汾西矿区地应力测试与分析

采用小孔径水压致裂地应力测量装置在汾西矿区进行了7个煤矿、24个测点的地应力测量.实测数据表明,汾西矿区地应力场有两种类型:σH＞σv＞σh及σv＞σH＞σh.埋藏相对较深的井区水平应力占明显优势,具有典型的构造应力场特征;所测区域属于低及中等地应力值矿区;最大与最小水平主应力值基本随埋藏深度的增加而增大.但部分测点存在明显的离散性;有些矿井最大水平主应力方向比较一致.但也有些矿井由于开采深度不同,地质构造分布与煤岩性质存在较大差异而出现明显的离散性.基于实测数据,采用回归方法得出地应力与埋藏深度的关系;分析了水平主应力与垂直主应力的比值随埋藏深度的变化.将地应力测量结果应用于巷道支护设计,显著提高了设计的合理性与可靠性,巷道支护状况得到明显改善.     

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。     

贵州开阳磷矿三维地应力场测量及分布规律研究

贵州开阳磷矿属于国内埋藏较深的特大型地下磷矿山之一,矿区范围广大,地质构造非常复杂,具备发生岩爆灾害的潜在条件。为了解矿区地应力场状态及分布特征,采用瑞典LUT地应力测定系统开展了三维地应力测量工作。通过现场实测,获得该矿区4个矿段的3个中段共9个测点的三维地应力场状态,发现最大主应力的主导方向为NE-SW向,最大主应力值随着深度增加而增大,最深处达到了34 MPa以上,矿区水平构造应力明显,与该区域的地质构造相吻合。     

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.     

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。     

长平煤矿地应力分布规律研究及其应用

随着长平煤矿开拓延伸,地应力对围岩变形与破坏的影响更加突出,在全矿进行地应力实测,并分析地应力场分布规律具有重要意义。利用澳大利亚钻孔套芯应力解除设备,在全矿选择9个点进行地应力三维测量。实测数据表明:井田东部与西部水平主应力受褶断的影响差异较大,属于构造应力场类型,地应力水平从东到西逐渐由中等应力区向高等应力区发展;采用回归方法分析了地应力随埋藏深度的变化规律以及水平主应力与垂直主应力的比值同埋藏深度的关系;利用地应力分布规律分析地应力对现有巷道的影响,对未开采盘区巷道的布置和支护设计提供参考。     

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。     

寺河矿地应力测试与分布规律

介绍了水压致裂法进行地应力测试的原理和方法,并应用此法对寺河煤矿东西两区先后进行了3次地应力现场实测,根据累计15个地应力测站现场实测数据,得出了主应力与深度之间的变化规律,判断了矿区的应力量级,获得了侧压比与深度的关系,确定了最大主应力的方向,分析了断层对地应力的影响,判别了矿区应力场类型,从而为寺河矿的高产高效矿井建设提供重要的参考资料。     

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。     

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。     

浅部煤矿井下地应力分布特征研究及应用

采用煤矿井下小孔径水压致裂地应力测量装置,在山西、陕西、内蒙古、宁夏、新疆等5省（自治区）的10余个浅部煤矿区,进行了88个测点的地应力测量,最浅测点的埋深仅为38 m。根据地应力测量数据,分析了浅部煤矿井下地应力分布特征与变化趋势,并与深部煤矿进行了比较。通过实例分析,介绍了地应力测量结果在浅部煤矿井下工程中的应用情况。浅部煤矿井下地应力受多种因素影响,测量数据离散性很大,随测点埋深的变化规律不明显;地应力场以σH>σh>σV型为主,水平应力占绝对优势。最大水平主应力与垂直主应力的比值主要集中在1~3之间;最小水平主应力与垂直主应力的比值大部分在0.5~2.0;平均水平主应力与垂直主应力的比值大多处于1.0~2.5;最大主应力与最小主应力之差同垂直主应力的比值离散性较大,最大值超过2。将地应力测量数据应用于浅部煤矿煤柱尺寸优化、锚杆支护参数设计,在保证巷道安全与支护效果的前提下,提高了煤炭资源采出率,降低了巷道支护成本。     

李官集铁矿地应力的测量与分布特征研究

采用应力解除法,对李官集铁矿-120、-220和-320 m 3个中段进行了8个测点的三维地应力测试,并对获得的含有应变计的套孔岩芯进行了室内温度标定和围压率定试验。结果表明：各个主应力均为压应力,没有出现拉应力的现象;矿区以水平构造应力为主,最大水平主应力的数值在10.29～22.16 MPa范围内变化,方向基本上为SE-NW向,竖向主应力接近上覆岩体的自重应力;各测点的最大剪应力较大,其值均大于2 MPa。测量结果为矿井采场合理布局、巷道布置选择和锚杆支护设计提供了可靠依据。     

中国煤矿井下地应力数据库及地应力分布规律

收集了采用井下小孔径水压致裂地应力测量装置获得的煤矿地应力数据，以及其他采用应力解除法、水压致裂法等获得的煤矿地应力数据，共计1 357条。在此基础上建立了“中国煤矿井下地应力数据库”，绘制了中国煤矿矿区地应力分布图。分析了我国煤矿井下地应力分布特征和主要影响因素，取得以下研究成果:① 埋深是影响煤矿井下地应力的重要因素。垂直应力总体上随埋深增加不断增大，但数据存在一定的离散性。最大、最小水平主应力总体上也与埋深呈正相关关系，但数据离散性更大。② 在浅部煤矿，地应力类型主要为逆断型应力状态(σH>σh>σV);在千米深井，主要为正断型应力状态(σV>σH>σh);介于两者之间主要为走滑型应力状态(σH>σV>σh)。③ 水平应力与垂直应力的比值(包括最大、最小水平主应力与垂直应力的比值;平均水平主应力与垂直应力的比值;最大水平主应力与最小水平主应力之差与垂直应力的比值)，埋深越小，这些比值离散性越大，分布范围越广。随着埋深增加，比值的离散性和范围越来越小，并逐渐趋于某一定值。④ 粉砂岩、细砂岩、泥质砂岩和泥岩4类岩性地应力数据统计结果表明，总体上，岩石强度越高，承受的水平应力越大。⑤ 弹性模量较大的岩石，水平应力较高;弹性模量较低的松软破碎岩层，水平应力较低。     

平煤股份一矿深部地应力现场测试与分析

采用水压致裂法对平煤股份一矿延主运输巷进行地应力测试,分析了矿区地应力的分布特征。测试结果表明:矿井深部已属高地应力区;矿区最大主应力为近水平方向,受构造应力控制;3个主应力与埋深呈近似线性增大关系。测量结果可为矿井巷道变形机理、支护理论研究和施工提供依据。     

山西煤矿地应力分布特征及其应用研究

随着开采强度的逐年增加,山西煤炭开采深度不断延伸,矿井地应力不断增大,对围岩的破坏与影响越加突出,给煤矿安全生产和顶板支护产生巨大威胁。研究发现,山西煤矿地应力南北差异较大,但总体地应力方向和山西NNE-NEE的区域现在构造应力场方向一致,部分地区受区域性地质构造的控制和影响较大,发生扭转。山西煤矿矿区水平应力总体上随深度的增加而增加。浅部水平应力的增加速度大于垂直应力,深部与垂直压力逐渐接近。地质构造复杂区、煤岩结构突变带、开采扰动区和不稳定煤柱等煤矿应力集中地带是山西煤矿地应力集中的高危区域,冲击地压发生可能性较大。     

千米深井超长工作面采动应力旋转特征及应用

千米深井超长工作面采动应力环境更为复杂,围岩破坏程度和控制难度升高,威胁开采安全。为提高该类采场围岩控制效果,采用理论分析、数值模拟和现场实测等综合研究手段,从采动应力旋转角度分析该现象对围岩稳定性的影响及其应用原则。结果表明:千米深井超长工作面围岩裂隙发育程度升高,稳定性受到采动应力大小和方向的双重影响,含裂隙围岩存在优势裂隙扩展角,采动应力旋转造成围岩承载能力降低,采动应力旋转角度愈大,围岩稳定性愈差;采动后,121304工作面采动应力发生旋转,旋转轨迹与采动影响程度、工作面推进方向密切相关,距采空区边界愈近,采动应力旋转速度和旋转角度愈大;煤层和低位岩层最大主应力在平行和垂直于工作面推进方向的竖直平面内旋转,倾角减小,最小主应力则首先向平行和垂直于工作面推进方向的竖直平面内旋转,然后在上述平面内与最大主应力同步旋转,倾角增大;岩层位态升高,采动应力旋转角度先增大后减小,高位岩层采动应力旋转轨迹受121303工作面采空区影响,采动应力旋转轨迹向临近工作面采空区偏转;根据工作面推进方向与采动应力旋转轨迹的关系,提出围岩中存在一组、多组优势裂隙及裂隙随机分布条件下工作面推进方向确定原则,并分析了采动应力旋转现象对覆岩“砌体梁”结构稳定性的影响。     

金川三矿区东部贫矿现场地应力测量及应力分析

金川三矿区东部贫矿地处于F₁₇断层以东,属于超基性贫矿。随着选矿和冶炼技术的逐步提高,三矿区东部贫矿于2004年4月份建成投产,是金川三矿区的主力采区。掌握矿山围岩应力状态,可以为采矿方法的选择、巷道的支护与施工、防止巷道大变形提供有效的科学依据。采用空心包体应力解除法对三矿区东部贫矿1200m-1450m进行地应力实测,共获得13个测点的地应力实测数据,1200m水平获得7个地应力测点,1250m-1450m水平获得6个地应力测点。通过分析地应力实测数据表明,井下1200m～1450m水平最大主应力量值为13.0～21.1MPa,属于中等应力水平。部分测点的最大水平主应力倾角超过20°,最大达到-57°表明该地区应力状态较为复杂,应力作用方式发生改变,水平应力为主导的趋势已不明显。     

矿井群冲击地压发生机理与控制技术探讨

大型地质体控制下,相邻矿井开采过程中时常发生冲击地压。为研究大型断层和巨厚砾岩层顶板条件下两个相邻矿井间相邻工作面开采过程中冲击地压的发生机理,以义马矿区跃进矿23070工作面和常村矿21220工作面为实际工程背景,对两工作面回采期间冲击显现特征和微震事件时空演化及能量特征展开现场实测分析,并对井间覆岩结构应力分布开展理论分析和数值模拟。研究结果表明,义马矿区F16逆冲断层的活化运动和巨厚砾岩层的整体控制作用,为冲击地压的孕灾提供了力源条件,井间相邻工作面同时回采期间,采空区上覆岩梁与井间煤岩柱系统构成“非对称T形”结构,21220工作面煤体冲击导致应力转移至井间煤柱和23070工作面,从而诱发23070工作面冲击;井间开采扰动导致应力转移并诱发冲击地压,与滞后开采工作面初始冲击强度及推进长度具有密切关系;基于理论与工程实测结果,提出了以弱化矿井间高应力传递的结构链为核心的井间“弱链增耗”防冲技术。为巨厚砾岩层顶板矿井群开采条件下相邻矿井工作面冲击地压发生机理及控制技术的研究提供理论基础。     

地应力现场测试及其对煤与瓦斯突出的影响

河南中马村煤矿已发生20多次煤与瓦斯突出,严重影响了该矿的安全生产。采用空心包体应力解除法对该矿煤与瓦斯突出区域进行了地应力测试,测试结果表明最大主应力大致在水平方向,最小主应力大致在铅直方向。采用ANSYS软件建立了该区域的有限元模型,以实测的地应力为作用面荷载,根据合理的边界条件得到了该区域煤层的主应力分布云图,分析了最大主应力对煤与瓦斯突出的影响。