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1、刘桥一矿地应力现场实测及反演分析摘要:为了分析刘桥一矿深部水平的地应力分布情况,采用套孔应力解除法和改进型空心包体应变计测量技术,对刘桥一矿6采区地应力进行了现场测试。在测试结果的基础上,运用FLAC3D计算软件对该区域的应力场进行了反演计算,最后综合二者结果得出了该区域的地应力分布规律。为该采区的巷道布置和巷道支护提供了有益的参考依据。 关键词:地应力;测试;应力解除法;FLAC3D :TD311:A :1672-1098(2010)03-0001-05 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51004004.508040
2、03);教育部新世纪优秀人才资助项目(NCET-08-0819);霍英东教育基金资助项目(121050);安徽省高等学校自然科学资助项目(KJ2010A081);淮南市科技资助项目(2009A05015.2009A05014) 简介:王向前(1981-),安徽临泉人,讲师,在读博士,主要从事采矿工程及其计算机应用方面的研究。 In-situStressTestinLiuqiaoNo.1CoalMineandItsReverseCalculationAnalysisbyFLAC3D anagement,AnhuiUniversityo
3、fScienceandTechnology,HuainanAnhui232001,China;2.HefeiDesignResearchInstituteforCoalIndustry,HefeiAnhui230041,China) Abstract:InordertoanalyzedistributionofstratastressindeeperlevelofLiuqiaoNo.1CoalMine,in-situstressistestedbymethodofstressreliefinNo.6Panelofthecoalmine.Ont
4、hebasisofin-situtest,stressfieldofthepaneltestandputation,thecharacteristicsofstratastressdistribution,西接河南省永复矿区。井田南北长7km,东西宽1.5～2km,面积4.26km2。刘桥一矿设计生产能力60万吨/年,现矿井生产能力达到140万吨/年。矿井一水平-330米,二水平南翼-400米,北翼-540米至-700米,主采二迭系下石盒子组的4煤层和山西组的6煤层。随着开采深度不断延深,刘桥一矿所遇到的岩体条件也越来越复杂。为了更合理选择巷道
5、布置方式及支护参数,在二水平南翼的6采区进行地应力现场实测试验(地质综合柱状图见如1)。 1地应力测量 采用目前国内外普遍采用的套孔应力解除法[3]和改进型空心包体应变计测量技术。通过地应力场分析,将点应力转化为场应力。为研究地下采矿活动对围岩应力分布规律的影响奠定坚实的基础。在测量过程中采用完全温度补偿技术,应变计采用电阻应变计作为敏感组件,并根据惠斯通电桥原理,将应变变化转换成电阻变化再转化成电压变化测量并记录下来,自动数据采集记录系统等一系列新技术,有效地保证了测量结果的可靠度和精度。 图16采区地质综合柱状图 1.1试验步骤
6、 1.1.1测点选择 合理布置测点位置,对保证所测应力能够较准确地从空间上反映整个矿区的地应力分布规律,具有十分重要的意义,测点选择应遵循下列原则: (1)地层具代表性的区域; (2)完整或尽量完整的岩体内,节理裂隙不发育或胶结较好。在构造部位的选择上,除特殊要求外,一般要远离断层,避开岩石破碎带、断裂发育带; (3)远离或尽量远离较大开挖体,如大的采空区,大硐室等; (4)避开巷道和采场的弯、叉、拐、顶部等应力集中区,保证应力测点必须位于原岩应力区,即应力状态未受工程扰动的地区; 根据上述原则,并结合工程的实际情况,在
7、6采区进风下山标高-360m处选择了一钻机窝内作为测试地点,这样一方面可以减少对生产的影响,保证生产的安全有序进行,另一方面,此处的位于采区的边缘,所测参数对于工程的应用价值较高。 1.1.2现场应力解除法测量 应力解除法测量分为5个步骤(见图2)。 图2地应力测量示意图 (1)钻大孔用直径为130～150mm钻头在所测巷道壁上垂直岩体表面打130～150mm的水平钻孔,深度一般为巷道跨度的3～5倍,以保证应变计安装位置位于原岩应力区。具体解除位置由钻孔岩芯的情况决定,钻孔稍向上倾斜(约3～5度)以便排水并易于清洗钻孔。 (2)
8、钻锥形孔用平钻头将孔底磨平,并用锥形钻头打出喇叭口。以利于下一步钻同心小孔、清洗钻孔和探头顺利进入小孔。 (3)钻小孔从孔底打直径为
