万福煤矿地应力场分布规律及其与地质构造的关系

为了保证山东万福煤矿矿井建设和开采的安全,在前期勘探阶段即采用水压致裂法进行了矿区地应力场测量.分析了矿区的区域地质构造与现今构造运动特征、地震活动性及区域构造应力场,以及根据实测结果获得的矿区地应力场分布规律,确立了矿区实测地应力场与区域地质构造的一致性关系.     

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。     

梁宝寺煤矿地应力原位测量及采掘设计优化

该文采用地应力场点—面结合分析测试方法,进行了区域地质构造规律分析,得出区域构造应力场方向,根据区域构造应力场特征分析结果,结合梁宝寺煤矿巷道布置实际情况,选取具有地质代表性的测点以进行地应力原位测量,采用空心包体应力解除法,进行梁宝寺煤矿现场地应力原位测量,并得出地应力场三个主应力的大小和方向,得出了梁宝寺煤矿地应力分布的主要规律和梁宝寺煤矿地应力分布对巷道稳定影响的三个分区,对采掘设计给出了优化建议。     

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。     

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。     

构造区域应力场与煤与瓦斯突出区域预测

以地质动力区划方法划分的Ⅴ级活动断裂为构造格架,结合地应力测量,进行区域构造应力场数值模拟,从而确定区域岩体应力分布规律。结果表明:煤矿区域原岩应力分布状态主要受断裂构造的支配,断裂构造的叠加扰动使原岩应力场重新分布,从而在时间和空间上制约着煤与瓦斯突出的区域性分布。并对矿井开采所引起的煤与瓦斯突出危险性作出评估和预测,拓宽了煤与瓦斯突出预测途径。     

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。     

三维初始应力场在FLAC~(3D)中的反演与重构实现

为弥补地应力测量不能详尽反映区域地应力场规律的缺陷,基于套孔应力解除法实测地应力资料,提出了改进的多元线性回归理论,对地下岩土工程初始应力场进行了反演分析,探究了利用FLAC~(3D)应力边界组合来重构初始应力场的方法,结合龙门山矿区地应力测量工程实例,建立了三维实体矿岩模型,给出了该区域初始应力场反演的实现步骤。研究结果表明,改进的多元线性回归理论能合理契合实测地应力场,采用应力边界组合重构初始应力场的方法可行。     

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.     

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。     

万福煤矿深部地应力场与地质构造关系分析

山东万福煤矿位于鲁西南成武县和巨野县交界处,煤田上覆土层厚度高达700 m。在该矿区采用水压致裂法对深部地应力进行了测量,结合测量结果,对万福煤矿地区地质构造进行了细致分析。通过7个钻孔、37个测点的现场实测,获得了矿区较为准确的地应力状态和分布规律。实测的地应力场与区域构造应力场显示了良好的一致性,验证了实测结果的可靠性和正确性,为矿山建设和开采设计提供了科学依据。     

不同开采时期井田瓦斯赋存特征研究

根据对下霍井田3#煤层瓦斯含量分布规律和瓦斯赋存的分析研究,绘制了井田内瓦斯含量等值线图,并对矿井不同开采时期的瓦斯涌出量进行了预测,确定了矿井不同开采时期的瓦斯涌出等级,指出矿井开采二、三、四采区时需要进行瓦斯抽放,对矿井安全工作具有指导意义。     

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。     

基于采动应力场与微震活动性的岩体稳定性分析

为了研究采矿活动中的应力场、微震活动规律与围岩稳定性之间的关系,依托石人沟铁矿工程实例,详细分析该矿15号勘探线附近区域地下空区形成及露天坑内排过程中围岩体内部微破裂的产生、聚集及演化规律。利用有限元软件ANSYS建立力学模型,模拟不同采矿活动中的应力场分布。然后通过对比同一时期应力场与微震事件分布状态揭示应力场与微震活动性之间的关系：应力状态的改变会诱发岩体内部微破裂（微震活动性）的产生,应力集中会引起微震事件的区域性聚集。结合现场岩体地质状况,发现高能量微震事件大量聚集的区域岩体破坏程度较周围区域更为严重,说明微震事件所释放的能量及事件密度是岩体内部破坏程度的真实反映,因而将它们作为岩体稳定性的评价指标是可行的。最后,基于对以上关系的认识,结合下阶段矿山应力场分布状况预测了石人沟铁矿可能会发生岩体失稳破坏和地质灾害的危险区域,并提出了相应的防治措施。     

地应力分布规律及其与地质构造运动的关系

平顶山矿区东部,地质构造复杂,煤岩动力灾害严重,通过矿区地质资料,分析了矿区地质构造运动。根据实测地应力数据,分析矿区所属的应力场类型,总结了矿区东部地应力分布规律,讨论了地应力与矿区构造运动的关系。     

口泉断裂与同忻井田强矿压显现的关系

通过对口泉断裂的几何学、运动学和动力学的分析,确定了口泉断裂的活动特征和应力状态。在此基础上利用FLAC 3D 数值计算方法分析了口泉断裂两侧地块煤岩体的构造应力空间分布特征,并与同忻井田强矿压显现特征进行了对比分析。研究表明：口泉断裂在区域构造应力作用下活动性更强,更容易发生失稳;同忻井田位于口泉断裂活动性最强的中段,围岩及煤层中存在不均匀的、较高的构造应力,聚集了相对较高的弹性能量,决定了矿山压力显现的区域性分布。口泉断裂是同忻井田产生强矿压显现的地质动力因素,对井田矿压显现具有重要影响。     

深埋煤层开采覆岩压力变化的相似材料试验研究

为研究煤炭深井开采过程中矿压显现规律及其控制技术,以菏泽井田赵楼煤矿近千米深埋煤层首采区地质条件为依据,通过模拟试验研究了采动影响下煤层及顶底板不同位置的应力变化规律,研究结果表明:(1)随煤层开挖,煤柱应力聚集有一个急剧变化段,煤柱的压力变化同老顶岩层的变形密切相关;(2)采动过程底板的超前影响步距与前方煤柱的超前影响步距大致相当,反映出回采过程两者的压力聚集具有类似的同步性;(3)煤层开挖过程,老顶岩层压力聚集变化特征点与老顶层位整体垮塌的开挖步距相对应,这一关系特点与开切眼煤柱极为相似,一定程度上反映了老顶变形对冲击地压形成的重要意义。     

非静水压力条件下巷道围岩偏应力场分布特征与围岩破坏规律

通过理论分析对受三向应力非静水压力条件下的巷道围岩偏应力场与应变能密度分布规律进行了深入研究,以此来探究巷道围岩破坏规律,巷道塑性区数值模拟结果与现场工程实例验证了理论结果的正确性。研究结果表明:①非静水压力条件下,不同的主导型应力场中,巷道围岩偏应力场分布规律差异较为明显。σ_x主导型应力场中,巷道顶底板偏应力大于两帮;σ_y主导型应力场中,巷道顶底板与两帮偏应力大小差别不大;σ_z主导型应力场中,巷道两帮处的偏应力大于顶底板。主导应力值的变化会引起巷道围岩偏应力分布数值上的变化,不引起偏应力分布形态的改变。②等p、等q时,在σ_x与σ_y主导型应力场中,巷道顶底板应变能密度大于两帮,而在σ_z主导型应力场中,巷道两帮应变能密度大于顶底板。等p、不等q情况下,3种主导型应力场中,巷道顶底板与两帮应变能密度均随偏应力比M的增大而增大;等q、不等p情况下,巷道顶底板与两帮应变能密度均随偏应力比M的减小而增大。③三向应力状态下,巷道围岩应变能密度分布规律可以反映塑性区形态。M<1时,任意主导型应力场中,巷道围岩应变能密度呈椭圆形分布,M>1时,巷道围岩应变能密度呈“8”字形或“X”形分布。处于σ_x主导型应力场中的巷道需注重巷道顶底板的支护;对于σ_y主导型应力场,巷道在围岩条件较差时,应注重全断面支护;对于σ_z主导型应力场,需注意围岩塑性区出现“X”形扩展。④回坡底1021巷围岩偏应力场与应变能密度均呈倾斜的“8”字形分布,工程现场与巷道围岩偏应力场及应变能密度分布规律相互验证。基于理论分析结果,对回坡底1021巷提出非对称性支护技术,现场应用效果良好。