富山煤业井田地应力测量及其特征分析

衡多++贺战波

摘 要：为弄清富山煤业浅部应力状态及分布特征，采用空心包体应力解除法进行地应力测量。此次地应力测量为矿区进行围岩稳定性分析及开挖设计科学化提供了理论依据。

关键词：岩石力学 地应力测量 应力解除法

中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0076-02

对矿山开采而言，地应力是引起采矿工程围岩、支护变形和破坏、产生矿井动力现象的根本作用力，在诸多影响采矿工程稳定性的因素中，地应力是最主要和最根本的因素之一，准确的地应力资料是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析和计算、矿井动力现象区域预测，实现采矿决策和设计科学化的必要前提条件。所以对地应力大小、方向的测量具有十分重要的意义。

1 区域地质概况

禹州市富山煤业有限公司位于河南省禹州市西北约35 km的鸠山镇赵庄村，矿井井田走向长0.65～1.8 km，倾斜长1.4 km，井田面积2.6478 km2，累计地质储量1416万吨，剩余可采储量387.5万吨，煤厚1.27～9.38 m，平均厚度为3.74 m，煤层平均倾角45°。

2 地应力测量测点布置

富山煤业地应力测量工作主要针对21051上下顺槽附近应力场进行实测，分析研究21051工作面回采顶板地应力状态及对巷道掘进开拓影响（如图1、图2）。

3 地应力测量步骤及结果

测量过程主要包括以下五个步骤：第一步，在选定巷道的岩石（煤层）中打测量孔；第二步，安装测量传感器；第三步，钻取岩芯并在钻进过程中进行测量；第四步，求岩石的弹性模量E和泊松比μ；第五步，数据处理，得出地应力的大小、方向。BA-1、BA-2测点的地应力实测结果及主应力立体图（如图3、图4）。

4 地应力主要特征分析

经过综合分析可以看出富山煤业井田21051顺槽区域有如下几个主要应力特征：

（1）富山煤业井田21051上下顺槽区域应力场的第一主应力б1为最小水平主应力。BA-1应力测点与BA-2应力测点应力分量б1倾角分别为4.7°和4.9°，均接近水平方向，即第一主应力б1应该为最小水平主应力。第一主应力б1方位平均为104.4°，方向为东向略偏南。

（2）富山煤业井田21051上下顺槽应力场的第三主应力б3为最大水平主应力。根据富山煤业应力测量结果，BA-1应力测点与BA-2应力测点应力分量б3倾角分别为21.1°和16.8°，倾角较小，接近水平方向，即第三主应力б3应该为最大水平主应力。第三主应力б3方位平均为195.8°，方向为南向略偏西。

（3）影响富山煤业井田21051上下顺槽井下巷道稳定性的首要因素是中间主应力б2。从BA-1测点与BA-2测点应力测量结果看，中间主应力б2其值分别为21.13 MPa和22.34 MPa，且其倾角接近垂直方向，其垂直应力值бv也均比水平应力值大，说明富山煤业21051顺槽应力场中垂直应力占优势地位，结合应力测点在背斜构造轴部特殊位置，说明垂直应力比水平应力对富山煤业井田开拓的影响要大，富山煤业井田21051工作面巷道两帮载荷强度高于顶底板。

（4）富山煤业井田21051工作面地质构造受地应力状态影响明显。井田在最大水平主应力挤压作用下，产生沿最大主应力方向的褶皱构造，受三维地应力影响产生以最小主应力方向为倾向的断层构造。21051工作面应力测点区域地质构造显现出地应力影响下地质构造形态。

（5）富山煤业井田巷道受水平应力方向性影响非常明显。根据BA-1测点与BA-2测点应力测量结果，б3/б1其值平均为 2.21倍，说明井田内地应力场对巷道掘进影响具有明显的方向性。在同一水平面的最大水平主应力与最小水平主应力之间差值越大，水平应力对巷道顶底板稳定性的影响越大。

5 结语

通过对富山煤业井田地应力的测量与分析，为该矿巷道布置、支护设计等提供了可靠的基础参数，为围岩稳定性分析提供了理论依据。

参考文献

[1] 蒲文龙，张宏伟，郭守泉.深部地应力实测与巷道稳定性研究[J].矿山压力与顶板管理，2005

[2] 蔡美峰.地应力测量原理和技术[M].北京：科学出版社，2000.

[3] 潘一山，唐治，等.大安山煤矿地应力测量及数值模拟分析[J].煤炭学报，2010.endprint

摘 要：为弄清富山煤业浅部应力状态及分布特征，采用空心包体应力解除法进行地应力测量。此次地应力测量为矿区进行围岩稳定性分析及开挖设计科学化提供了理论依据。

关键词：岩石力学 地应力测量 应力解除法

中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0076-02

对矿山开采而言，地应力是引起采矿工程围岩、支护变形和破坏、产生矿井动力现象的根本作用力，在诸多影响采矿工程稳定性的因素中，地应力是最主要和最根本的因素之一，准确的地应力资料是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析和计算、矿井动力现象区域预测，实现采矿决策和设计科学化的必要前提条件。所以对地应力大小、方向的测量具有十分重要的意义。

1 区域地质概况

禹州市富山煤业有限公司位于河南省禹州市西北约35 km的鸠山镇赵庄村，矿井井田走向长0.65～1.8 km，倾斜长1.4 km，井田面积2.6478 km2，累计地质储量1416万吨，剩余可采储量387.5万吨，煤厚1.27～9.38 m，平均厚度为3.74 m，煤层平均倾角45°。

2 地应力测量测点布置

富山煤业地应力测量工作主要针对21051上下顺槽附近应力场进行实测，分析研究21051工作面回采顶板地应力状态及对巷道掘进开拓影响（如图1、图2）。

3 地应力测量步骤及结果

测量过程主要包括以下五个步骤：第一步，在选定巷道的岩石（煤层）中打测量孔；第二步，安装测量传感器；第三步，钻取岩芯并在钻进过程中进行测量；第四步，求岩石的弹性模量E和泊松比μ；第五步，数据处理，得出地应力的大小、方向。BA-1、BA-2测点的地应力实测结果及主应力立体图（如图3、图4）。

4 地应力主要特征分析

经过综合分析可以看出富山煤业井田21051顺槽区域有如下几个主要应力特征：

（1）富山煤业井田21051上下顺槽区域应力场的第一主应力б1为最小水平主应力。BA-1应力测点与BA-2应力测点应力分量б1倾角分别为4.7°和4.9°，均接近水平方向，即第一主应力б1应该为最小水平主应力。第一主应力б1方位平均为104.4°，方向为东向略偏南。

（2）富山煤业井田21051上下顺槽应力场的第三主应力б3为最大水平主应力。根据富山煤业应力测量结果，BA-1应力测点与BA-2应力测点应力分量б3倾角分别为21.1°和16.8°，倾角较小，接近水平方向，即第三主应力б3应该为最大水平主应力。第三主应力б3方位平均为195.8°，方向为南向略偏西。

（3）影响富山煤业井田21051上下顺槽井下巷道稳定性的首要因素是中间主应力б2。从BA-1测点与BA-2测点应力测量结果看，中间主应力б2其值分别为21.13 MPa和22.34 MPa，且其倾角接近垂直方向，其垂直应力值бv也均比水平应力值大，说明富山煤业21051顺槽应力场中垂直应力占优势地位，结合应力测点在背斜构造轴部特殊位置，说明垂直应力比水平应力对富山煤业井田开拓的影响要大，富山煤业井田21051工作面巷道两帮载荷强度高于顶底板。

（4）富山煤业井田21051工作面地质构造受地应力状态影响明显。井田在最大水平主应力挤压作用下，产生沿最大主应力方向的褶皱构造，受三维地应力影响产生以最小主应力方向为倾向的断层构造。21051工作面应力测点区域地质构造显现出地应力影响下地质构造形态。

（5）富山煤业井田巷道受水平应力方向性影响非常明显。根据BA-1测点与BA-2测点应力测量结果，б3/б1其值平均为 2.21倍，说明井田内地应力场对巷道掘进影响具有明显的方向性。在同一水平面的最大水平主应力与最小水平主应力之间差值越大，水平应力对巷道顶底板稳定性的影响越大。

5 结语

通过对富山煤业井田地应力的测量与分析，为该矿巷道布置、支护设计等提供了可靠的基础参数，为围岩稳定性分析提供了理论依据。

参考文献

[1] 蒲文龙，张宏伟，郭守泉.深部地应力实测与巷道稳定性研究[J].矿山压力与顶板管理，2005

[2] 蔡美峰.地应力测量原理和技术[M].北京：科学出版社，2000.

[3] 潘一山，唐治，等.大安山煤矿地应力测量及数值模拟分析[J].煤炭学报，2010.endprint

摘 要：为弄清富山煤业浅部应力状态及分布特征，采用空心包体应力解除法进行地应力测量。此次地应力测量为矿区进行围岩稳定性分析及开挖设计科学化提供了理论依据。

关键词：岩石力学 地应力测量 应力解除法

中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0076-02

对矿山开采而言，地应力是引起采矿工程围岩、支护变形和破坏、产生矿井动力现象的根本作用力，在诸多影响采矿工程稳定性的因素中，地应力是最主要和最根本的因素之一，准确的地应力资料是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析和计算、矿井动力现象区域预测，实现采矿决策和设计科学化的必要前提条件。所以对地应力大小、方向的测量具有十分重要的意义。

1 区域地质概况

禹州市富山煤业有限公司位于河南省禹州市西北约35 km的鸠山镇赵庄村，矿井井田走向长0.65～1.8 km，倾斜长1.4 km，井田面积2.6478 km2，累计地质储量1416万吨，剩余可采储量387.5万吨，煤厚1.27～9.38 m，平均厚度为3.74 m，煤层平均倾角45°。

2 地应力测量测点布置

富山煤业地应力测量工作主要针对21051上下顺槽附近应力场进行实测，分析研究21051工作面回采顶板地应力状态及对巷道掘进开拓影响（如图1、图2）。

3 地应力测量步骤及结果

测量过程主要包括以下五个步骤：第一步，在选定巷道的岩石（煤层）中打测量孔；第二步，安装测量传感器；第三步，钻取岩芯并在钻进过程中进行测量；第四步，求岩石的弹性模量E和泊松比μ；第五步，数据处理，得出地应力的大小、方向。BA-1、BA-2测点的地应力实测结果及主应力立体图（如图3、图4）。

4 地应力主要特征分析

经过综合分析可以看出富山煤业井田21051顺槽区域有如下几个主要应力特征：

（1）富山煤业井田21051上下顺槽区域应力场的第一主应力б1为最小水平主应力。BA-1应力测点与BA-2应力测点应力分量б1倾角分别为4.7°和4.9°，均接近水平方向，即第一主应力б1应该为最小水平主应力。第一主应力б1方位平均为104.4°，方向为东向略偏南。

（2）富山煤业井田21051上下顺槽应力场的第三主应力б3为最大水平主应力。根据富山煤业应力测量结果，BA-1应力测点与BA-2应力测点应力分量б3倾角分别为21.1°和16.8°，倾角较小，接近水平方向，即第三主应力б3应该为最大水平主应力。第三主应力б3方位平均为195.8°，方向为南向略偏西。

（3）影响富山煤业井田21051上下顺槽井下巷道稳定性的首要因素是中间主应力б2。从BA-1测点与BA-2测点应力测量结果看，中间主应力б2其值分别为21.13 MPa和22.34 MPa，且其倾角接近垂直方向，其垂直应力值бv也均比水平应力值大，说明富山煤业21051顺槽应力场中垂直应力占优势地位，结合应力测点在背斜构造轴部特殊位置，说明垂直应力比水平应力对富山煤业井田开拓的影响要大，富山煤业井田21051工作面巷道两帮载荷强度高于顶底板。

（4）富山煤业井田21051工作面地质构造受地应力状态影响明显。井田在最大水平主应力挤压作用下，产生沿最大主应力方向的褶皱构造，受三维地应力影响产生以最小主应力方向为倾向的断层构造。21051工作面应力测点区域地质构造显现出地应力影响下地质构造形态。

（5）富山煤业井田巷道受水平应力方向性影响非常明显。根据BA-1测点与BA-2测点应力测量结果，б3/б1其值平均为 2.21倍，说明井田内地应力场对巷道掘进影响具有明显的方向性。在同一水平面的最大水平主应力与最小水平主应力之间差值越大，水平应力对巷道顶底板稳定性的影响越大。

5 结语

通过对富山煤业井田地应力的测量与分析，为该矿巷道布置、支护设计等提供了可靠的基础参数，为围岩稳定性分析提供了理论依据。

参考文献

[1] 蒲文龙，张宏伟，郭守泉.深部地应力实测与巷道稳定性研究[J].矿山压力与顶板管理，2005

[2] 蔡美峰.地应力测量原理和技术[M].北京：科学出版社，2000.

[3] 潘一山，唐治，等.大安山煤矿地应力测量及数值模拟分析[J].煤炭学报，2010.endprint