漳村煤矿+480m水平围岩地质力学测试及应用

在调研地应力测试、围岩强度测试以及围岩结构观测方法的基础上,选用了水压致裂法、现场原位钻孔探触法、孔壁电子窥视法,在漳村煤矿+480 m水平选取了5个典型测站进了地质力学测试。测试得出,最大水平主应力、垂直主应力、最小水平主应力最大值分别为16.96 MPa,11.63 MPa,8.22 MPa,最大水平主应力场方向为北偏西。并将测试结果应用于西胶带大巷锚杆支护试验,矿压监测得出锚杆受力最大172 kN,锚索受力基本稳定在300 kN,顶板移近量为15 mm,两帮移近量最大为67 mm,变形量较小,支护效果良好。     

基于断面尺寸效应的矩形巷道围岩稳定性研究

为研究断面宽高比对矩形巷道表面位移、剪切方位和破坏模式的影响,采用理论建模分析、数值模拟计算和现场工程应用的研究方法,对不同最大主应力方向条件下断面宽高比对矩形巷道的围岩稳定性进行了系统研究。结果表明:最大主应力为水平应力时,较大宽高比有利于矩形巷道稳定性控制,巷道顶板剪切破坏范围和两帮变形量均较小;当自重应力成为最大主应力时,矩形巷道两帮剪切破坏程度较高,顶底板和两帮表面位移较大,较小宽高比更有利于巷道稳定性控制。针对沙曲矿最大主应力为水平应力的工程实践,对宽高比为1. 76的矩形巷道进行现场矿压观测,顶板最大下沉量134 mm,两帮最大相对移近量195 mm,围岩控制效果良好。     

基于复变函数的斜顶巷道围岩应力分布解析解

为获得斜顶巷道围岩应力分布规律,以共形映射函数为基础,运用复变函数法求解了斜顶巷道围岩应力分布解析解。以潘三煤矿17102(3)工作面运输巷为工程背景,分析了斜顶巷道围岩主应力和主应力集中系数分布特征。结果表明:斜顶巷道围岩最大主应力、最小主应力、最大剪应力及其应力集中系数的最大值均出现在巷角处,主应力分量最大值均超过35MPa,主应力集中系数最大值分别超过4.5、2.5和8,巷角是斜顶巷道的薄弱部位;两帮最大剪应力和最大剪应力集中系数整体大于顶底板,表明顶底板较两帮稳定。研究结果可为斜顶巷道支护设计提供理论参考。     

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。     

山西某矿巷道围岩地应力测试分析

对某矿新开拓的15煤盘区进行地应力测试,测出15煤区域最大水平主应力最大值为13. 49 MPa,最小水平主应力最大值为7. 46 MPa;垂直主应力最大值为8. 56 MPa。所测区域地应力水平属于中低地应力区。     

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。     

三交河煤矿上组煤层地应力分布特征实测分析

介绍了采用钻孔应力解除法进行地应力测量的原理和方法,并成功应用此种方法在三交河煤矿进行了地应力测试.结果表明:三交河煤矿2号煤层985m水平最大主应力平均6.21MPa,方位角平均为147.13°,最大主应力方向在西北-东南方向;最小主应力平均为3.50MPa,方位角为238.55°;原岩应力以水平应力为主,最大主应力...     

罗河铁矿高阶段开采凿岩硐室地压监测

为了掌握罗河铁矿高阶段开采凿岩硐室周边地应力活动规律,在-455 m水平20联巷和10联巷附近布置了11个三维地应力实时监测点,实时采集矿山地应力数据。经过整理分析得到如下结果：罗河铁矿-455 m水平20联巷与10联巷附近岩体承受的最大主应力为22.5 MPa,应力时程曲线总体平缓,周边岩体稳定;但最大主应力与最小主应力的差值达到54 MPa,导致硐室周边岩体破坏而脱落;最大二次主应力倾角分布平缓,以水平应力为主。     

平煤股份一矿深部地应力现场测试与分析

采用水压致裂法对平煤股份一矿延主运输巷进行地应力测试,分析了矿区地应力的分布特征。测试结果表明:矿井深部已属高地应力区;矿区最大主应力为近水平方向,受构造应力控制;3个主应力与埋深呈近似线性增大关系。测量结果可为矿井巷道变形机理、支护理论研究和施工提供依据。     

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。     

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。     

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。     

煤层分岔区冲击地压防治方案研究

煤层分岔区应力条件复杂,工作面回采至该区域时,给工作面生产带来一定的危险.通过对比分析该区域前后的微震发生频次、总能量等监测数据,在煤层分岔区域受到采动应力影响时,工作面冲击危险性显著增高,工作面两侧巷道应力最大值变化区明显不同,且带式输送机巷应力最大值出现的区域大于二号回风巷,周期来压步距明显减小,来压强度明显增强....     

地应力与天然裂缝对煤储层破裂压力的影响

以山西晋城矿区为研究对象,运用有限元模拟方法,计算不同地应力条件下煤岩的破裂压力.分析水力压裂过程中地应力、天然裂缝对煤岩破裂压力的影响.无天然裂缝时,破裂压力随3倍最小水平主应力与最大水平主应力的差值增大而线性增大.有天然裂缝时,天然裂缝降低了煤岩的抗张强度,使压裂裂缝的启裂和延伸脱离井筒周围局部地应力的影响,破裂压力随主应力差减少而增大;天然裂缝与最大水平主应力的夹角在30°左右时,破裂压力最小,大于30°时,破裂压力随夹角的增大而增大;破裂压力随垂直于天然裂缝的正应力的增大呈指数形式变大.     

弓长岭井下矿地应力现场实测及应用

为掌握弓长岭井下矿的地应力赋存状态,采用实现完全温度补偿并考虑岩体非线性的地应力测量技术,对弓长岭井下矿3个水平3个测点进行了地应力现场实测,利用Lab VIEW编制的地应力计算程序对测量结果进行分析。3个测点的地应力赋存状态:(1)每个测点均有2个主应力接近水平方向,另1个主应力接近垂直方向;(2)3个测点的最大主应力均为最大水平主应力,垂直主应力为最小主应力,说明矿区地应力场以水平构造应力为主导;(3)3个测点最大水平主应力的走向总体上为南东东—北西西方向;(4)最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力均随深度呈增长关系。地应力测量结果在弓长岭井下矿的应用主要有3个方面:(1)巷道走向应根据矿山的工程地质条件和采矿生产作业的要求,尽可能与最大主应力方向一致(113.96°);(2)提供数值分析必需的力学边界条件;(3)为弓长岭井下矿预测岩爆发生的地点和级别提供了可能。     

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。     

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。     

沁水盆地南部地应力场特征及其研究意义

采用水压致裂测量地应力方法,测得了沁水盆地南部45口煤层气井主采煤层地应力分布,通过统计分析,建立了主采煤层地应力与煤层埋藏深度之间的相关关系和模型,分析了地应力在煤储层渗透性及压裂研究中的意义。研究结果表明：沁水盆地南部最大水平主应力为642~4186 MPa,平均为1721 MPa;最大水平主应力梯度为117~479 MPa/100 m,平均为264 MPa/100 m;最小水平主应力330~2640 MPa,平均为11391 MPa;最小水平主应力梯度为099~285 MPa/100 m,平均为177 MPa/100 m。主应力均随着煤层埋藏深度的增大而增高,呈线性关系。在650 m以浅煤储层地应力状态主要表现为σv＞σhmax ＞σhmin,最小水平主应力小于12 MPa,现今地应力状态处于伸张带;在650~1 000 m煤储层地应力状态转化为σhmax ≈σv≈σhmin,最小水平主应力为12~20 MPa,现今地应力状态由伸张带转化为压缩带的过渡;在1 000~1 500 m煤储层地应力状态为σhmax ≈σv≈σhmin,最小水平主应力大于20 MPa,现今地应力状态转化为压缩带。在地应力的作用下,裂缝逐渐趋于闭合,煤储层渗透率急剧下降。同时,地应力对煤储层水力压裂裂缝扩展产生重要影响,水力压裂裂缝均沿着最大主应力方向扩展。     

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。     

滨海金属矿区域地应力场测量与规律分析

采用应力解除法,使用高精度UPM40岩石三轴应变地应力测定仪对三山岛金矿新立矿区进行了地应力测量。结果显示,矿区水平最大主应力方位为NW向,应力场中以水平最大主应力为主导,水平最小主应力方位与水平最大主应力方位接近垂直; -400 m深度处地应力受构造应力影响有突增现象,地质情况复杂,应当予以关注; 6个测点所测最大主应力倾角都近似处于水平,水平最大主应力方位与所在区域地质构造情况吻合,表明所测地应力结果可靠。对6个测点主应力进行线性回归,结果表明,主应力随深度变化呈较好的线性相关,与现有理论相符。矿区地应力在一定程度上抑制了断裂带的导水能力; 所测地应力结果可为新立矿区的开采设计提供依据。