成果对深部回采和井巷工程布置具有重大意义。     

汤丹铜矿深部三维地应力分布规律及矿区结构面特征研究

摘要：汤丹铜矿1218m中段探矿工程出现地应力集中现象,巷道大变形、岩层移动加剧。为采空区稳定性数值模拟提供原岩应力场,采用单孔3段套孔应力解除法对3个中段进行三维地应力测试,获取了垂直方向9组地应力数据,将解除的试件进行围压率定试验,判定12个应力片的工作状态。三维地应力测量结果表明：最大主应力、中间主应力和最小主应力随深度基本呈线性增长;当深度达1130m时,最大主应力值为41.29MPa,与水平面夹角为-1.15°,方位角179.37°,水平主应力与自重应力比值为1.35-1.47,说明矿区存在较大的构造应力场。将测量结果与区域构造和结构面产状结合分析发现,主应力方向与断层和结构面走向一致,与巷道工程布置垂直或大角度斜交,研究成果对深部回采和井巷工程布置具有重大意义。