煤与瓦斯突出矿井地应力分布规律实测研究.pdf

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1、能源与环境科学2014NO08JournalofHenanScienceandTechnology煤与瓦斯突出矿井地应力分布规律实测研究蔡海峰李由良(1．山西晋城煤业集团赵庄煤业．山西长治046000：2．山西晋城煤业集团恒源投资实业有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯016215)摘要：河南能源化工集团九里山矿为煤与瓦斯突出矿井，采用空心包体应力解除法对该矿现场地应力进行测量．得到不同位置不同埋深的地应h测量数据对测量数据系统分析，得出该矿浅部地应力以水平构造应力为主，且最大、最小主应力量值相差较大，具有明显的方向性在构造破坏带，

2、即使深度不大，围岩中也可能存在很高的构造应力，具有发生煤与瓦斯突出的有利条件关键词：煤与瓦斯突出：地应力测量：空心包体应力计：应力解除法中图分类号：_rIJ45文献标识码：A文章编号：1003—5I68(2014)15-0163—03埘r矿lIj外采地应力是矿lJt开拓布置、巷道支护、采已经基本开采完的一水平，大体上半均分布在二水平范嗣内，各煤法‘lj采掘机械选择的要基{i：I；资料．也是防治煤与瓦斯突测点的测孔参数如上表所示⋯、冲．地Jfi等矿外动力灾害防治的参考依据I1I地应力现场测1．3地应力测试结果的口的r丁斛体q1

3、地应力的毓ff{和方向．为井下岩体受本次地应力测试涉及面广，历时近2个月，共成功完成5力分析及芰护加l州和其他]程活动提供依据12-41。个测点的实测T作，由于测点1所在二水平轨道上¨J岩层比较河南能源化1集儿里山矿井田构造以断层为主，各断层破碎，测点5所在的巷道条件所限，均没能取完整岩心其余间彤成r不同的断层组合，从而导致原岩应力分布不均，易发生3个测点所取出的岩芯完整性较好，传感器与岩体黏结牢同，整煤与瓦斯突H{，H降低升下果掘丁程的稳定性。此．应结合体T作性能良好．如3所爪几山矿的地质条件，采川空心包体应力解除法对井下

4、地应力现场进行实测，找⋯应力镶值、方向及分布特，这对确保该矿升下作业安全和防治煤与瓦斯突{ij等动力灾害具有重要参考价值．1矿区地应力测量1．1测仪器本测斌应变值数据采集元件为KX一81型空心包体i轴应力汁(1所示)．此仪器由『}1闲地质科学院地质力学研究所开发研制存解除套过程巾，采用P—l2预渊平衡转换箱和YJK一4500静念电阻应变仪进行渎数(罔2所示)，此仪器的量程为±9999~e，精度为±￡图3各测点取得的完整岩心应力解除完成后，根据空心包体应力计各个应变片的读数，分刖绘m各测点的解除过程应变曲线由丁测点1所存_二水

5、平轨道上山岩层比较破碎，测点5所存的巷道条件所限，均没能取m完骼心，测点2、测点3、测点4岩心应力解除f}}I线如下冈图lKX一81型空心包体图2YJK一4500静态电阻应所示应力计变仪和P一12预调平衡转换箱—●一1#600—-一2#1．2测点选择3#5004#l各测点洲孔参数萎400—5#基3o0—．_-6#测点编钻孔位髓距地表深钻孔深度度，m钻孔倾向，c钻孔走向／。—8#200，m一g#100⋯10#l：水平轨道¨4991O．51220．6011#l2#2东轨一发横贯2309．5432．5一i003皮带巷六横贯3261

6、0．5421O．5图4测点2应力解除曲线415081底抽巷4249．67l38．O51605l底抽巷4201O33o6．O根几IIIIl矿提供的地质资料，结合矿井的综合岩层性分以及洲审Yi、帅底1场揸道和采掘火系、揭露岩层等情况，经矿力‘技术人多次研究商，个测点在井田的位置，除了1632014．NO．08JournalofHenanScienceandTechnology能源与环境科学2．2地应力解算结果分析呈＼簌彗避上表给出的是3个测点、不同埋深和位置的地应力计算结枷枷瑚。果通过分析以上测量结果，可以得出九里山矿的地应力分

7、布存在如下的规律：(1)九里山井田范围内原岩应力最大主应力优势方向为NNE—WSS向。最大主应力为最小主应力的1．75～2．09倍(图7所示)，最大、最小主应力在量值上相差较大，主应力具有较为明图5测点3应力解除曲线显的优势方向。—●一1#2·5—·一2#3#20—4#l5+5#-e,-6#l耋o—+一7#0．5一8#一9#001O#11#并豫匪■／c12#埋深，m图6测点4应力解除曲线图7侧压比与埋深关系从图4到图6可见，各个测点应变解除曲线很有规律，可(2)从各主应力的解算结果可以看H{，各主应力量值都为以分为三个区．一

8、区为应变渐变区，二区为应变突变区，三区为正值，说明均为压应力，无拉应力出现。垂直方向应力与中间主}应4变稳：定区}。1以一上个区与应力解除法的测试原理较为符合，因应力在数值上较为接近，并且垂直应力随埋深的增长而逐渐增择磷罅骆瞬弹阱此厂可以说，九里山矿地应力各测点测量是成功的。根据各测试点大