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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

凡口铅锌矿深部矿床地应力测试

采用应力解除法测试了凡口铅锌矿深部矿床-550m中段和-650m中段两个测点的地应力，分析计算了地应力的大小和方向。其结果表明：凡口矿深部矿床地应力场为构造应力场，3个主应力均为压应力，最大主应力为近似水平应力，其方向基本与矿体走向平行，最大主应力与垂直应力比值在1．02～1．7之间。     

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。     

滑动构造区煤矿地应力特征研究

滑动构造在整个豫西地区比较发育,嵩山煤矿受聚煤环境及构造影响,形成了典型的“三软”不稳定煤层,回采巷道表现出变形速度快、变形量大和强烈底鼓等特征。采用空心包体应力计和应力解除法进行现场实测,得到滑动构造条件下嵩山煤矿3个测点的地应力状态。研究结果表明：嵩山煤矿最大主应力和最小主应力是水平应力,中间主应力是垂直应力;最大水平主应力与最小水平主应力的平均值与垂直应力之比为0.96,最小水平主应力和最大水平主应力比值为0.47～0.52,地应力显示出很强的方向性。嵩山煤矿最大主应力方向与矿区水平构造应力和重力作用引起滑体运动方向基本一致;滑动构造主滑体与二1煤层及周围岩体距离较远,对其承受高应力和能量积累影响不大,滑动构造带对21和22采区地应力分布基本没有影响。地应力测试成果为矿井-365 m开采水平回采巷道变形机理和控制技术研究提供依据,对矿井深部-630 m水平以浅的巷道支护设计和安全开采有一定指导意义。     

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。     

煤层开采地表移动过程的FLAC3D模拟研究

为减少现场布置大量测点来观测煤层开采地表移动全过程,采用FLAC3D软件模拟分析了煤层地下开采引起的地表移动过程,认为采用沿煤层走向方向每开挖2 m长度计算50步的方式可实现煤层的走向长壁开采,并对某一煤层进行了模拟开采,在模型的上表面经过开采中心点沿走向和倾向剖面线上共布置了36个下沉量和位移速度测点;得出主断面最大下沉量为94 mm,各监测点下沉量及位移速度与计算步数之间的关系曲线符合改进的地表移动Knothe时间函数曲线。     

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。     

阿舍勒铜矿深部开采地应力测量及分布规律研究

阿舍勒铜矿矿体最大埋深1 100 m以上,目前已逐步转入深部1 000 m开采。随着开采深度的不断增加,地应力显现的频率、强度均显著增加,地应力问题进一步制约矿山安全高效生产。为了掌握深部地应力的实际状态,采用套孔应力解除法测量了-100 m和-50 m中段的地应力,结果表明：深部地应力由水平应力主导,最大主应力为西偏南方向,侧压力系数约为1.5;水平应力及竖直应力分量随深度递增,深度每增加100 m,竖直方向增加应力2.38 MPa,水平方向最大分量应力增加约1.8～3.5 MPa;采深1 100 m时,地应力最大可达43.07 MPa。本次地应力测量数据可为矿山后续有效进行地压管控、合理开展支护设计提供参考。     

白音呼布矿区三维地应力测量及巷道布置优化研究

白音呼布矿区进入深部开采后,巷道岩爆、变形等地压灾害变得愈发严重。为保障生产安全,现场采用空心包体应力解除法测量了对矿区7个测点三维地应力,基于测量结果及地应力场构建对矿区深部巷道布置优化进行了研究。首先根据等应力轴比理论优化了巷道布置方向,给出了100m中段巷道轴向与最大水平主应力方向最优夹角为26°;然后采用数值模拟方法研究不同夹角时巷道围岩的应力、位移变化特征,并指导了新中段的巷道布置。结果表明:实测最大水平主应力是自重应力的1.57～1.89倍,矿区深部以水平构造应力为主导;夹角为26°时,巷道围岩变形最小,数值模拟与理论计算结果相符;新中段巷道优化布置后,围岩变形、位移明显变小,地压灾害得到有效控制。     

煤巷层状顶板锚杆组合铰接拱支护机理数值模拟研究

离散元模拟表明锚杆支护回采巷道层状结构顶板形成组合铰接拱结构，锚杆支护机理相应称为组合铰接拱作用。竖直方向地应力使顶板岩层形成铰接拱结构，水平地应力是拱铰压碎的主要力源。分析了侧压力系数、锚杆长度、岩层厚度等因素对顶板稳定性的影响规律，表明当最大水平地应力可造成顶板破坏而最小水平地应力不能造成顶板破坏时，调整巷道走向与最大主应力平行有利于顶板稳定；锚杆长度为巷道跨度的1／2是合适的。     

基于凯瑟效应的小厂坝矿区地应力分布规律研究

正确掌握矿区地应力分布规律对于深井开采过程中如何合理选择巷道布置方式、巷道断面形状、采场推进方向、支护形式、支护参数、开采顺序、顶板管理方法等有重要意义。本文采用AE法对小厂坝深部地应力进行了测量,掌握深部地应力的方向、大小和分布规律,测量结果显示:小厂坝矿区深部地应力较大,属于高应力状态,地应力随开采深度的增加呈增大趋势,在深部矿体开采过程中,应加强地压监测,合理布置采矿工程。     

矿井深部三维地应力场测量与特征分析

针对姚桥煤矿-800m水平深部巷道破坏严重,采用岩石Kaiser效应测量方法,对该矿进行了地应力场测量。通过在定向岩心6个特殊方向取样,经声发射试验得到了各方向的单个应力,经计算得出了原岩主应力的大小及方向等参数。结果表明：-800m水平最大主应力为19．00MPa,属中高应力区,存在一定的构造应力。经-650m水平与-850m水平测量结果比较,得到了姚桥煤矿以-800m为界,上部岩层主要受构造应力控制,-800m以下以自重应力为主。     

深部岩体初始高构造应力场的3DEC模拟反演方法分析

深部岩体初始水平构造应力场反演的可靠性对于工程后续计算结果的影响至关重要。为了研究深部矿区岩体初始构造应力场的3DEC模拟反演方法,对比分析了位移边界条件和基于初始应变能理论的反演方法两种地应力反演结果。表明位移边界条件仅能够模拟初始自重应力场,基于初始应变能理论的反演方法能够较好地反演深部岩体初始水平构造应力场,应用该方法对狮子山矿区40号剖面线地应力场进行反演分析,深部各点最大水平主应力迹线水平展布,等值线间隔较好,研究成果对于运用3DEC进行高构造应力型矿山初始地应力场的生成及其开采模拟具有重要的意义。     

高海拔矿区地应力测量与岩爆倾向性评价

采用套孔应力解除法和空心包体三轴应变计,完成甲玛矿区井下4个水平的地应力测量,获得8组三维地应力状态数据,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。根据地应力实测数据,采用多角度、多重判据对围岩岩爆倾向性进行评价。结果表明：甲玛矿区地应力以水平构造应力为主导,属构造应力场型矿区,地应力量级属中等,井下围岩岩爆倾向性为弱~中等。研究成果对指导矿山井巷工程设计、采场布置、支护参数优化及地压灾害防控等具有重要参考价值。     

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。