提高钻孔应力计监测煤岩应力的精度试验

针对钻孔应力计在监测煤岩相对应力中存在的初始压力设置不合理、管线长度差异和煤岩体刚度不匹配等问题造成的测量误差,进行了提高钻孔应力计精度的试验研究.采用以电子液压压力机模拟压力环境,不同介质模拟煤岩体,与不同管线长度的KS和KSE型钻孔应力计组成的不同方案进行试验,记录压力机试验力、位移和应力计压力数据,并对试验数据进行回归分析.试验表明:钻孔应力计合理初始压力的设置可根据煤岩介质的弹性模量估算,不同管线长度条件下产生的测量误差每5 m约为1.3 MPa,获得了钻孔应力计与煤岩所组成系统的刚度估算方法.通过采取这些措施进行相对应力监测,能有效地提高相对应力监测的精度.     

"超长""孤岛"综放面巷道围岩应力实测分析

论文针对兖矿集团兴隆庄煤矿4324“超长”“孤岛”综放开采工作面条件,使用KSE-Ⅱ-1型钻孔应力计对巷道围岩应力进行了实测,通过对实测数据的分析,初步得出了该条件下巷道围岩应力分布特征,为巷道的支护提供了科学依据。     

钻孔应力计在预测预报冲击地压中的应用

通过在煤体中安装钻孔应力计进行煤体应力监测,以确定煤体中支承压力大小,根据观测数据进行整理、绘制媒体应力变化曲线,预测、预报煤体内支承压力变化规律,为制定预防冲击地压措施和处理方案提供科学依据.     

冻结立井外壁竖向钢筋应力受温度影响规律研究

为了确保大海则煤矿井筒冻结施工安全,通过对井壁受力和温度进行信息化监测,获得外壁竖向钢筋应力和井壁横截面温度,并对外壁竖向钢筋应力与温度的关系进行线性回归分析.结果表明:外壁竖向钢筋应力随着井壁温度的变化可以分为6个阶段,应力与温度呈负相关性,在温度极值处应力也相应达到极值;监测期间外壁竖向钢筋处于安全状态;在显著性水平为0.05的条件下,外壁竖向钢筋应力与温度的相关系数为0.921 6～0.969 9,井壁浇筑完成后,外壁竖向钢筋的84.78％以上应力可以由温度应力来解释,温度应力是影响外壁竖向钢筋应力的主要因素,其中约束温度应力是最主要的影响因素,自生温度应力是次要因素.     

新型钻孔应力计研制及现场应用

为满足煤矿等地下工程采动应力测量的需要,研制了一种新型钻孔应力计,在神火集团梁北煤矿11061工作面进行了现场试验。通过11采区的原岩应力测量、11061工作面的电磁辐射测试及采动过程的数值模拟验证,表明新型钻孔应力计可为巷道支护、维修等工作及预测冲击矿压等煤岩动力灾害提供可靠、准确的应力数据。     

某铝土矿液压支柱支护采场的远程自动化地压监测

在安全的前提下如何减少矿柱数量是空场采矿法提高资源回收率的关键问题,远程自动化监测是监测技术的发展趋势。以某铝土矿灰河上采区为研究背景,采用多点位移计、钻孔应力计、顶板离层报警仪对采场应力、位移进行了自动化监测,通过监测数据分析,获得采动过程中矿柱竖向应力的变化规律,以此为基础对矿柱稳定性进行评价,验证了液压支柱对提高矿柱稳定性的作用。     

某铝土矿液压支柱支护采场的远程自动化地压监测

在安全的前提下如何减少矿柱数量是空场采矿法提高资源回收率的关键问题,远程自动化监测是监测技术的发展趋势。以某铝土矿灰河上采区为研究背景,采用多点位移计、钻孔应力计、顶板离层报警仪对采场应力、位移进行了自动化监测,通过监测数据分析,获得采动过程中矿柱竖向应力的变化规律,以此为基础对矿柱稳定性进行评价,验证了液压支柱对提高矿柱稳定性的作用。     

兖州矿区次生应力实测和监测

1　次生应力实测次生应力的实测选择在矿区的沿空巷道内进行 ,一般分别在实体煤侧和小煤柱侧安装应力计实测次生应力的分布。1.1　济宁二号煤矿 43下 0 1轨道巷次生应力实测为实测 43下 0 1轨道巷顶板中的三维应力分布 ,在实体煤一侧分别以仰角 37°和 30 °施工地应力测量钻孔两个 ,次生应力实测应力传感器的编号分别为ANZⅡS1、ANZⅡS2 ,次生应力监测应力传感器的编号分别为HⅡS1、HⅡS2 ;在紧靠小煤柱一侧布置一仰角 5 4°的钻孔 ,次生应力实测应力传感器和监测应力传感器的编号均为HⅡS3。 (见图 1)。地应力实测导孔直径 10 0mm ,…     

煤体应力与钻杆转速关系的试验研究

为通过监测煤体应力来预测冲击地压,分析钻孔过程中钻头与钻杆相互作用的力学特性,建立煤体应力与钻杆转速的力学模型,研究钻孔过程中煤体应力对钻杆转速影响规律,理论上给出了利用钻杆转速判断煤体应力的可行性。利用钻杆转速测试系统,对预先自制的相同强度煤体试件进行钻孔试验,分析不同煤体应力时钻杆转速变化规律。研究结果表明:在相同试验条件下,使用同样钻进设备,按照预定推进速度钻孔,钻杆转速与煤体应力近似呈负相关。为进一步验证理论模型和试验测试可行性,在实际矿井工作面进行现场试验,并通过钻屑量指标证明转速测试结果与理论分析有较好一致性。     

孤岛工作面回采期间的矿压显现规律研究

本文通过对济宁二号煤矿11302孤岛工作面连续的矿压观测,结合工作面各种矿压显现特征,通过钻孔应力计监测、固定点观测和多点位移计观测,掌握了孤岛工作面回采过程中顶板活动规律及工作面超前应力变化情况,为工作面的顶板管理提供了依据。     

浅埋煤层区段煤柱宽度优化研究

以高家梁煤矿20306工作面地质条件为依托,采用多点位移计、锚杆(索)测力计和钻孔应力计相结合对联络巷及煤柱变形及应力分布规律进行检测,并采用UDEC软件模拟不同区段煤柱宽度时辅运巷变形及应力分布情况。结果表明:20306工作面超前支承压力峰值位置位于前方20~30m,侧向支承压力峰值位置距煤壁约22m,合理的区段煤柱宽度为12m左右。     

定向水力压裂工作面煤体应力监测及其演化规律

为研究水力压裂的机理和评价压裂效果,采用空心包体应变计,对水力压裂前后钻孔附近煤层应力的变化,及水力压裂实施后,随着工作面推进,前方煤层应力的变化进行了监测。通过分析监测数据,得到以下应力演化规律与结论：① 水力压裂前后,在压裂钻孔附近煤层中的主应力增量值、倾角和方位角均会出现突变。突变程度与至压裂孔的距离、水压、裂缝扩展方式及煤层力学性质等多种因素有关;压裂后主应力增量得到恢复,但比压裂前均有所降低,水力压裂可改变煤层的应力状态。②顶板压裂后,再受到工作面采动影响,煤层垂直应力增加,水平应力有降低的趋势,但采动引起的主应力增量变化幅度远小于压裂引起的变化,而且采动对主应力增量的倾角和方位角的影响不大;水力压裂可使顶板来压强度降低,工作面超前支承压力的影响减弱。③ 晋城王台铺煤矿坚硬顶板综采工作面进行水力压裂后,顶板的整体性和强度得到弱化,工作面采动影响减弱,顶板能够紧随工作面推进及时垮落,说明水力压裂效果良好。     

基于应力监测的煤层水力造穴效果检验技术研究

针对薛湖煤矿煤层瓦斯含量高、透气性低，存在瓦斯抽采工程量大、抽采时间长、钻孔抽采效果差、回采接续紧张等难题，通过布置应力监测仪，监测并分析薛湖煤矿25040机巷高瓦斯低渗透煤层水力造穴过程煤层应力演化规律，研究确定顺层线造穴有效影响半径及卸压增透范围。研究结果表明：顺层线造穴期间，距离钻孔越近，煤层应力变化越明显，距离钻孔越远，煤层应力越稳定|线造穴后，钻孔周围不同煤体的应力变化在时间和空间上均不同，距离钻孔越近，煤层应力变化越早，变化趋势越单一，变化幅度越大|距离钻孔越远，煤层应力变化越滞后，变化趋势越复杂，变化幅度越小|根据煤体应力变化可知，顺层线造穴有效影响半径为24m。研究结果对薛湖煤矿顺层线造穴安全高效的实施具有重要的指导作用。     

光应力计监测采空区稳定性在遂昌金矿的应用

采用光应力计监测遂昌金矿 42 0及以上中段矿柱与围岩的二次应力变化 ,建立采空区稳定性长期观测网点 ,以指导矿柱的回收及空区处理。根据监测结果 ,将采空区稳定性划分为 3个等级 ,目前已安全回收矿柱近 5万t,延长了矿山服务年限 ,取得了良好的经济和社会效益。     

Displacements from relief of In situ stress by a cylindrical hole

The holographic in situ stressmeter is an instrument which records the displacement field on a barehole wall induced by the drilling of a small, stress-relieving sidehole. The data is in the form of double-exposure holograms; the patterns of interference fringes on these holograms may be analyzed to yield the state of stress at a location on the borehole wall. A set of at least three of these holograms, properly spaced around the borehole at a given depth, can in turn be analyzed to reveal the far-field state of stress. Previous work with this instrument has modelled the borehole wall as a thin flat elastic plate through which a hole is drilled. This model, while adequate, was not capable of fitting the observed fringe data within two radii of the sidehole in every case. Several previous holograms were obtained, generally from locations in the borehole which had low levels of borehole wall stress, which could not be modelled satisfactorily. This work improves the model by using the analytic approach of Youngdahl and Sternberg for the displacements on the free surface of a half space with a through-going hole subjected to a plane state of stress at infinity. This model relaxes the assumption inherent in the thin plate model that the body is in a state of plane stress everywhere in its interior. To test the effectiveness of this model, we re-analyzed holograms obtained from field deployment of the holographic in situ stressmeter. The new analysis gives approximately the same result as the old model; however, the errors corresponding to this solution are significantly reduced. We believe that the Youngdahl and Sternberg model may also be applied in other situations. The in situ state of stress of a rock wall could be determined by drilling a stress-relieving hole, measuring the resulting displacements or strains, and analyzing the data with the technique described in this paper.     

基于应变软化模型的煤柱采动应力分布精细化数值模拟

以山西经坊煤业08综放工作面工程地质条件为背景,开展了工作面护巷煤柱采动应力的现场钻孔应力实测;同时,分别建立了基于摩尔-库伦(MC)本构模型以及应变软化(SS)本构模型的数值计算模型,精细研究了综放工作面煤柱采动应力空间分布及演化规律。现场钻孔应力监测及数值模拟结果表明：与传统的MC模型相比,基于SS模型的精细化数值模拟能够准确地获得综放工作面煤柱采动应力空时分布规律,其结果更接近于现场钻孔应力监测结果;基于SS模型的煤柱上的支承压力峰值位置滞后工作面40-50m,而基于MC模型煤柱采动应力峰值位置始终处于采空区中部,不能反映采空区顶板垮落破断对采动应力分布规律的影响;基于SS模型的煤柱上的侧向支承压力与工作面前方的超前支承压力分别相比基于MC模型的结果小43.3%与26.2%。研究成果对于指导综放工作面护巷煤柱尺寸留设以及巷道布置与支护设计具有一定的理论与工程指导意义。     

密集钻孔周围透气性与加载应力关系的模型实验

密集钻孔预抽瓦斯防止煤与瓦斯突出已在煤矿中得到应用,瓦斯抽采率与钻孔间距和煤层的透气性密切相关,应用物理模拟实验,以达西定律为测定理论,在不同载荷应力作用下,对2种不同的钻孔直径和间距进行了透气性考察;实验表明,用小直径和大间距的钻孔,其周围透气性随着加载应力的增大而减小,用大直径和小间距的钻孔,最近钻孔测点的透气性随着加载应力的增加而增大,增透半径约为0.8~1.0倍的钻孔直径;离钻孔较远的测点的透气性随着加载应力的增加而减小。     

煤层膨胀增透材料放热对煤体影响范围研究

为了研究煤层膨胀增透材料水化反应放热对煤体的作用范围,通过自制的实验装置测定了膨胀材料的膨胀压力及反应温度随时间的变化数据,并采用数值模拟分析了膨胀材料在升温与降温阶段,对钻孔周围煤体的温度影响规律及影响范围。研究结果表明:煤层膨胀增透材料水化反应产生的最大膨胀压力约为47 MPa,最高水化反应温度为103.5℃;膨胀材料温度变化可分为缓慢升温、快速升温、降速升温和降温4个阶段;在直径100 mm膨胀钻孔条件下,煤体受膨胀材料的温度作用半径可达1.2 m,可有效增加该范围内的瓦斯分子动能,加速瓦斯解吸,提高瓦斯抽采效率。     

不同煤阶煤储层应力敏感性差异及其对煤层气产出的影响

通过开展鄂尔多斯盆地东缘高中低煤阶不同含水饱和度煤储层应力敏感性实验,研究了煤储层渗透率动态变化规律及其对煤层气产出的影响。实验结果证实:不同煤阶煤储层渗透率随有效应力的增加均呈现负指数函数降低的规律。在有效应力小于5 MPa时,煤储层渗透率随有效应力增加快速下降73%~95%,平均87%,煤储层应力敏感性最强;有效应力在5~10 MPa时,渗透率随有效应力增加而较快下降5%~18%,平均10.4%,煤储层应力敏感性较强;而当有效应力大于10 MPa后,渗透率随有效应力的增加下降速度减缓,应力敏感性减弱。实验结果表明中高煤阶煤储层应力敏感性随有效应力增加要弱于低煤阶。随着煤样含水饱和度的增加,煤储层应力敏感性也逐渐增强。根据煤储层渗透率动态变化规律提出了煤层气井排采过程中应遵循缓慢—保压—持续的排采工作制度,才能获得煤层气最大产出量。     

高应力区硬煤层巷道钻煤粉卸压技术分析

针对高应力区硬煤层巷道,由于难以注水,采用传统煤体爆破和大直径钻孔卸压方式往往不能将冲击危险降低到可接受水平。通过现场试验,提出了一种钻煤粉卸压技术,其特点是采用小直径、小孔间距的钻孔钻出大量煤粉,其原理类似于使煤层巷道围岩产生大变形,变"硬"煤为"软"煤,其效果使高应力区煤体得以有效卸压,降低和解除冲击危险,保证工作面安全生产。