空芯包体地应力测量方法简介

本文主要介绍Kx—81型空芯包体式三轴应力计在地应力测量、构造应力场分析以及矿山稳定性研究等方面的测量及使用方法，并在此基础上进行应力场研究分析，揭示出最符合当前实际状况的地应力分布状态，为矿山巷道和采场的设计、支护方法的选择以及充填体强度选择提供了科学依据。     

深部构造地应力对巷道稳定性影响研究

为了解决深部巷道围岩稳定性问题,研究了深部构造地应力对巷道围岩稳定性的影响。采用套孔应力解除法对锦丰金矿深部地应力进行了实测,结果显示:其应力场属于构造应力场类型,最大水平主应力与垂直地应力比值达到1. 5。基于地应力分布特征,采用Rocscience公司开发的Phase2软件进行数值模拟和现场观测等,研究了构造应力对巷道稳定性的影响。研究结果表明:巷道未加固时,巷道最大位移处位于巷道两帮和底板中央处,最大位移量为0. 14 m,巷道塑性剪切破坏区半径为1. 5 m;采用Phase2软件进行支护参数优化,确定最终支护方式和参数。该研究结果对矿山深部巷道支护提供了一定的理论依据。     

平煤十矿地应力测量及其应用

平煤十矿采用三维套孔应力解除地应力测量技术和具有温度补偿功能的空心包体应变计,完成了矿区6个水平、11个测点的现场地应力实测,最大测点深度达到1123 m.这是我国煤矿首次采用应力解除法进行系统的矿区地应力测量并且测量深度超1100 m.通过测量获得了矿区11个测点的三维地应力状态,揭示了矿区地应力场的分布规律,建立了矿区地应力场模型.针对平煤十矿是我国典型的高瓦斯矿井、深部采矿存在引发煤(岩)爆和瓦斯爆炸的高危险性,本文提出:根据实测地应力数据,采用数值模拟技术,定量计算开挖扰动引起的开采煤层和围岩中能量聚集状况及其随采矿过程的变化规律,借助地震学的知识,根据能量聚集状态对未来开采可能引发煤(岩)爆的时间、地点和震级进行预测.      

龙门山矿区套孔应力解除法测定原岩应力

为优化龙门山矿区开采顺序和巷道设计,原岩应力测量非常必要。文中详细介绍了应用套孔应力解除法测定矿山原岩应力,对龙门山矿区原岩应力进行了实际测定,得到了矿区原岩应力大小、方向等参数及其分布规律,结果显示：矿区原岩应力随深度增加而增大,水平应力为最大主应力,主应力方向与巷道走向基本一致,巷道设计合理。     

套孔应力解除法与声发射法在新城矿区深部地应力测量中的对比研究

为得到新城金矿深部区域的准确地应力分布,分别采用应力解除法和声发射法对该矿区深部进行了地应力测试,得到了不同测量方式下深部地应力的分布规律。采用定向扰动最小二乘法多元回归来提高套孔应力解除法的6个应力分量的求解精度,并采用空间坐标变换公式和LUT-str三维地应力计算程序对地应力大小和方向进行了计算。使用应力解除法测量了-830～-1 030 m之间4个水平6个测点的地应力,使用声发射法测量了-950～-1 150 m之间3个水平3个测点的地应力,计算得到相应的地应力及其分布规律。2种方法测量结果对比表明:深部地应力以水平应力为主,最大水平主应力为NWW-SEE向,二者测得的最大水平主应力、垂直主应力和最小水平主应力具有较好的一致性。     

地应力测量在夜长坪钼矿区的应用研究

随着夜长坪钼矿开采深度的逐渐加深,地压危害日益显著,测量该区地应力的分布规律,可为矿山的进一步开采设计和安全生产提供基础资料.研究采用先进、可靠的套孔应力解除法进行地应力测量,分析得出夜长坪钼矿区最大主应力的倾角(与水平面的夹角)大部分较小,位于近水平方向,方向表现出较好的一致性,均为北北东向,3个主应力均随着深度的增...     

金川镍矿井巷工程支护技术评价与展望

金川矿区岩石力学与巷道支护技术的研究，为金川矿山的安全生产、稳产高产做出了积极的贡献。随着金川矿山步入深井开采步伐的加快和受大面积多中段连续开采的采动影响，深部巷道围岩表现出明显的碎胀蠕变特性，巷道工程的稳定与支护问题逐步成为制约矿山安全生产的主要难题之一。本文通过金川巷道支护技术发展的分析与评价，指出了金川矿区深部巷道支护技术的对策。     

深部地下硐室与应力场轴变关系及其围岩损伤破裂分析

针对深部地下硐室与地应力场之间的轴变关系及其对硐室围岩损伤破裂的影响，建立了非均质围岩统计损伤力学模型；分析了不同断面形状、地层侧压系数、构造应力场对硐室围岩损伤破裂的作用机制和影响规律，定义了地层临界侧压系数；开展了三山岛金矿西岭矿区埋深2000 m地层硐室损伤破裂数值模拟，得到了该矿区深部地下硐室设计与布置原则。研究结果表明，“等应力轴比”情况下硐室围岩应力集中程度最小，损伤破裂区面积最小；地应力场是围岩损伤破裂的根本原因，侧压系数越大，硐室顶、底板处应力峰值越大，围岩以拉伸破裂为主，围岩损伤破裂区面积随侧压系数增大呈指数性增大；随着地层深度的增加，硐室临界侧压系数不断减小并趋近于1，深部地下硐室对水平构造应力更加敏感；构造应力场诱使围岩损伤破裂程度增大，损伤破裂区向构造应力场围岩应力集中区转移，使得硐室围岩发生冒顶和岩爆风险升高。因此，深部地下硐室的设计与布置应结合实际地应力条件，硐室轴向、断面形状、轴比尽可能符合地应力条件，从而最大程度降低地应力场对硐室围岩损伤破裂及稳定性的不利影响。      

金川矿区深部矿岩地应力特征研究

金川硫化铜镍矿床处于高地应力环境区，本文阐述了地应力与深部巷道围岩以及与采场稳定性的关系，并结合金川矿区地应力的特征，指出了高地应力给金川深部巷道和采场稳定性带来的工程地质和岩石力学问题，并提出了相应治理对策的建议，为金川矿山的工程设计和安全、高效采矿提供决策依据。     

金川二矿区地应力特征及其对巷道变形破坏的影响研究

随着地下工程建设不断向地球更深处发展,高地应力已成为影响深部巷道围岩稳定性的关键因素.针对金川二矿区高地应力问题,总结研究区地应力分布特征,采用离散元数值方法计算了3种不同地应力条件下巷道围岩的变形破坏过程.所得主要结论包括:(1)研究区地应力分布离散性较强,已测最大主应力多数为水平方向,但随着埋深的增加,竖直主应力逐...     

复杂地质条件下矿区初始地应力场反演分析

初始地应力场是地下工程设计和稳定性分析的重要依据.前常铁矿矿区地质构造复杂、巷道围岩破坏严重,掌握矿区地应力场的分布规律对了解巷道破坏、进行支护设计具有重要意义.采用三维有限差分数值计算软件(Flac3D),建立了考虑矿区主要断层、岩层等的三维数值模型,进行矿区地应力场的模拟,分析了矿区整体、地质构造处和-480 m中...     

破碎出矿巷道围岩变形机制数值模拟研究

研究了九顶山铜钼矿2 480 m水平201采场出矿巷道开挖后的二次应力分布及巷道变形机制。首先根据现场工程地质勘查和室内岩石力学试验对巷道围岩进行了岩石力学参数确定;在此基础上运用FLAC3D数值模拟软件研究了巷道开挖后的应力应变状态,分析了围岩变形机制。研究结果表明,围岩条件不同的出矿巷道其二次应力分布影响范围有所差异,但围岩主应力总体上表现为由巷道边墙中下部位的压应力集中带逐步过渡到拱顶、底板一定范围内的拉应力集中带。     

地表超高渣堆对井下巷道稳定性的影响研究

The continuous growth of the height of the coal mine surface slag heap will make the stress size and distribution characteristics of the surrounding rock of the underground roadway under it change significantly, which will seriously lead to large deformation or damage of the roadway, and affect the safe and efficient production of the mine. Based on the geological occurrence conditions of coal strata, mining production and the actual situation of surface super-high slag pile in Wuhushan Coal Mine, a threedimensional model of surface slag pile and underground mining face in Wuhushan Coal Mine is established. The characteristic parameters of roadway surrounding rock stress peak value and location, mining influence range under different slag pile heights have been simulated and calculated, and then the influence law of different slag pile height on roadway stability is analyzed. Combined with the measured data of roadway deformation, the safety critical height of the surface slag pile is initially determined. The research results have important reference value for the safe and efficient production of similar mines.     

诱导巷道的围岩松动破坏区数值研究

当前多数矿山已进入深部开采,而深部硬岩具有高储能、受扰动易破坏的特征,根据这些特点,在矿体中布置巷道诱导岩体破裂,为后续机械开采提供可能。以贵州开阳磷矿为工程背景,利用FLAC^3D软件模拟深部巷道开挖,研究断面形状、地应力水平和侧压系数对巷道开挖的影响,从而得出岩体的破裂规律。数值模拟结果表明：巷道断面形状对围岩变形影响较大,而矩形巷道周围岩体产生的位移和塑性破坏区均最大;巷道位移和塑性破坏区随应力水平的增加而增大;围岩破坏和位移随侧压系数的增大表现出先减小后增大的趋势。在高应力水平和高侧压系数下,采用矩形断面方式开挖巷道,围岩产生的位移和塑性破坏区最大,致裂效果最好,有利于机械切割回采。     

近距离煤层工作面煤柱合理留设与巷道围岩控制技术

为探究近距离煤层工作面煤柱合理留设宽度以及回采巷道围岩控制技术,以回坡底煤矿近距离煤层开采为工程背景,通过数值模拟、理论分析、现场实践等技术手段对不同宽度条件下煤柱破坏演化过程、影响因素、底板破坏范围以及11号煤层回采巷道围岩控制技术进行了深入研究。研究结果表明:(1)煤柱在预留煤柱时期、区段煤柱时期、保护煤柱时期、孤岛煤柱时期四个阶段过程中,煤柱破坏范围逐渐增大;煤柱弹性核占比均随煤柱宽度的增加而增加,本煤层回采巷道随煤柱宽度的增加从非对称性破坏逐渐演化为对称性破坏。煤柱破坏宽度与煤层倾角、黏聚力、煤柱宽度、内摩擦角和泊松比等因素成反比关系,只与埋深成正比关系。(2)随着煤柱宽度增大,煤柱底板破坏宽度与深度会发生变化,且底板破坏集中在煤柱边缘侧,煤柱正下方底板破坏区域较小。(3)煤柱应力集中作用致底板下方最大主应力发生偏转,底板任意一点与煤柱中心线的距离越大,最大主应力偏转角度越小;随着11号煤层巷道与煤柱边缘距离的增大,巷道围岩塑性区由倾斜的“X”形分布转变为倾斜的“8”形分布,再转化为倾斜的“O”形分布,最终转化为椭圆形分布;离煤柱距离较近时,巷道往往出现非对称性破坏,支护也要采取非对称支护形式。      

大断面六角形进路采矿法结构参数优化研究

针对龙首矿普通六角形进路采矿法在西一贫矿区回采过程中进尺率低、断面轮廓不规整、机械化程度低和炸药单耗高等回采问题,通过数值模拟和现场试验,对大断面六角形进路采矿法在龙首矿西一贫矿开采区的可行性进行研究。结果表明:与普通六角形进路采矿法相比,采用大断面六角形进路采矿法回采西一贫矿资源时,采场顶底板及边帮矿岩受力条件更好,顶底板变形量小,2条相邻进路之间未出现贯通;平均进尺由2.4 m提高至3.2 m,提高了33.3%;炸药单耗由0.20 kg/t降低至0.15 kg/t,降低了25%;轮廓完整性更好,最大超挖量降低了97 cm,最大欠挖量降低了10 cm;凿岩效率由1.25 m/min提高至2.10 m/min。研究结果证明了大断面六角形进路采矿法在龙首矿西一贫矿开采区回采过程中的可行性,符合回采过程中对安全性和高效的要求。     

图古日格金矿地应力测量与分析

为解决图古日格金矿由于矿脉分布复杂、地质构造多样导致的采场矿压剧烈、矿脉方向杂乱等问题,使用空心包体式三轴应变计,采用钻孔应力解除法对图古日格金矿6个测点进行了系统地地应力现场实测。测量结果表明：井下为典型的构造应力场类型,最大水平主应力方向为近NE,与地质构造挤压运动的结果吻合,属于中等应力值区域,矿脉方向与最大主应力方向近垂直。地应力分布特征为该矿生产设计与矿压控制工作提供参考,为找矿方向提供初步判断。     

高地应力破碎围岩巷道变形破坏特征及支护方式研究

巷道支护一直是阻碍矿山安全、高效开采的难题,特别是在深部高地应力区,如何通过合适的支护手段控制巷道的变形,已成为国内外学者们特别关注的工程问题。针对金川二矿区高地应力破碎围岩这一特殊的地质条件,采用现场调查与数值模拟计算相结合的方法,对研究区巷道变形破坏特征和8种不同支护方式效果进行了研究。结果表明:(1)研究区巷道的变形破坏模式可划分为6种,分别为偏压变形、顶板下沉、顶板开裂、底鼓、边墙开裂和片帮,其中片帮是最常见的一种破坏模式;(2)研究区巷道的变形破坏具有3个特征,分别为最大主应力主导性、大变形和显著的时间效应;(3)在支护方式中增加U钢支架、补充底部支护、增大锚杆长度及减小锚杆间排距几种方法均能不同程度地改善支护效果。其中,增加U钢支架和底部喷锚网支护效果最显著,可以减小约70%的巷道变形量和塑性区;增大锚杆长度能更好地控制巷道的变形和整体稳定性,但优化效果不显著;减小锚杆间排距有利于巷道各部位变形和塑性区的控制,密集的锚杆布置能够有效改善围岩的完整性,且降低锚杆排距的支护效果更好。该项研究成果为金川矿区以及具有相似地质条件的地下工程支护问题提供了借鉴。