富山煤業(yè)井田地應(yīng)力測(cè)量及其特征分析

衡多++賀戰(zhàn)波

摘 要：為弄清富山煤業(yè)淺部應(yīng)力狀態(tài)及分布特征，采用空心包體應(yīng)力解除法進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量。此次地應(yīng)力測(cè)量為礦區(qū)進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析及開挖設(shè)計(jì)科學(xué)化提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：巖石力學(xué) 地應(yīng)力測(cè)量 應(yīng)力解除法

中圖分類號(hào)：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0076-02

對(duì)礦山開采而言，地應(yīng)力是引起采礦工程圍巖、支護(hù)變形和破壞、產(chǎn)生礦井動(dòng)力現(xiàn)象的根本作用力，在諸多影響采礦工程穩(wěn)定性的因素中，地應(yīng)力是最主要和最根本的因素之一，準(zhǔn)確的地應(yīng)力資料是確定工程巖體力學(xué)屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析和計(jì)算、礦井動(dòng)力現(xiàn)象區(qū)域預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)采礦決策和設(shè)計(jì)科學(xué)化的必要前提條件。所以對(duì)地應(yīng)力大小、方向的測(cè)量具有十分重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

禹州市富山煤業(yè)有限公司位于河南省禹州市西北約35 km的鳩山鎮(zhèn)趙莊村，礦井井田走向長(zhǎng)0.65～1.8 km，傾斜長(zhǎng)1.4 km，井田面積2.6478 km2，累計(jì)地質(zhì)儲(chǔ)量1416萬(wàn)噸，剩余可采儲(chǔ)量387.5萬(wàn)噸，煤厚1.27～9.38 m，平均厚度為3.74 m，煤層平均傾角45°。

2 地應(yīng)力測(cè)量測(cè)點(diǎn)布置

富山煤業(yè)地應(yīng)力測(cè)量工作主要針對(duì)21051上下順槽附近應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行實(shí)測(cè)，分析研究21051工作面回采頂板地應(yīng)力狀態(tài)及對(duì)巷道掘進(jìn)開拓影響（如圖1、圖2）。

3 地應(yīng)力測(cè)量步驟及結(jié)果

測(cè)量過(guò)程主要包括以下五個(gè)步驟：第一步，在選定巷道的巖石（煤層）中打測(cè)量孔；第二步，安裝測(cè)量傳感器；第三步，鉆取巖芯并在鉆進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量；第四步，求巖石的彈性模量E和泊松比μ；第五步，數(shù)據(jù)處理，得出地應(yīng)力的大小、方向。BA-1、BA-2測(cè)點(diǎn)的地應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果及主應(yīng)力立體圖（如圖3、圖4）。

4 地應(yīng)力主要特征分析

經(jīng)過(guò)綜合分析可以看出富山煤業(yè)井田21051順槽區(qū)域有如下幾個(gè)主要應(yīng)力特征：

（1）富山煤業(yè)井田21051上下順槽區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的第一主應(yīng)力б1為最小水平主應(yīng)力。BA-1應(yīng)力測(cè)點(diǎn)與BA-2應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分量б1傾角分別為4.7°和4.9°，均接近水平方向，即第一主應(yīng)力б1應(yīng)該為最小水平主應(yīng)力。第一主應(yīng)力б1方位平均為104.4°，方向?yàn)闁|向略偏南。

（2）富山煤業(yè)井田21051上下順槽應(yīng)力場(chǎng)的第三主應(yīng)力б3為最大水平主應(yīng)力。根據(jù)富山煤業(yè)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，BA-1應(yīng)力測(cè)點(diǎn)與BA-2應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分量б3傾角分別為21.1°和16.8°，傾角較小，接近水平方向，即第三主應(yīng)力б3應(yīng)該為最大水平主應(yīng)力。第三主應(yīng)力б3方位平均為195.8°，方向?yàn)槟舷蚵云鳌?/p>

（3）影響富山煤業(yè)井田21051上下順槽井下巷道穩(wěn)定性的首要因素是中間主應(yīng)力б2。從BA-1測(cè)點(diǎn)與BA-2測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果看，中間主應(yīng)力б2其值分別為21.13 MPa和22.34 MPa，且其傾角接近垂直方向，其垂直應(yīng)力值бv也均比水平應(yīng)力值大，說(shuō)明富山煤業(yè)21051順槽應(yīng)力場(chǎng)中垂直應(yīng)力占優(yōu)勢(shì)地位，結(jié)合應(yīng)力測(cè)點(diǎn)在背斜構(gòu)造軸部特殊位置，說(shuō)明垂直應(yīng)力比水平應(yīng)力對(duì)富山煤業(yè)井田開拓的影響要大，富山煤業(yè)井田21051工作面巷道兩幫載荷強(qiáng)度高于頂?shù)装濉?/p>

（4）富山煤業(yè)井田21051工作面地質(zhì)構(gòu)造受地應(yīng)力狀態(tài)影響明顯。井田在最大水平主應(yīng)力擠壓作用下，產(chǎn)生沿最大主應(yīng)力方向的褶皺構(gòu)造，受三維地應(yīng)力影響產(chǎn)生以最小主應(yīng)力方向?yàn)閮A向的斷層構(gòu)造。21051工作面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造顯現(xiàn)出地應(yīng)力影響下地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。

（5）富山煤業(yè)井田巷道受水平應(yīng)力方向性影響非常明顯。根據(jù)BA-1測(cè)點(diǎn)與BA-2測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，б3/б1其值平均為 2.21倍，說(shuō)明井田內(nèi)地應(yīng)力場(chǎng)對(duì)巷道掘進(jìn)影響具有明顯的方向性。在同一水平面的最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力之間差值越大，水平應(yīng)力對(duì)巷道頂?shù)装宸€(wěn)定性的影響越大。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)富山煤業(yè)井田地應(yīng)力的測(cè)量與分析，為該礦巷道布置、支護(hù)設(shè)計(jì)等提供了可靠的基礎(chǔ)參數(shù)，為圍巖穩(wěn)定性分析提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蒲文龍，張宏偉，郭守泉.深部地應(yīng)力實(shí)測(cè)與巷道穩(wěn)定性研究[J].礦山壓力與頂板管理，2005

[2] 蔡美峰.地應(yīng)力測(cè)量原理和技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[3] 潘一山，唐治，等.大安山煤礦地應(yīng)力測(cè)量及數(shù)值模擬分析[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010.endprint

摘 要：為弄清富山煤業(yè)淺部應(yīng)力狀態(tài)及分布特征，采用空心包體應(yīng)力解除法進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量。此次地應(yīng)力測(cè)量為礦區(qū)進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析及開挖設(shè)計(jì)科學(xué)化提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：巖石力學(xué) 地應(yīng)力測(cè)量 應(yīng)力解除法

中圖分類號(hào)：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0076-02

對(duì)礦山開采而言，地應(yīng)力是引起采礦工程圍巖、支護(hù)變形和破壞、產(chǎn)生礦井動(dòng)力現(xiàn)象的根本作用力，在諸多影響采礦工程穩(wěn)定性的因素中，地應(yīng)力是最主要和最根本的因素之一，準(zhǔn)確的地應(yīng)力資料是確定工程巖體力學(xué)屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析和計(jì)算、礦井動(dòng)力現(xiàn)象區(qū)域預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)采礦決策和設(shè)計(jì)科學(xué)化的必要前提條件。所以對(duì)地應(yīng)力大小、方向的測(cè)量具有十分重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

禹州市富山煤業(yè)有限公司位于河南省禹州市西北約35 km的鳩山鎮(zhèn)趙莊村，礦井井田走向長(zhǎng)0.65～1.8 km，傾斜長(zhǎng)1.4 km，井田面積2.6478 km2，累計(jì)地質(zhì)儲(chǔ)量1416萬(wàn)噸，剩余可采儲(chǔ)量387.5萬(wàn)噸，煤厚1.27～9.38 m，平均厚度為3.74 m，煤層平均傾角45°。

2 地應(yīng)力測(cè)量測(cè)點(diǎn)布置

富山煤業(yè)地應(yīng)力測(cè)量工作主要針對(duì)21051上下順槽附近應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行實(shí)測(cè)，分析研究21051工作面回采頂板地應(yīng)力狀態(tài)及對(duì)巷道掘進(jìn)開拓影響（如圖1、圖2）。

3 地應(yīng)力測(cè)量步驟及結(jié)果

測(cè)量過(guò)程主要包括以下五個(gè)步驟：第一步，在選定巷道的巖石（煤層）中打測(cè)量孔；第二步，安裝測(cè)量傳感器；第三步，鉆取巖芯并在鉆進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量；第四步，求巖石的彈性模量E和泊松比μ；第五步，數(shù)據(jù)處理，得出地應(yīng)力的大小、方向。BA-1、BA-2測(cè)點(diǎn)的地應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果及主應(yīng)力立體圖（如圖3、圖4）。

4 地應(yīng)力主要特征分析

經(jīng)過(guò)綜合分析可以看出富山煤業(yè)井田21051順槽區(qū)域有如下幾個(gè)主要應(yīng)力特征：

（1）富山煤業(yè)井田21051上下順槽區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的第一主應(yīng)力б1為最小水平主應(yīng)力。BA-1應(yīng)力測(cè)點(diǎn)與BA-2應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分量б1傾角分別為4.7°和4.9°，均接近水平方向，即第一主應(yīng)力б1應(yīng)該為最小水平主應(yīng)力。第一主應(yīng)力б1方位平均為104.4°，方向?yàn)闁|向略偏南。

（2）富山煤業(yè)井田21051上下順槽應(yīng)力場(chǎng)的第三主應(yīng)力б3為最大水平主應(yīng)力。根據(jù)富山煤業(yè)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，BA-1應(yīng)力測(cè)點(diǎn)與BA-2應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分量б3傾角分別為21.1°和16.8°，傾角較小，接近水平方向，即第三主應(yīng)力б3應(yīng)該為最大水平主應(yīng)力。第三主應(yīng)力б3方位平均為195.8°，方向?yàn)槟舷蚵云鳌?/p>

（3）影響富山煤業(yè)井田21051上下順槽井下巷道穩(wěn)定性的首要因素是中間主應(yīng)力б2。從BA-1測(cè)點(diǎn)與BA-2測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果看，中間主應(yīng)力б2其值分別為21.13 MPa和22.34 MPa，且其傾角接近垂直方向，其垂直應(yīng)力值бv也均比水平應(yīng)力值大，說(shuō)明富山煤業(yè)21051順槽應(yīng)力場(chǎng)中垂直應(yīng)力占優(yōu)勢(shì)地位，結(jié)合應(yīng)力測(cè)點(diǎn)在背斜構(gòu)造軸部特殊位置，說(shuō)明垂直應(yīng)力比水平應(yīng)力對(duì)富山煤業(yè)井田開拓的影響要大，富山煤業(yè)井田21051工作面巷道兩幫載荷強(qiáng)度高于頂?shù)装濉?/p>

（4）富山煤業(yè)井田21051工作面地質(zhì)構(gòu)造受地應(yīng)力狀態(tài)影響明顯。井田在最大水平主應(yīng)力擠壓作用下，產(chǎn)生沿最大主應(yīng)力方向的褶皺構(gòu)造，受三維地應(yīng)力影響產(chǎn)生以最小主應(yīng)力方向?yàn)閮A向的斷層構(gòu)造。21051工作面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造顯現(xiàn)出地應(yīng)力影響下地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。

（5）富山煤業(yè)井田巷道受水平應(yīng)力方向性影響非常明顯。根據(jù)BA-1測(cè)點(diǎn)與BA-2測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，б3/б1其值平均為 2.21倍，說(shuō)明井田內(nèi)地應(yīng)力場(chǎng)對(duì)巷道掘進(jìn)影響具有明顯的方向性。在同一水平面的最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力之間差值越大，水平應(yīng)力對(duì)巷道頂?shù)装宸€(wěn)定性的影響越大。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)富山煤業(yè)井田地應(yīng)力的測(cè)量與分析，為該礦巷道布置、支護(hù)設(shè)計(jì)等提供了可靠的基礎(chǔ)參數(shù)，為圍巖穩(wěn)定性分析提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蒲文龍，張宏偉，郭守泉.深部地應(yīng)力實(shí)測(cè)與巷道穩(wěn)定性研究[J].礦山壓力與頂板管理，2005

[2] 蔡美峰.地應(yīng)力測(cè)量原理和技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[3] 潘一山，唐治，等.大安山煤礦地應(yīng)力測(cè)量及數(shù)值模擬分析[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010.endprint

摘 要：為弄清富山煤業(yè)淺部應(yīng)力狀態(tài)及分布特征，采用空心包體應(yīng)力解除法進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量。此次地應(yīng)力測(cè)量為礦區(qū)進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析及開挖設(shè)計(jì)科學(xué)化提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：巖石力學(xué) 地應(yīng)力測(cè)量 應(yīng)力解除法

中圖分類號(hào)：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0076-02

對(duì)礦山開采而言，地應(yīng)力是引起采礦工程圍巖、支護(hù)變形和破壞、產(chǎn)生礦井動(dòng)力現(xiàn)象的根本作用力，在諸多影響采礦工程穩(wěn)定性的因素中，地應(yīng)力是最主要和最根本的因素之一，準(zhǔn)確的地應(yīng)力資料是確定工程巖體力學(xué)屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析和計(jì)算、礦井動(dòng)力現(xiàn)象區(qū)域預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)采礦決策和設(shè)計(jì)科學(xué)化的必要前提條件。所以對(duì)地應(yīng)力大小、方向的測(cè)量具有十分重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

禹州市富山煤業(yè)有限公司位于河南省禹州市西北約35 km的鳩山鎮(zhèn)趙莊村，礦井井田走向長(zhǎng)0.65～1.8 km，傾斜長(zhǎng)1.4 km，井田面積2.6478 km2，累計(jì)地質(zhì)儲(chǔ)量1416萬(wàn)噸，剩余可采儲(chǔ)量387.5萬(wàn)噸，煤厚1.27～9.38 m，平均厚度為3.74 m，煤層平均傾角45°。

2 地應(yīng)力測(cè)量測(cè)點(diǎn)布置

富山煤業(yè)地應(yīng)力測(cè)量工作主要針對(duì)21051上下順槽附近應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行實(shí)測(cè)，分析研究21051工作面回采頂板地應(yīng)力狀態(tài)及對(duì)巷道掘進(jìn)開拓影響（如圖1、圖2）。

3 地應(yīng)力測(cè)量步驟及結(jié)果

測(cè)量過(guò)程主要包括以下五個(gè)步驟：第一步，在選定巷道的巖石（煤層）中打測(cè)量孔；第二步，安裝測(cè)量傳感器；第三步，鉆取巖芯并在鉆進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量；第四步，求巖石的彈性模量E和泊松比μ；第五步，數(shù)據(jù)處理，得出地應(yīng)力的大小、方向。BA-1、BA-2測(cè)點(diǎn)的地應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果及主應(yīng)力立體圖（如圖3、圖4）。

4 地應(yīng)力主要特征分析

經(jīng)過(guò)綜合分析可以看出富山煤業(yè)井田21051順槽區(qū)域有如下幾個(gè)主要應(yīng)力特征：

（1）富山煤業(yè)井田21051上下順槽區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的第一主應(yīng)力б1為最小水平主應(yīng)力。BA-1應(yīng)力測(cè)點(diǎn)與BA-2應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分量б1傾角分別為4.7°和4.9°，均接近水平方向，即第一主應(yīng)力б1應(yīng)該為最小水平主應(yīng)力。第一主應(yīng)力б1方位平均為104.4°，方向?yàn)闁|向略偏南。

（2）富山煤業(yè)井田21051上下順槽應(yīng)力場(chǎng)的第三主應(yīng)力б3為最大水平主應(yīng)力。根據(jù)富山煤業(yè)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，BA-1應(yīng)力測(cè)點(diǎn)與BA-2應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分量б3傾角分別為21.1°和16.8°，傾角較小，接近水平方向，即第三主應(yīng)力б3應(yīng)該為最大水平主應(yīng)力。第三主應(yīng)力б3方位平均為195.8°，方向?yàn)槟舷蚵云鳌?/p>

（3）影響富山煤業(yè)井田21051上下順槽井下巷道穩(wěn)定性的首要因素是中間主應(yīng)力б2。從BA-1測(cè)點(diǎn)與BA-2測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果看，中間主應(yīng)力б2其值分別為21.13 MPa和22.34 MPa，且其傾角接近垂直方向，其垂直應(yīng)力值бv也均比水平應(yīng)力值大，說(shuō)明富山煤業(yè)21051順槽應(yīng)力場(chǎng)中垂直應(yīng)力占優(yōu)勢(shì)地位，結(jié)合應(yīng)力測(cè)點(diǎn)在背斜構(gòu)造軸部特殊位置，說(shuō)明垂直應(yīng)力比水平應(yīng)力對(duì)富山煤業(yè)井田開拓的影響要大，富山煤業(yè)井田21051工作面巷道兩幫載荷強(qiáng)度高于頂?shù)装濉?/p>

（4）富山煤業(yè)井田21051工作面地質(zhì)構(gòu)造受地應(yīng)力狀態(tài)影響明顯。井田在最大水平主應(yīng)力擠壓作用下，產(chǎn)生沿最大主應(yīng)力方向的褶皺構(gòu)造，受三維地應(yīng)力影響產(chǎn)生以最小主應(yīng)力方向?yàn)閮A向的斷層構(gòu)造。21051工作面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造顯現(xiàn)出地應(yīng)力影響下地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。

（5）富山煤業(yè)井田巷道受水平應(yīng)力方向性影響非常明顯。根據(jù)BA-1測(cè)點(diǎn)與BA-2測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，б3/б1其值平均為 2.21倍，說(shuō)明井田內(nèi)地應(yīng)力場(chǎng)對(duì)巷道掘進(jìn)影響具有明顯的方向性。在同一水平面的最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力之間差值越大，水平應(yīng)力對(duì)巷道頂?shù)装宸€(wěn)定性的影響越大。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)富山煤業(yè)井田地應(yīng)力的測(cè)量與分析，為該礦巷道布置、支護(hù)設(shè)計(jì)等提供了可靠的基礎(chǔ)參數(shù)，為圍巖穩(wěn)定性分析提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蒲文龍，張宏偉，郭守泉.深部地應(yīng)力實(shí)測(cè)與巷道穩(wěn)定性研究[J].礦山壓力與頂板管理，2005

[2] 蔡美峰.地應(yīng)力測(cè)量原理和技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[3] 潘一山，唐治，等.大安山煤礦地應(yīng)力測(cè)量及數(shù)值模擬分析[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010.endprint