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。     

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。     

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。     

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。     

樊庄区块3~#煤储层现今地应力场特征

现今地应力场特征研究对煤层气开发有重大影响。采用水力压裂测量地应力的方法,对沁水盆地南部樊庄区块3#煤层地应力分布进行了测试。结果表明:樊庄区块最大水平主应力为6.42～41.86 MPa,最小水平主应力为3.30～26.40 MPa,垂直应力为9.14～30.64 MPa。煤储层现今地应力随深度的增加呈线性增大规律。现今地应力作用方向主要以NEE-SWW方向为特征。基于最小水平主应力值和煤层埋藏深度以及应力状态,樊庄区块煤储层可划分为低应力分布区和中应力分布区。     

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。     

水压致裂地应力测量技术在何家塔煤矿应用

介绍了水压致裂地应力测量原理,采用小孔径水压致裂地应力测量装置对陕西省何家塔煤矿进行了现场地应力测量,结果表明:两测站平均最大水平主应力为10.95 MPa,平均最小水平主应力为5.82 MPa,测试区域地应力场在量值上属于中等值地应力区;地应力场类型为σHσhσV型,应力场中构造应力占绝对优势,矿区属于构造应力场;最大水平主应力方向大致为NWW方向。     

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。     

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。     

双合矿井地应力分布规律与地质构造作用分析

应用空芯包体三维应力解除法对双合矿井区域内3个测点进行了地应力原位测试。结果表明:井田内最大主应力方向平均为220.89°,以水平应力为主,矿井地应力量级大部分在20 MPa以上,属于典型的高-超高应力区。井田内地应力方向性显著,最大水平应力为垂直应力的1.25～1.46倍;井田内地应力大小具有较强的差异性,最大水平主应力为最小水平主应力的1.31～2.20倍。井田内应力场总体趋于NE-SW方向,整个区域应力场以水平应力为主导,对矿区的构造发育有控制作用,其分布与现场地应力测试结果基本一致。     

金川龙首矿西二采地应力状态分析

为保证龙首矿西二采区开采和支护工程的顺利实施,在龙首矿西二采区1 430 m、1 514 m、1 610 m3个中段巷道上,采用空心包体应力解除法进行地应力测量,共获得6个测点三维应力测量数据,同时绘制各个测点不同法线方向的截面应力椭圆。结果表明：在井下100~280 m深度范围内,最大主应力量值约为10~14 MPa,属于中等应力水平;测点2、5、6最大主应力量值与最小主应力量值差值较大,范围在8.2~11.2 MPa;地应力状态特征参数KHh、KHV、Kav分布范围分别为1.43~4.81、1.06~3.1、0.88~2.28,基本在先前的参数研究范围内;各测点最大水平主应力大于垂直应力,构造力处于主导地位,但从各测点主应力与水平面的夹角大小可知,非水平应力场特征开始出现,显示该区应力特征的复杂性;最大主应力的方向为NNE、NWW2组,优势方向为NNE向,至于NWW方向是否可能成为西二采区新的最大主应力的优势方向还需进一步进行地应力测量工作方可得出结论。     

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。     

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。     

充填体荷载作用下金属矿山采空区顶板稳定性分析

针对如何提高研究区深部矿体采矿活动安全性的问题，通过理论计算方法和数值模拟计算法对采空区顶板的稳定性进行了分析。结果表明，厚跨比理论、载荷传递交汇线理论和结构力学梁理论求得的采空区顶板安全厚度基本一致，具有较好的线性变化关系，获得采空区顶板安全距离为10.0～18.0 m(采空区跨度为20 m);通过数值模拟极端后，确定了研究区顶板的临界破坏厚度为12.5 m,最终确定了采空区顶板的安全厚度为15 m。此时，采空区的水平方向最大的位移量可达28.2 mm,垂直方向上最大下沉量可达368 mm;采空区开挖后的最小主应力为-1.42 MPa,最大主应力为-6.7 MPa。     

鄂尔多斯盆地东南缘地应力、储层压力及其耦合关系

采用水压致裂测量地应力方法,获得了鄂尔多斯盆地东南缘26口煤层气井地应力分布,通过统计分析,建立了二叠系山西组2煤储层地应力与煤层埋藏深度之间的相关关系和模型,揭示了现今地应力分布规律及受控机制。研究结果表明,本区二叠系山西组2煤层破裂压力梯度、闭合压力梯度和煤储层压力梯度的平均值分别为 1.96,1.69,0.71 MPa/100 m。煤储层最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力以及储层压力均随着煤层埋藏深度增大呈线性规律增高。在 1 000 m 以浅煤储层地应力状态主要表现为σv＞σhmax ＞σhmin ,最小水平主应力小于16 MPa,现今地应力处于拉伸应力状态,煤储层有效应力系数K0 为0.48,且低于油气盆地页岩层中的有效应力系数值(K0 =0.80);在1 000 m以深煤储层地应力状态转化为σhmax ≥σv≥σhmin ,最小水平主应力大于16 MPa,现今地应力转化为挤压应力状态。本区现今地应力受华北区域构造应力场控制,最大水平主应力方向主要以NEE-SWW方向为特征。本区煤储层压力偏低,相同深度条件下鄂尔多斯盆地东南缘煤储层压力要比沁水盆地南部偏低0.73~0.93 MPa,且煤储层压力与地应力呈正相关关系,随着地应力的增加,煤储层压力增大。     

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。     

宣东二号煤矿地应力测量及分布规律研究

 采用应力解除法,对宣东二号煤矿砂岩和辉绿岩两个岩层中进行三维地应力测试,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,最大水平主应力的值在64.93～73.61MPa范围内变化,方向基本上为SW-NE,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20MPa。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可靠依据。     

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。     

四体构件真三轴数值试验的底板冲击失稳研究

 摘要：针对深部地下工程底板冲击失稳的相关特点,提出了采用四体构件模拟煤岩体结构,运用Flac3D数值软件模拟试件真三轴压缩过程,通过不同中间主应力系数和卸载路径模拟深部开采环境,从构造应力和能量角度出发,分析了深部开采底板冲击相关特点。结果表明：当从最小主应力方向卸载时,卸载后到底板冲击发生所经历的时间较卸载中间主应力时长;不同的卸载方向导致底板冲击所经历的时间步与中间主应力系数呈指数关系,当卸载最小主应力时,煤层开采到发生冲击所经历的时间步与中间主应力系数成指数关系上升,而卸载中间主应力时反之;发生冲击的岩体经历了脆-延-脆-塑的转化过程。