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。     

汾西矿区地应力测试与分析

采用小孔径水压致裂地应力测量装置在汾西矿区进行了7个煤矿、24个测点的地应力测量.实测数据表明,汾西矿区地应力场有两种类型:σH＞σv＞σh及σv＞σH＞σh.埋藏相对较深的井区水平应力占明显优势,具有典型的构造应力场特征;所测区域属于低及中等地应力值矿区;最大与最小水平主应力值基本随埋藏深度的增加而增大.但部分测点存在明显的离散性;有些矿井最大水平主应力方向比较一致.但也有些矿井由于开采深度不同,地质构造分布与煤岩性质存在较大差异而出现明显的离散性.基于实测数据,采用回归方法得出地应力与埋藏深度的关系;分析了水平主应力与垂直主应力的比值随埋藏深度的变化.将地应力测量结果应用于巷道支护设计,显著提高了设计的合理性与可靠性,巷道支护状况得到明显改善.     

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。     

淮南矿区地应力场特征的统计分析

基于淮南矿区新、老矿井的深部地应力实测数据,运用统计类比与线性回归分析,对淮南矿区深部地应力场特征进行研究,得出淮南矿区地应力场宏观类型大体属于大地动力场——准静水压力场,矿区深部总体上属于高地应力区的结论。根据矿区垂直应力、水平主应力和侧压比等随深部变化的散点图,得到了相应的统计回归曲线。统计结果有助于了解淮南矿区地应力场的宏观特征,可为矿区地下硐室的设计和计算提供重要的参考依据。     

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。     

双鸭山矿区深部地应力分布规律与区域构造作用分析

采用空心包体三维应力解除法对双鸭山矿区7个矿井不同开采水平的22个测点进行了地应力实测分析。受多期地质构造运动复合叠加作用的影响,实测所得地应力数据离散型较大,但整体表现为深部属于以水平应力为主,且最大主应力大多在30 MPa以上的σHσhσv型高地应力场。最大主应力、侧压系数以及水平差应力整体上均随深度的增加而增大。深部最大主应力方向平均为169.73°,总体趋于NW—SE方向,水平差应力均值为17.52 MPa,主应力回归方程中应力梯度和常数项比值悬殊,表明该区域岩体受剪切作用显著,与现场巷道围岩破碎、巷道动压灾害显现频繁相对应。此外,通过对双鸭山煤田区域构造空间展布特征分析推断得出区域应力场呈"山"字形分布,是长期受近南北挤压力作用而发生力学性质转变的结果,结合区域内地应力实测结果,可作为矿井深部开拓设计和区域动力区划的重要参考。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

滇东老厂矿区煤层气储层地应力特征研究

地应力特征是煤层气勘探开发,尤其是压裂设计的基础研究内容。为了探明滇东老厂矿区地应力分布特征,基于测井资料、岩石力学试验及水力压裂曲线,利用带附加构造应力项的Anderson模型,计算了滇东老厂矿区煤层气储层地应力特征参数,分析了地应力分布规律及对储层渗透率的影响。结果表明:滇东老厂矿区煤储层地应力整体为10～30 MPa,属中高应力区。最大水平主应力σ_H,最小水平主应力σ_h和垂直主应力σ_V随埋深增加而增加,并且垂向上应力场随埋深增加逐渐由水平主应力主导变为垂直主应力主导,800 m为应力转换点,800 m以浅以σ_Hσ_Vσ_h为主,表明有利于走滑断层应力场活动,煤层处于压缩状态; 800 m以深以正断层应力场(σ_Vσ_Hσ_h)为主,垂直主应力σ_V为主控应力,煤层处于拉张应力状态。侧压系数整体上位于中国和Hoek-Brown内外包络线之内,且随埋深增加逐渐由大于1为主,减小到应力转换带深度下的普遍小于1。地应力通过埋深对渗透率起控制作用,煤层埋深在800 m内,孔隙在挤压应力作用下逐渐闭合,渗透率随埋深增加呈负指数减小,800 m以深垂直主应力为渗透率主控因素,储层处于拉张应力状态,且天然裂缝近乎垂直发育,天然裂缝在垂直主应力作用下开启,渗透率随埋深增加而增加,渗透率变化点与应力场变化点基本一致。     

自然崩落法矿山深部地应力场分布规律的测试研究

采用LUT 地应力测试系统对中条山集团铜矿峪铜矿深部矿区进行了地应力测量, 发现该矿区地应力的主应力随埋深增加呈近线性增加, 埋深最大的340 m中段测点处最大主应力值达到了37.83 MPa; 最大主应力的方位在浅部和深部表现出较好的一致性, 均为北东东向。深部矿区的原岩应力以水平构造应力为主, 上部岩层垮塌使下部邻近区域的最大主应力的倾角明显增大, 其影响程度随深度增加而减弱。该研究成果将对自然崩落法矿山的采矿工艺设计和安全生产具有指导作用。     

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。     

集贤煤田地质构造演化特征及其对冲击地压的影响

通过对集贤煤田构造演化及成煤构造特征的分析,结合煤田内部4个矿井不同水平的12个测点的地应力实测结果,得出集贤煤田属以水平应力为主且最大主应力量值大多在30MPa以上的σHσhσv型高地应力场,实测所得地应力数据离散型较大但最大主应力、侧向压力系数以及水平差应力整体上均随深度的增加而增大的规律,从区域构造作用、煤岩结构特征以及局部采场应力特征的角度分析了集贤煤矿冲击地压事故的原因和影响因素,为煤田矿井深部区域动力区划和开拓布局提供了划分依据方向和设计建议。     

鄂尔多斯盆地柳林地区煤储层地应力场特征及其对裂隙的控制作用

为系统研究柳林地区煤储层地应力场展布及其对裂隙的控制作用,分析不同埋深煤层与地应力的关系,采用水力致裂法获取了地应力资料。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模型,分析了露头节理、煤层割理与现今地应力方向的耦合关系。研究表明:柳林地区最大水平主应力σmax为7.33~30.83 MPa,平均19.41 MPa,最小水平主应力σmin为6.50~24.00 MPa,平均13.12 MPa,主应力随埋深增大而线性增高。在埋深400~700 m,垂直应力σv≈σmax≈σmin,地层呈现准静水压力场特点;在700~850 m,σmaxσvσmin,为大地动力场型,水平方向主应力占主导地位;在850~1 100 m,σvσmaxσmin,为大地静力场型,仍未进入明显压缩带。水力压裂地应力检测表明现今主应力方向与煤层裂隙方向相近,以NNE向为主,地应力方向在割理形成后未发生明显改变。     

潘三煤矿13号煤层地应力分布规律研究

利用空心包体应力计法在潘三煤矿二水平东翼13-1煤采区、西三C组中部采区共计6个测点进行了地应力测量工作，分析得出了潘三煤矿深部地应力分布规律:最大主应力接近水平，且明显大于垂直应力，地应力场中水平主应力占主导优势地位，水平主应力接近于南北向，采区巷道受水平主应力方向性影响显著。深部地应力场中最小主应力σ₃略小于垂直应力σ_v，中间主应力σ₂略大于垂直应力σ_v，地应力场呈现σ₁>σ₂>σ_v>σ₃的应力关系，测试结果可为潘三煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供科学依据。     

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。     

千米深井深部地应力测量与分布规律探索

为得到云南某千米深井深部地应力分布规律,采用空心包体地应力测量方法,对矿山深部开采区域进行三维地应力测量。基于实测数据,分析矿区深部地应力分布,得出深部原岩应力以水平应力为主,最大主应力为64.17MPa,地应力整体属于高应力水平。最大水平主应力方向在NNW方向,与矿区所在的区域构造应力场方向呈现高度的一致性。地应力测量结果为矿山深部高应力巷道支护以及高应力灾害防控提供重要基础数据。     

煤层气储层地应力场宏观分布规律统计分析

基于鄂东、沁南、黔西-滇东及准南地区232层次煤层气井原位地应力实测数据,参照Hoek-Brown分析方法,系统分析了煤层气储层宏观地应力分布规律,回归建立了不同应力参数随深度的变化曲线,研究结果表明:我国煤储层表现为中-高应力区,应力场类型呈非均匀分布,σ_Hσ_vσ_h型和σ_vσ_Hσ_h型为主(94%),σ_Hσ_hσ_v型较少见且集中在浅部;煤储层侧压系数k均小于Hoek-Brown平均值,且88%实测数据较国内平均线偏低;σ_H/σ_v和k值随埋深变化均可用双曲线形态表征,整体表现为"浅部离散,深部收敛";水平主应力差与埋深具有一定的线性正相关性,而σ_H/σ_h变化不大,主要集中在1.015~1.915,平均为1.47。研究结果可为深部煤储层应力状态的判断、岩体参数的选取提供参考。