淮南矿区地应力场分布特征及其演化过程

本文提出一种水压致裂和应力解除地应力测试之间数据转换和有效性验证的方法，统计得到了淮南矿区500～1 050 m埋深范围内84组有效地应力测试数据，绘制地应力分布矢量图，结合淮南矿区地质构造特征和历次构造运动，回归分析了淮南矿区地应力场分布特征及其演化过程，得出如下结论：淮南矿区地应力场类型整体为构造应力场，应力场量级以高应力场为主，局部属于超高应力场；随着埋深的增加，最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力量值逐渐增大，水平应力增加幅度小于垂直应力，应力场类型表现出由构造应力场向自重应力转变的趋势；淮南矿区多数测点最大水平主应力方向为NEE-WE向，局部为NW-SE向，区域构造主应力场方向大部分继承了喜马拉雅运动期的NEE-EW向，局部保留了燕山运动中期的NWW-SEE向；新生代松散层在煤系地层堆积，决定了垂直应力的大小。     

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N...     

平煤集团十三矿地应力分布特征实测研究

结合平煤集团十三矿的具体条件,采用声发射法和理论分析计算地应力及其分布特征.结果表明:十三矿在埋深583 m以浅,水平方向最大主应力大于垂直方向自重应力,地应力场类型呈现构造应力场型;在埋深大于583 m的深部,垂直方向自重应力大于水平方向最大主应力,呈现自重应力场型特点.     

平顶山东北部矿区地应力发育特征及其对煤储层压力、渗透率的控制作用

为研究平顶山东北部区域地应力对煤储层压力、渗透率的控制作用,依据煤层气井水力压裂和试井工程试验资料,采取水力致裂手段获取地应力的方法,研究了平顶山东北部矿区地应力发育特征,分析了地应力对煤储层压力、渗透率的控制作用。研究表明现今地应力场总体上以水平应力为主,属于典型的构造应力场类型,且总体应力场特征为高倾角断层或裂隙发育|最大水平主应力、最小水平主应力、侧压系数和侧压比均随埋深的增加而线性增加|埋深约在682m时,地应力类型发生转换,地应力类型在垂向的转变原因主要受平顶山矿区多期构造运动所引起的地应力叠加的结果|煤储层压力随着最小水平主应力、垂向应力、有效应力和主应力差的增加呈现增大趋势|渗透率随着主应力差、最大水平有效主应力和最小水平有效主应力关系以负指数形式呈现降低趋势。研究认为构造应力集中区域、低渗透率分布区域是煤层气压裂等储层改造和井下煤层增透卸压工程重点布置区域。     

潞新矿区地应力场分布特征研究

采用水压致裂法进行了潞新矿区15个测点的地应力测试。结果表明:矿区应力场总体属于构造应力场,水平应力占优;矿区整体上属于中等偏低地应力值矿区,水平应力随着埋深的增加而增大;矿区侧压比绝大部分位于1.0～2.0之间,而且随着埋深的增加逐渐减小;断层不但影响最大水平主应力方向,而且对应力值也有一定的影响;按照测试结果进行断层附近巷道支护设计,巷道变形量很小,稳定性较好。     

眼前山铁矿深部地应力分布特征及其与地质构造的关系

眼前山铁矿正处于露天转地下时期,地应力环境日趋复杂。基于此,采用应力解除法对矿区3个地点进行了地应力测量,以此为基础建立了地应力场模型,分析地应力分布特征及其与地质构造的关系。研究结果表明,3个测点的水平主应力方向变化较大,但基本保持为近南北向,倾角为3.5°～10.2°,变化相对较小。水平主应力大于垂直主应力,说明该矿区水平构造应力对地应力场影响更大。由地应力场模型可知,地应力各分量与埋深呈线性关系。区域地层总体产状为走向270°～300°,倾向北,倾角70°～85°,地应力分布受其影响较大。     

潞安矿区3号煤储层现代地应力特征及地质意义

基于潞安矿区19组注入压降试井数据,系统分析了该区现代地应力平面及垂向分布特征,探讨了现代地应力对煤储层渗透率的控制作用。研究结果表明:潞安矿区3号煤储层整体为中-低应力区,应力场类型在垂向上呈非均匀分布,埋深400～610 m区域为走滑断层应力场(σ_H>σ_v>σ_h);埋深610～800 m区域为正断层应力场(σ_v>σ_H>σ_h)。潞安地区现代地应力场测压系数与埋深关系的关系式为:131.67/H+0.165 9≤K≤544.72/H+0.238 0,整体表现为"浅部离散,深部收敛"的特征。煤储层渗透率与水平主应力、水平主应力差和有效应力密切相关。煤储层渗透率与最大/最小水平主应力及其应力梯度存有较好的幂函数关系,煤储层渗透率都随最大、最小水平主应力及其应力梯度的增加而快速减小。水平主应力差通过控制煤储层裂隙开合来影响渗透率,当矿区应力场最大主应力方向与煤储层优势裂隙组发育方向一致时,煤储层中的裂隙受拉张作用,煤储层渗透率提高;当矿区...     

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。     

滇东老厂矿区煤层气储层地应力特征研究

地应力特征是煤层气勘探开发,尤其是压裂设计的基础研究内容。为了探明滇东老厂矿区地应力分布特征,基于测井资料、岩石力学试验及水力压裂曲线,利用带附加构造应力项的Anderson模型,计算了滇东老厂矿区煤层气储层地应力特征参数,分析了地应力分布规律及对储层渗透率的影响。结果表明:滇东老厂矿区煤储层地应力整体为10～30 MPa,属中高应力区。最大水平主应力σ_H,最小水平主应力σ_h和垂直主应力σ_V随埋深增加而增加,并且垂向上应力场随埋深增加逐渐由水平主应力主导变为垂直主应力主导,800 m为应力转换点,800 m以浅以σ_Hσ_Vσ_h为主,表明有利于走滑断层应力场活动,煤层处于压缩状态; 800 m以深以正断层应力场(σ_Vσ_Hσ_h)为主,垂直主应力σ_V为主控应力,煤层处于拉张应力状态。侧压系数整体上位于中国和Hoek-Brown内外包络线之内,且随埋深增加逐渐由大于1为主,减小到应力转换带深度下的普遍小于1。地应力通过埋深对渗透率起控制作用,煤层埋深在800 m内,孔隙在挤压应力作用下逐渐闭合,渗透率随埋深增加呈负指数减小,800 m以深垂直主应力为渗透率主控因素,储层处于拉张应力状态,且天然裂缝近乎垂直发育,天然裂缝在垂直主应力作用下开启,渗透率随埋深增加而增加,渗透率变化点与应力场变化点基本一致。     

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。     

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。     

沁水盆地南部地区的地应力分布规律研究

为了研究矿区地应力分布规律,在沁水盆地南部柿庄北地区的16个煤矿采用水压致裂法完成了22个测点的地应力测量工作。在实测数据的基础上,分析了地应力随埋深变化的分布规律、最大水平主应力与垂向主应力的比值随深度变化的关系。研究表明,该矿区总体上属于构造应力场,并且应力值属于高等应力值。地应力应用于煤矿的测量为煤和瓦斯突出的研究以及油气田稳定性提供理论基础。     

潞宁煤矿地应力实测及分布规律分析

针对潞宁煤矿埋深较大、地质生产条件复杂等问题,采用小孔径水压致裂原位地应力测试技术,完成10个测点的地应力测试工作,分析表明,潞宁煤矿地应力场为典型构造应力场,最大主应力始终为最大水平主应力,矿井地应力量值总体属于高应力区,且随着埋深增大,应力场发生偏转,垂直主应力逐渐由小于最小水平主应力演化为大于最小水平主应力。揭示了最大水平主应力与垂直主应力的比值、最小水平主应力与垂直主应力的比值、最大主应力与最小主应力之差与垂直主应力的比值等不同侧压比随埋深变化规律,分析了最大剪应力随埋深变化规律,为潞宁煤矿巷道布置及支护设计提供可靠基础参数。研究表明,潞宁煤矿沿空掘巷合理送巷时机为滞后邻近工作面约270 m,采用顶板全锚索与巷帮锚杆、锚索联合支护的形式可有效控制巷道围岩变形。     

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.     

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°。     

阿尔哈达铅锌矿深部地应力分布特征及其应用

阿尔哈达矿区随着开采深度加大,地应力环境复杂,围岩变形破坏严重.为了保障后续工作的顺利开展,采用应力解除法对矿区５个水平中段共５个测点进行了地应力测量,并以地应力场模型为基础,分析矿区地应力的空间分布及应力场与地质构造的关系.研究结果表明:地应力场的最大主应力和中间主应力接近于水平方向,最小主应力接近于竖直方向;实测 最 大 水 平 主 应 力 与 垂 直 应 力 的 比 值 为 １．２０~１．４０,水平应力为主导地应力,最大主应力的平均方位角为２６７°.在盘区采场开采过程中,围岩应力向外部转移,采场顶部以及采场联巷与溜井交会部位应力最为集中;在最大主应力作用下,阿尔哈达矿区 NE向断裂构造呈现出压扭性特征,实测最大主应力方向与区域构造应力场的方向相同.     

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。     

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。     

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。     

会泽铅锌矿深部地应力分布规律的研究

为了解云南会泽铅锌矿深部地应力的分布规律,在该矿区两个不同标高的中段布置6个测点进行了地应力测试。运用有限差分法软件FLAC3D进行数值模拟。结果表明:该矿区的地应力以水平构造应力为主导,最大主应力与水平夹角介于8.87°~28.70°之间,深部地应力方向大致呈NNW~NNE向;矿区原岩水平应力和垂直应力以及最大主应力均随着深度的增加而增大,弹性模量随深度增加减小;矿区的水平最大主应力与垂直应力之比(侧压系数)在0.652~2.974之间,最大水平主应力是最小水平主应力的1.402~6.898倍。矿区的地应力分布受到断层的影响,导致断层附近的应力明显下降。