高压油气藏对砂岩力学特性影响的试验研究

首先采用声波纵、横波测量方法,进行岩样筛选。然后根据高压油气藏地质构造特征,设计模拟高压油气藏内部孔隙压力变化条件下岩石力学特性测试的方案。在GCTS-1000型三轴压缩试验机上进行高温高压三轴岩石力学测试,结果表明:随着砂岩内部孔隙压力增加,外部围压保持不变的条件下,岩石的强度与围压不呈单调上升的变化趋势,而是随着孔隙压力的增加,净围压减小,岩石强度先随净围压减小而逐渐减小,之后则表现出反常的增大现象。在地压梯度为2.20MPa/(100m)时,产生最低强度值。随着地压梯度的增大,岩石强度值反而升高,形成一个V形曲线。砂岩的弹性模量为一波浪形曲线,上下波动范围最大差值为2909MPa。泊松比的值从低向高;在地压梯度大于2.00MPa/(100m)时,泊松比接近0.5。重复试验揭示了岩石三轴强度特性的这一特殊现象。该结果对于高压油气藏、水泥环和套管系统的真三维套管变形与损坏的模拟有着重要的参考价值,而且是必不可少的基础数据。

河谷坡度对岩体地应力场影响的数值模拟

通过选取河谷坡高及谷宽作为引起坡度变化的主要因素,采用FLAC3D计算程序,并结合河谷发育演化史,研究了坡度变化对河谷岩体地应力的大小、方向及分布的影响。研究结果表明:1)谷底应力集中现象明显,呈现河谷区典型的"应力包"分布特征,应力集中区范围及最大主应力量值均随坡度的增加而增大;2)谷坡上方浅部属于低应力区,最大主应力值随坡度的增加而减小,而谷坡下方靠近坡脚附近的最大主应力值随坡度的增加而增大;3)主应力方向分布特征在河谷不同部位存在明显的差异,且坡度越大,差异越明显。最后,以南水北调西线工程阿达坝区为例,对坝区地应力场分布特征进行分析,进一步验证了数值模拟结果的正确性及合理性。

深埋工程初始地应力场施加方法比较

初始地应力场是影响深埋工程设计施工的关键因素,主要包括垂直自重应力和水平构造应力,呈三维梯度分布。但当前许多地下工程的数值模拟却只考虑自重应力而忽略构造应力,与实际初始地应力场分布规律不符。基于数值分析软件ANSYS,提出了APDL生成法和VB生成法,分别创建了包含三维梯度信息的初应力文件,成功地给计算模型施加了符合初始地应力分布规律的初始应力场。实践证明,这两种方法均可对初始地应力场进行定性的模拟。进一步比较和分析二者的计算结果,建议采用VB生成法,以获得与实际更为相符的模拟效果。

注浆梯度支护技术在大埋深矿井沿空掘巷中的应用

针对开采深度已达千米、大埋深高地应力等复杂地质条件下的巷道变形速度快、变形量大,两帮变形及底鼓严重,后期返修、维护量大等问题,平煤股份十二矿采用力学分析、数字模拟等理论方法,并通过现场试验对注浆梯度支护技术进行研究。31020回风巷为沿空掘巷,与老空区煤柱间距为5m,通过注浆梯度技术的应用,使围岩自身强度得到很大的提高,形成了坚固的承载圈。实践证明支护效果良好,能够满足工作面回采期间通风、行人、布置设备等需要,巷道没有二次返修,安全和经济效益明显。注浆梯度技术的成功实施,为我国深部矿井安全高效生产提供了技术支撑,同时对煤矿可持续发展具有较大的现实意义和促进作用。

地应力对平顶山东部矿区动力灾害影响程度分析

在矿井动力灾害影响因素中,地应力是最重要的影响因素之一。对平煤股份八矿、十矿和十二矿地应力进行了测量和分析,结果表明:平顶山东部矿区地应力以水平压应力为主导,应力升高区和应力梯度区对矿井动力灾害的发生起到控制作用。