赵楼井田地应力特征及地质构造形成机制

采用钻孔套芯应力解除法在赵楼煤矿井底车场位置选点进行了地应力测量。测量结果表明,最大主应力方向为NEE,反映出测点附近应力场为以NEE向挤压为主的水平构造应力场,与邻近的万福煤矿实测地应力结果基本一致。由区域布格重力场和震源机制解资料得出,鲁西南地区现代地应力场为NEE向水平挤压的构造应力场,赵楼井田地应力场受区域构造应力所控制。通过地质构造成因分析,认为井田构造早期以EW、NE向褶曲为主,晚期以近NE、NW向断层为主,并使早期断层性质发生转换,不同期次构造组合形成了矿井现今复杂的构造格局。     

基于地应力测量的地应力场研究

分析了我国多个矿区的200多个测站的水压致裂地应力测试数据,在测试数据的基础上对典型矿区进行了地应力场研究,并对测试结果进行了统计分析,得出了我国煤矿不同深度矿区的构造应力场特征及水平主应力与垂直主应力的比值随深度变化的规律,测量结果可为煤矿生产实践提供重要的参考价值。     

地下矿山地应力场反演数值模拟研究

掌握岩体初始地应力场,尤其是其三向主应力的大小和方向,是进行地下巷道支护和采场结构参数 优化的基础。根据某铁矿地质资料及矿区内断裂构造,以有限元数值分析为基本手段,提出了考虑矿区 F1、F3、 F4、F9 断层构造运动、岩体自重等多因素的岩体初始地应力场反演思路。采用理论分析、三维地质建模和数值模 拟计算相结合的方法,考虑地层岩性、断层构造等因素,联合使用 Micromine、3DMine 及 Rhino 等几种软件建立矿山 三维地质模型,然后采用 FLAC3D 数值模拟软件对模型进行初始应力场计算平衡,得到初始应力场。该方法可以 较好地满足复杂和极复杂地质条件,特别是深部矿井复杂地质条件的地应力反演分析。     

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。     

褶曲构造型矿区地应力场分布特征与冲击机制

褶曲构造附近往往是冲击地压的多发区域,该区域较高的原岩应力对冲击地压的发生有着重要的影响。基于典型褶曲构造型矿区构造分布特征和地应力测试结果,分析矿区地应力场类型及与构造分布的关系,通过地应力场反演方法分析矿区地应力场的分布规律,结合矿区冲击破坏特征和力学分析方法,提出了褶曲构造型矿区冲击地压的发生机制。研究结果表明:褶曲构造型矿区地应力场以水平应力为主,最大主应力方向与褶曲轴线垂直;轴部附近往往是应力的集中区域,且随着褶曲变异程度的增大,区域应力集中程度越明显、影响范围越广;矿区冲击破坏以底板破坏为主;开采扰动导致巷道围岩集中静载荷显著增大和坚硬顶板断裂产生动载荷的耦合作用诱发了褶曲构造型矿区的冲击地压。     

杨柳煤矿首采区地应力特征研究

为了研究杨柳煤矿首采区地应力场分布特征,基于区域应力场演化和密度平衡椭球体理论分析了杨柳煤矿宏观应力场特征,采用声发射法对首采区典型测点进行了地应力值测量,利用有限元数值分析法对首采区的-450 m水平切面初始地应力状态进行了反演分析。     

基于改进粒子群优化算法的地应力场反演

为提升粒子群优化算法反演地应力的效率和精度,采用改进粒子群算法,并对随机数进行针对性设置,联合使用MATLAB与FLAC3D,以沙溪铜矿区的声发射数据为基础进行了算例分析。结果表明,操作流程简单易行,改进后的算法精度高、效率高,对类似工程有一定的参考性。     

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。     

矿区原岩应力场的测定与研究

结合矿区特点，提出了在矿区进行地应力场测定与研究的方法，主要包括矿区构造应力场的分析方法、测点数量的确定与测点布局，地应力测量方法的选择、测定结果的整理与评述、矿区原岩应力场的反演计算等。     

复杂地应力场几何跨尺度反演与重构方法研究

为克服现场地应力测量存在费用高、周期长、数据离散等诸多问题,充分利用有限工程实测地应力数据,提出了复杂地应力场几何跨尺度计算方法,建立了基于多元线性回归的地应力场反演数学模型,重构了大尺度单元到细化小尺度单元的数值计算模型,发展了区域应力场到局部应力场的跨尺度应力场重构技术与方法,实现了基于工程有限测点实测应力的复杂地应力场自动回归反演与重构.工程实例验证表明,该方法计算的地应力与实测地应力完全吻合,所提出的几何跨尺度地应力场反演与重构方法合理可行,计算结果可靠.     

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。     

新集矿区地应力场类型及特征分析

新集矿区构造格局属淮南构造单元,利用4个钻孔不同深度的地应力数据,通过数据处理和回归分析表明,新集矿区属典型的构造应力场类型。水平主应力随着深度的变化呈分阶段的变化趋势,垂直主应力随着深度的增加逐渐增大。该区的侧压比曲线介于Hoek-Brown内包线和中值线之间,且浅部形态较陡。     

山西晋城煤矿区初始地应力场反演分析

针对山西晋城成庄煤矿区的地形地貌特征,考虑地应力形成的基本原理,结合矿区地应力实测资料,建立三维计算模型,通过多元线性回归分析方法求得各基本应力场的回归系数,最后进行线性叠加,较为准确的反演出了煤矿区的初始地应力场。反演的结果表明,该区域的应力场特征表现为不仅仅是以自重应力为主导,同时还受到水平的构造应力场的综合作用。     

金沙江乌东德水电站坝址高边坡稳定性研究

高边坡是中国西部水电工程建设常见工程问题之一。金沙江乌东德水电站坝址两岸自然边坡高达830~1036 m,其稳定状况直接事关工程安全。以大量地质调查资料为基础,将地质宏观分析与数值分析计算相结合,研究坝址高边坡稳定性,预测工程边坡可能失稳模式,为治理工程设计提供重要依据,可作为类似工程参考。     

兴隆庄矿区地应力场宏观类型工程地质分析

通过对兴隆庄矿区的地应力场的工程地质分析与测量,讨论了矿区内地应力场的宏观类型,得出了其宏观类型为构造应力场型。其地应力测量结果和分析为下一步进行矿井的设计和生产提供了可靠的依据。     

基于地应力场反演的冲击危险性评价及防治

为提高冲击地压预测精度,有效预防冲击地压灾害,将地应力场反演技术用于冲击危险性评价,并以评价结果为依据指导现场冲击地压防治。研究结果表明:基于地应力实测及地应力场反演结果,回采面可以划定A、B、C 3个冲击危险区域,并计算得出其最大应力集中系数分别为1.56、1.44、1.78;综合考虑煤岩内在属性、应力环境、开采条件及地质条件等多个影响因素对A、B、C 3个区域进行冲击危险性评价,得到其冲击危险等级评定指数Wt均为0.76,为强冲击危险区域;通过分析冲击显现原因,针对危险区域采取多重解危措施,有效避免了冲击地压灾害的发生。     

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。     

基于稀少样本数据的地应力场反演重构方法

地应力测量昂贵的成本限制了测点数量,稀少样本实测数据难以对区域地应力场进行全面的描述与表达。如何依据稀少样本地应力实测数据准确地构建地质体内部地应力场分布状态,一直是岩土工程关心的重点问题,尤其随着深部工程的建设,掌握地应力场的分布规律是进行工程安全设计和防灾工作的基础。提出的GMDH(批数据处理)神经网络算法,结合地应力场分布随埋深的非线性特征及局部地质构造处地应力场的非连续性特点,构建出形成复杂地质体地应力场的边界条件模式,并基于现场的稀少样本测点数据进行复杂边界条件的生成,拟合出边界载荷非线性表达式。通过Matlab编程构建GMDH神经网络算法平台,该平台具有结构最优性和全局性等优势,克服了传统神经网络方法假设过多(网络结构假设)和网络结构过于简单等缺点,实现复杂地质体边界载荷表达式与实测点应力值的非线性映射,从而获取了较为合理的地应力场分布。为了验证算法的有效性,构建二维急倾斜地层地质区域模型,分别选取15个、12个、9个及6个测点数据进行地应力场反演。结果表明:随测点数量的减少,GMDH神经网络算法反演精度均大于83%,特别是6个测点稀少样本数据中,GMDH神经网络算法反演精度为84%,BP神经网络算法反演精度为76%,说明GMDH神经网络算法在稀少样本测点数据下具有较高的反演精度。另外,对稀少样本测点数据下的杏山铁矿地应力场进行反演和重构,结果显示,GMDH神经网络算法反演精度达到84%,绝大多数测点应力分量反演误差小于10%。因此,GMDH神经网络算法在稀少样本测点数据的反演计算中,具有良好的泛化性和非线性数据预测性,可为今后日益复杂的工程设计和施工提供有效的理论依据。     

深埋大断层构造区三维地应力场反演分析

为了能给深部巷道开挖工程安全穿过大断层构造区提供有价值的参考数据,采用套孔应力解除法对大断层工程域内的地应力进行了实测。基于工程域内地质特征,以实测地应力作为初始条件,建立系统因素影响下的三维有限差分数值模型,利用三维回归反演方法获得该工程域内的精细地应力场。研究结果表明:反演地应力场与实测地应力场吻合较好,其最大误差约为14.31%;在预开挖巷道位置(埋深800m),大断层内部应力弱化,其与应力集中的断层边界具有3.0MPa的应力差,使该断层附近成为应力活跃区,也即岩体破裂发育区;水平主应力方向在应力活跃区发生约3.5°偏转,这极大地改变了岩体应力状态,增大开挖扰动下岩体破坏可能性,因此需对应力活跃区内巷道进行强支护管理。     

安庆铜矿的地应力测量与研究

对安庆铜矿的地应力测量与研究方法及部分研究成果，并就研究过程中涉及到一些问题展开讨论，如测试数据的处理、反演计算的边界条件的求解等。