动力现象频发矿区地应力测量及分布规律研究

为分析吕梁矿区动力现象频发的问题,通过理论分析和现场实测的方法对井下地应力测量及分布规律进行研究,采用应力解除法对井下的原岩应力进行测量,得到该矿区地应力分布规律,分析研究地应力与动力现象频发的相关性。结果表明:吕梁矿区地应力场以水平构造应力为主,并且水平应力的影响具有明显的方向性;最大水平主应力方位角集中在96.96°～109.11°,与工作面巷道轴向夹角较大,平均为77.85°,是引起动力灾害频发的原因。     

西部矿区某大型矿井的地应力测量

为了加强对西部矿区地应力的研究工作,采用了空心包体应力解除法对西部矿区某煤矿进行了地应力测量,初步掌握了该煤矿地应力的分布特征,指出该区的地应力以水平构造应力为主,且均为压应力,而且在同一平面内地应力大小和方向没有发生突变,说明矿区的地应力场比较均匀。     

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。     

开滦矿区煤岩动力灾害的构造应力环境

运用空心包体地应力测量方法进行了开滦矿区地应力测试,系统分析了开滦矿区地应力场的类型、作用特征及其与区域构造的关系,在此基础上分析了开滦矿区煤与瓦斯突出、冲击地压和底板突水等煤岩动力灾害与矿区地应力场之间的内在关系。研究表明开滦矿区地应力场属于大地动力场,地应力以水平构造应力为主导,且属于高应力区。矿区地应力场的量值和方位受开平向斜的控制,开平向斜轴部区域应力值最高,随着远离轴部,应力值逐渐降低;最大主应力方位与开平向斜轴部走向近似垂直。构造应力场对开滦矿区煤体结构、瓦斯参数、煤体渗透特性等具有控制作用,开滦矿区煤与瓦斯突出和冲击地压发生在地应力值最高的开平向斜轴部区域,底板突水发生在地应力最低的开平向斜翼部区域。开滦矿区煤岩动力灾害具有统一的构造应力环境。     

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.     

空心包体技术在艾维尔沟煤矿地应力测定中的应用

应用空心包体式三轴应变计,采用钻孔应力解除法系统地对艾维尔沟煤矿现有主采煤层进行地应力现场实测。通过对实测数据的系统分析,得到地应力测量应变-解除距离曲线以及矿区范围内地应力场的分布规律。测量结果表明艾维尔沟煤矿水平构造应力十分明显。     

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。     

金川三矿区东部贫矿现场地应力测量及应力分析

金川三矿区东部贫矿地处于F₁₇断层以东,属于超基性贫矿。随着选矿和冶炼技术的逐步提高,三矿区东部贫矿于2004年4月份建成投产,是金川三矿区的主力采区。掌握矿山围岩应力状态,可以为采矿方法的选择、巷道的支护与施工、防止巷道大变形提供有效的科学依据。采用空心包体应力解除法对三矿区东部贫矿1200m-1450m进行地应力实测,共获得13个测点的地应力实测数据,1200m水平获得7个地应力测点,1250m-1450m水平获得6个地应力测点。通过分析地应力实测数据表明,井下1200m～1450m水平最大主应力量值为13.0～21.1MPa,属于中等应力水平。部分测点的最大水平主应力倾角超过20°,最大达到-57°表明该地区应力状态较为复杂,应力作用方式发生改变,水平应力为主导的趋势已不明显。     

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。     

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。     

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。     

隧道地应力测量与岩爆预测分析

本文基于解南高速公路某隧道实测地应力数据研究隧址区初始地应力场分布规律,结果表明隧道区初始地应力场以构造应力为主导。根据实测地应力资料对高地应力区隧道开挖阶段进行岩爆预测,结果显示该区为中等岩爆等级。     

白龙山隧道地应力场数值模拟研究及岩爆预测

根据静兴高速公路白龙山隧道区域应力场特征,建立三维地质模型,采取有限元数值模拟的方法分析研究工程区的初始地应力场分布规律。通过分析隧道轴线方向上的地应力场特征,发现隧道区初始地应力场以构造应力为主导,区内存在较高地应力场,长度约为3150m。最后,根据地应力资料对高地应力区隧道开挖阶段进行岩爆预测,结果表明隧道计算段岩爆等级为弱岩爆~中等岩爆。     

深部开采高地应力区钻孔卸压数值模拟及应用

为防治三山岛金矿深部开采高应力作用下诱发的岩爆灾害,设计卸压钻孔方案减小水平地应力对围岩的影响。运用FLAC3D建立深部高应力巷道钻孔卸压的数值模型,分析了巷道钻孔卸压过程中采场周围岩体的应力和弹性应变能的变化。结果显示:钻孔卸压后,巷道水平和垂直方向最大应力有效转移,使巷道顶板和两帮应力均有显著下降,巷道围岩整体变形量减小,对缓解岩爆等地压灾害具有明显效果。现场布设的围岩应力监测系统显示,随着卸压钻孔的推进,围岩应力明显减小,证实钻孔卸压方案达到了卸压效果,提高了围岩稳定性。     

煤矿井下应力场类型及相互作用分析

基于原岩应力场与采动应力场,提出支护应力场的概念,即支护在围岩中产生的应力场与在支护体内部产生的应力场,并指出3种应力场构成了煤矿井下综合应力场.在井下实测数据的基础上,研究了煤矿井下原岩应力,特别是构造应力的分布特征;采用数值模拟方法,分析了掘进工作面、巷道及采煤工作面周围应力分布特征与规律,采动集中应力的大小;计算了预应力锚杆支护、单体液压支柱及金属支架在围岩中产生的应力场.分析计算了锚杆杆体、托板及钢带等支护构件中的应力大小与分布特征,并对比分析了原岩应力、采动应力及支护应力的量值.论述了原岩应力场对采动应力场的影响,以及采动应力场与支护应力场的相互作用与关系.     

拉拉铜矿落凼矿区深部地应力场特征及岩爆预测分析

拉拉铜矿位于川滇应力区中部,浅部资源接近开采结束,逐步由露天开采全面转为地下开采,由于其深部开采地质条件复杂,落凼深部矿区将面对开采过程中的地应力问题。以拉拉铜矿落凼矿区深部地应力场特征为研究对象,开展了10个钻孔的应力解除法地应力测试、22组围岩室内物理力学测试,结合国标法、Barton法及陶振宇法3种应力判据完成了深部开采区域的岩爆预测分析。结果表明：地应力值浅部离散分布,深部线性增长;最大主应力方向整体离散;岩爆程度随深度逐渐增大,浅部离散分布,深部逐渐集中,东区1780m标高可能出现强烈岩爆的现象;结合矿区断层及测试点分布特征,指出矿区断层及地层对地应力测试结果的影响,为该类金属矿山深部灾害预防及安全开采提供有益的参考。     

地应力对煤矿巷道围岩稳定性影响研究

为了确定采场布局和回采顺序,确保巷道围岩的相对稳定,分析了矿井所处的地应力状态、类型和作用特征。采用水压致裂地应力测量仪以及水压致裂法系统地对15号煤层进行地应力现场实测,得到不同位置的地应力数据。通过对实测数据的系统分析,得出盘区范围内地应力场的分布规律、巷道顶板稳定性受最大水平地应力的影响程度以及不同掘进方向巷道状况的差异。研究结果为采场合理布置及煤矿巷道支护设计强度提供计算参数,对于井巷布置和矿山安全高效生产具有重要指导意义。     

基于实测地应力的综放工作面采动应力分布及演化特征研究

基于地应力对综放工作面煤岩体变形破坏、动力灾害防治、采动应力场演化等的重要影响,在朱仙庄煤矿南翼地应力实测的基础上,开展了基于多目标约束的矿井应力场最优化反分析,获得了矿区最优边界荷载和地应力分布规律。利用FLAC~(3D)建立数值模型,探讨了最大主应力与工作面推进方向夹角α、侧压系数λ及水平应力非均匀系数ζ等因素对综放工作面采动应力场的影响规律。结果表明:不同地应力对综放采场内各采动应力场分布及演化特征具有显著影响。针对该矿井某一实际工作面的地应力分布特征、煤岩物理力学参数及开采技术条件,分析了综放面采动应力场的分布规律及其随工作面推进的演化特征。研究结果可为综放工作面的顶底板管理、巷道支护等提供重要借鉴。     

卸压爆破下岩体损伤模拟研究

深部矿床应力集中区易诱导岩爆等地质灾害,利用卸压爆破法将应力集中区多余的能量释放,使整个能量体系达到动态平衡,实现高应力向深部岩体转移,围岩应力重新分布,继而达到防治岩爆的效果。为研究深部初始地应力场对卸压爆破效果的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件分别模拟3种开采深度条件下岩体卸压爆破过程。结果表明,开采深度由1 000 m增加到3 000 m 时,卸压爆破损伤范围变化较为显著,随初始地应力进一步加大,地应力对卸压爆破损伤抑制作用进一步加剧,导致爆炸应力波和爆生气体所形成的损伤区体积逐渐缩小,呈非单调变化;岩体卸压爆破损伤类型由拉伸破坏逐渐转向为剪切破坏,地应力对拉伸破坏起进一步抑制作用,对剪切破坏起到促进作用。结果对深部矿体卸压爆破设计具有理论指导意义。