永川煤矿地应力测试及地应力变化特征

针对永川煤矿深部开采条件和地质构造情况,指出了现场地应力测点选择和测点布置的基本要求;采用空芯包体地应力测量法,确定了永川煤矿南二-190m水平和-350m水平两测点地应力大小和方向;结合矿井区域地质构造和煤岩层赋存条件,分析了永川煤矿深部地应力的特点。研究表明,该研究区域的地应力基本上是由自重应力和水平构造应力所构成,在该区域-190m水平附近,自重应力和构造应力在地应力中所占比重相当,在该区域深部水平(-350m水平)附近,地应力主要以自重应力为主,一般自重应力是水平构造应力的2倍左右;该研究区域最大主应力σ1约为15MPa,其方向稳定,属中偏高地应力区域。     

铜山铜矿原岩应力场应力边界法拟合研究

基于铜山铜矿地质、地形条件,建立了矿区三维有限元计算模型,借助FLAC3D软件和地应力实测资料,基于应力边界法对铜山铜矿三维初始地应力场进行了拟合,得到的地应力场模拟值与实测值相近,实测点处最大主应力、最小主应力、中间主应力与实测值分别相差0.90,.3,0.2 MPa。分析得知,铜山铜矿原岩应力属构造应力场型。     

基于断层摩擦强度的地应力计算模型与应用

断层摩擦强度是煤岩层地应力的限定条件,如何评价断层摩擦强度是煤与煤层气开采值得考虑的问题,分析了断层摩擦强度和其对地应力的约束机制,建立了最大与最小主应力比值与断层摩擦强度的相关关系和地应力计算模型。研究结果表明:煤岩层中有效最大主应力与最小主应力比值受断层摩擦强度的限制,当其比值达到临界方向断层的摩擦强度极限时,断层就会发生滑动;根据Anderson断层分类,将原岩应力分为3种应力状态,在此基础上,建立了考虑断层摩擦强度的正断层、平移断层和逆断层地应力计算模型;分析了沁水盆地南部煤储层地应力特征,揭示了沁水盆地南部煤储层处于不同深度的2种不同应力机制中,当煤层埋藏深度小于650 m时,原岩应力表现为形成正断层应力机制;而当煤层埋藏深度大于650 m时,原岩应力可能属于形成平移断层的应力机制。     

基于PSO-SVR模型的断层区域应力场反演研究

为获得断层构造区域初始地应力场,提高应力反演精度,提出 基 于 粒 子 群 算 法 结 合 支 持 向 量 回 归 算 法 (PSOＧVR)的初始地应力场反演方法,对石壕煤矿断层构造区域初始地应力场进行反演研究与区域地应力场分析.结果表明:各测点应 力 反 演 值 与 实 测 值 误 差 较 小,正 应 力 误 差 在１８％左右,总体拟合优度为９１．１９％,反演结果有效可靠.断层构造区域地应力分布主要受地层岩性与构造作用影响,在断层周边区域地应力值发生显著改变,断层内外地应力差值在３~６MPa左右.通过实际工况验证证明了 PSOＧSVR 模型在断层构造区域地应力场反演研究中具有良好的适用性与可行性,可为构造区域工程设计及施工提供合理可靠的初始地应力场数据与有效的理论依据.     

岩体地应力数值分析计算

通过对青海格尔木锡铁山二矿区进行取样试验和对矿区及其周围区域地质构造的研究,利用ABAQUS软件,采用三维有限元分析法对矿区地应力场进行反演模拟,定性和定量地分析该矿区的地应力状态,包括其大小、方向及其分布规律,得出该矿区2822水平最大主应力值为8.35～12.80 MPa,方向平均为NW和NE向,最小水平主应力值为4.02～6.15 MPa,水平主应力与垂直主应力比值在1.24～2.46之间。同时对下一阶段的工作提出了合理、有效的建议。     

王庄煤矿三维地应力分布规律反演分析

针对王庄煤矿实际开采情况,以及矿井已有的区域水文地质条件,通过现场测试、数值反演等综合手段,对王庄煤矿工作面三维地应力及分布规律进行实测和反演。结果表明,东西方向的水平应力是王庄矿井三维地应力场的主应力方向,且受到地应力的影响,以及断层等地质构造的存在,加剧了矿井发生巷道围岩破坏、突水、支护破坏等的可能性。     

鹤壁六矿-300 m 水平地应力场与矿压显现特征

分析鹤壁六矿-300 m水平实测地应力分布特点, 采用位移不连续数值方法及基于有限实测点的逐次逼近计算方法模拟工程区域的岩体初始应力场。通过对水平面内的次主应力分布特征的分析, 探讨复杂断裂构造对区域岩体初始应力状态的影响, 并通过对该工程区域内矿压显现特征与原岩应力分布特征的对比, 定性分析断层构造对巷道稳定及煤和瓦斯突出的影响。结果表明:复合断层的叠加扰动影响造成原岩应力状态的区域性非均匀分布特征, 从而使该矿煤和瓦斯突出及巷道的稳定性具有明显的区域差异。     

鹤壁六矿—300m水平地应力场与矿压显微特征

分析鹤壁六矿－３００ｍ水平实测地应力分析了特点,采用位移不连续数值方法及其于有限实测点的逐次逼近计算方法模拟工程区域的岩体初始应力场,通过对水平面内的次主应力分布特征的分析,探讨复杂断裂构造对区域岩体初始庆力状态的影响,并通过对该工程区域内矿压显现特征与原岩应力分布特征的对比。定性分析断层构造对巷道稳定及煤和瓦斯突出的影响,结果表明：复合断层的叠加扰动影响造成原岩应力状态的区域性与非均匀分布特征,     

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。     

潘北煤矿地应力测量及其特征分析

为了了解潘北煤矿上覆围岩和岩层的稳定性情况,并且研究该矿地应力场的分布特征,利用空心包体应力解除法对该煤矿-490 m东翼第二抽水巷进行了地应力测量,获得了该矿的三维地应力的大小和方向。结果表明,该区域地应力以水平应力为主导,最大主应力近东西走向,是最小主应力的1.72~1.75倍;中间主应力与垂直方向的夹角平均为6.39°,这些与该矿区的地质构造有很大的关系。根据实测的地应力结果对原支护方案进行了优化,且优化效果明显。     

地下矿山地应力场反演数值模拟研究

掌握岩体初始地应力场,尤其是其三向主应力的大小和方向,是进行地下巷道支护和采场结构参数 优化的基础。根据某铁矿地质资料及矿区内断裂构造,以有限元数值分析为基本手段,提出了考虑矿区 F1、F3、 F4、F9 断层构造运动、岩体自重等多因素的岩体初始地应力场反演思路。采用理论分析、三维地质建模和数值模 拟计算相结合的方法,考虑地层岩性、断层构造等因素,联合使用 Micromine、3DMine 及 Rhino 等几种软件建立矿山 三维地质模型,然后采用 FLAC3D 数值模拟软件对模型进行初始应力场计算平衡,得到初始应力场。该方法可以 较好地满足复杂和极复杂地质条件,特别是深部矿井复杂地质条件的地应力反演分析。     

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。     

褶曲构造型矿区地应力测量、反演及其应用

矿井地应力研究对于煤矿围岩控制和动力灾害防治具有重要的意义。基于矿区构造应力场演化特征和地应力现场实测,分析褶曲构造型矿区的地应力场类型及量级,研究褶曲构造对地应力的影响。采用多元线性回归分析方法,反演褶曲构造型矿区的地应力场分布情况。通过分析褶曲构造型矿区地应力与矿井灾害的关系,提出地应力测量及反演在矿井围岩稳定性设计和动力灾害防治中的应用方法。研究结果表明,褶曲构造型矿区地应力场分布受地质构造影响显著,属于σ_Hσ_hσ_v型水平主控应力场;褶曲轴部应力值较大,最大主应力方向与轴部走向垂直,翼部会发生一定的偏转。根据地应力场反演结果可知,地应力集中程度与褶曲产状密切相关,褶曲变异程度越大,其附近区域应力集中程度越明显;褶曲构造型矿区地应力与巷道稳定性、冲击地压和煤与瓦斯突出等动力灾害有着紧密的联系,通过地应力测量及反演可以有效指导矿井进行巷道优化布置和灾害防治。     

赵楼井田地应力特征及地质构造形成机制

采用钻孔套芯应力解除法在赵楼煤矿井底车场位置选点进行了地应力测量。测量结果表明,最大主应力方向为NEE,反映出测点附近应力场为以NEE向挤压为主的水平构造应力场,与邻近的万福煤矿实测地应力结果基本一致。由区域布格重力场和震源机制解资料得出,鲁西南地区现代地应力场为NEE向水平挤压的构造应力场,赵楼井田地应力场受区域构造应力所控制。通过地质构造成因分析,认为井田构造早期以EW、NE向褶曲为主,晚期以近NE、NW向断层为主,并使早期断层性质发生转换,不同期次构造组合形成了矿井现今复杂的构造格局。     

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。     

深埋大断层构造区三维地应力场反演分析

为了能给深部巷道开挖工程安全穿过大断层构造区提供有价值的参考数据,采用套孔应力解除法对大断层工程域内的地应力进行了实测。基于工程域内地质特征,以实测地应力作为初始条件,建立系统因素影响下的三维有限差分数值模型,利用三维回归反演方法获得该工程域内的精细地应力场。研究结果表明:反演地应力场与实测地应力场吻合较好,其最大误差约为14.31%;在预开挖巷道位置(埋深800m),大断层内部应力弱化,其与应力集中的断层边界具有3.0MPa的应力差,使该断层附近成为应力活跃区,也即岩体破裂发育区;水平主应力方向在应力活跃区发生约3.5°偏转,这极大地改变了岩体应力状态,增大开挖扰动下岩体破坏可能性,因此需对应力活跃区内巷道进行强支护管理。     

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。     

王庄煤矿740水平地应力测试研究

针对王庄煤矿地质构造情况,采用小孔径水压致裂地应力测量装置,对740水平进行地应力测试。结合矿井区域地质构造和煤岩层赋存条件,分析了该水平地应力的特点。研究表明,该研究区域的地应力基本上是由自重应力和水平构造应力构成,构造应力在地应力中所占比重大于自重应力;最大主应力在近水平方向,最大水平主应力方向主要集中在N42.0°W～N59.2°W之间,最大水平主应力与巷道的夹角近似超过45°。     

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。     

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。