嘎隆拉隧道初始地应力钻孔应力解除法在现场测试中的应用

嘎隆拉隧道在前期设计阶段采用水压致裂法进行了应力测试,但提交的成果仅为平面应力。为了确定隧道地段初始地应力场的三维空间应力状态,并为隧道设计与施工提供依据,运用钻孔应力解除法测量了嘎隆拉隧道区2个测点的地应力。测试结果表明,最大主应力最大值为28.5 MPa,最小值为25.3 MPa。由于隧址区属于高地应力区,最大主应力方向与隧道轴线方向呈大角度相交,岩体强度较大,故施工中应注意岩爆问题。

基于瓦斯参数法及钻孔应力法的卸压带宽度综合测定

为准确测定巷道卸压带宽度、合理布置突出矿井巷道位置、提高巷道安全快速掘进的效率、确定各抽采钻孔封孔长度、提高瓦斯抽采率,基于瓦斯含量法、瓦斯三参数法、钻孔应力法对卸压带宽度进行了综合测定。该方法在现场应用中得到了验证,对卸压带宽度的精准测定具有重要意义。

提高钻孔应力计监测煤岩应力的精度试验

针对钻孔应力计在监测煤岩相对应力中存在的初始压力设置不合理、管线长度差异和煤岩体刚度不匹配等问题造成的测量误差,进行了提高钻孔应力计精度的试验研究。采用以电子液压压力机模拟压力环境,不同介质模拟煤岩体,与不同管线长度的KS和KSE型钻孔应力计组成的不同方案进行试验,记录压力机试验力、位移和应力计压力数据,并对试验数据进行回归分析。试验表明:钻孔应力计合理初始压力的设置可根据煤岩介质的弹性模量估算,不同管线长度条件下产生的测量误差每5 m约为1.3 MPa,获得了钻孔应力计与煤岩所组成系统的刚度估算方法。通过采取这些措施进行相对应力监测,能有效地提高相对应力监测的精度。

基于钻孔应力、应变连续实测资料研究新疆相对应力场

利用1985年以来新疆地区钻孔应力、应变连续观测资料研究相对应力场,研究结果表明,新疆地区相对应力场的主压应力方向近NS,呈现区域性分布特征。西昆仑中、西段近NS向,西昆仑东段、北天山、塔里木盆地西北缘为NNE向;南天山西部为NW向,南天山东部为NE向。新疆的压应力作用极强,剪应力作用较大,张应力作用较弱。应力量值有西大东小、南强北弱的特点;帕米尔弧与天山交汇的喀什地区主压应力值、剪应力值最大,北天山中部的石河子的主张应力值最大,乌鲁木齐的应力值最小;应力变化量值差别大,且在空间上呈现不均匀性。相对应力场的主压应力方向与区域构造线走向、山脉延展方向交角较大,表明新疆的山脉及构造主要受挤压应力的作用。

应力监测钻孔合理尺寸及其影响因素

以服务于煤矿生产监测监控以及科学研究的钻孔为研究对象,以用于应力测量的钻孔为例进行分析,依据Kirsch推导结果,确定钻孔选取直径时不宜大于钻孔许用直径;根据计算推导结果,分析钻孔直径选取范围主要受钻孔受力状况、围岩力学性质以及安装条件的影响因素,以此提出钻孔参数选取原则。同时,这种钻孔参数的选取方法为其他监测监控以及科学研究设备仪器的研究开发提供理论参考。

南北地震带上的钻孔应力—应变观测

回顾了我国运用钻孔应力—应变手段在南北地震带上进行地震观测、预报的实践。第一代钻孔应力观测仪器,在南北地震带的北段和南段,都记录到了很有价值的与构造运动以及地震有关的应力变化,但是观测工作中还存在诸多问题;第二代钻孔应变观测仪器,精度大大提高,除记录到一些地震趋势前兆变化外,还记录到可靠的短临变化,在地震预报中显示了一定的有效性。在南北带未来的观测和震情跟踪工作中,除改进标定方法以进行定量研究外,更应该注意观测效果对比,用实验场或母子台的方式建立小间距台网,以取得可对比的资料。

一种测定深部岩体地应力的新方法——钻孔局部壁面应力全解除法

简要回顾了基于钻孔进行地应力测量的几种方法,并指出了这些方法自身存在的局限性。提出了一种测定深部岩体地应力的新方法——钻孔局部壁面应力全解除法。该方法的明显优点是,不需要套钻,而且在确定地应力的主值及其方向时也不需要作任何假定。从理论上讲,该方法将不受测量深度的限制,对于深钻孔是普遍适用的,这将为大陆科学钻探计划中深部岩体地应力测量提供一种新途径。

柔性钻孔应力计设计及实验应用研究

针对钻孔应力计监测方向单一、耦合性差的问题,设计了一种新型柔性应力计,并通过力学建模分析了其工作原理。对新型应力计的线性度、灵敏度、耐久性、温度特性等进行了实验室测试,结果表明:①柔性钻孔应力计具有较好的线性度,应力计的灵敏度约0.29;②应力计的长期稳定性较高,初压稳定期约2.5~3d;③柔性钻孔应力计受温度变化影响明显,在温度变化较小的条件下使用,可以保证监测效果,若在温度变化较大的条件下使用,需通过环境温度监测进行数据修正。经现场实践,柔性钻孔应力计与充液膨胀枕式应力计相比,监测精度有所提高。

深部回采工作面超前应力演化研究

为研究超前应力分布对深部工作面开采的影响,以平岗煤矿底部层33^(#)层右一面为工程背景,结合理论分析、数值模拟和现场实测等方法,开展了采动影响下工作面超前区域的应力演化研究。结果表明:理论模型计算得出,在工作面煤壁前方8.53 m处超前支承应力峰值为20.71 MPa;数值模拟结果得出,工作面煤壁前方9 m左右峰值应力保持在20.7 MPa左右;钻孔应力计现场实测,工作面煤壁前方8.8 m处应力峰值为21.59 MPa,三者结果基本一致。该研究结果可为工作面超前支护以及巷道围岩控制初始设计提供支持。

关于钻孔应力计初始应力值与围岩应力变化的试验研究

本文针对在实际生产及测量过程中存在的问题,为提高钻孔应力计监测精度,对钻孔应力计初始应力值设定与围岩应力变化关系进行试验研究。采用液压钻孔应力计模拟不同初始应力值的情况下的相对应力值,并对数据进行分析,得出当初始应力值设置越大,对应围岩应力数值越大,“围岩应力”与钻孔应力两者压力差值虽然成正态递增,但两者压力差值与线性比值都逐渐增大,系数范围参考值在1.15~1.4之间,初期系数较小,后期系数变大。通过采取试验研究,能够有效的提高围岩相对应力的监测精度。

基于S变换的唐山四分量钻孔应力时频特征分析

以2016-02～11期间唐山四分量深孔地应力连续观测数据为基础,使用S变换技术获得区域构造信息的时频特征,讨论其与近场小震及远场大震事件的关联性。研究发现,唐山台近场25km范围内5次小震事件发生前的数日内,其地应力连续观测数据的S变换结果在720～1 440min周期范围内均表现为高能量簇异常,且与潮汐因子的日常形态存在显著差异;2016-04-15日本九州M7.0级地震的同震效应主要对地应力S变换结果中周期小于240min的频段具有较大影响,因此,唐山地应力高能量簇特征可能来自于区域构造应力场动态调整,而非远场大震的同震效应,说明地震事件前后的构造应力时频演化特征与近场地震活动可能存在较高的前兆关联性。

小箱梁底板钻孔应力变化的计算与分析

以小箱梁为研究对象,分析小箱梁底板钻孔应力变化的近似计算,并运用ansys10.0软件建立三维有限元模型分析钻孔直径对钻孔变化应力的影响,并对计算模型的准确性进行对比验证,同时就钻孔后底板的应力变化情况进行了分析。

数字化钻孔应力-应变台网的技术管理系统

建立数字化应力-应变台网管理系统是数字化应力-应变台站改造的需要。该系统建立了台网基本信息库,实现了数字化台站的网上数据报送,统一了数字化台站信函数据报送格式,制定了新评比办法,建立了硬件环境。

基于MPU6050的高精度钻孔应力计安装杆设计

本文为了解决钻孔应力计在煤岩层中安装角度偏差引起的测量误差问题,提高应力计测量数据的可靠性,设计了一种专用的应力计安装杆。该安装杆由应力计连接头、延长杆和手持显示器三部分组成。在应力计连接头中嵌入MPU6050姿态传感器实时获取姿态数据,并将姿态数据通过CAN总线发送至手持显示器,使安装人员能够在远端观察应力计实时姿态角,及时调整应力计安装角度,实现应力计精准安装。实际应用表明,该方法可大大减少因应力计安装姿态而产生的煤岩应力监测误差,对提升矿井冲击地压危害防治水平具有重要意义。

主动承压式钻孔应力监测传感装置

为研究煤岩层应力演化规律,并据此预测煤岩体稳定性问题,通过分析研究煤岩体失稳变形原理和承压机构与煤岩体耦合接触条件,得出测量应力与煤岩体内应力成线性关系;基于静水压原理开发了主动承压式钻孔应力传感器,重点进行了应变感知机构设计,并在实验室对传感器进行加载试验;分析其基本误差均在全量程0.4%以内,可近似为相等。结果表明该应力监测装置测量结果可反映煤岩体真实应力演变趋势,为煤岩体应力状态研究及煤岩动力灾害预警和巷道支护设计提供现实数据依据。

新型钻孔应力计研制及现场应用

为满足煤矿等地下工程采动应力测量的需要,研制了一种新型钻孔应力计,在神火集团梁北煤矿11061工作面进行了现场试验。通过11采区的原岩应力测量、11061工作面的电磁辐射测试及采动过程的数值模拟验证,表明新型钻孔应力计可为巷道支护、维修等工作及预测冲击矿压等煤岩动力灾害提供可靠、准确的应力数据。

南屯矿钢铉钻孔应力计监测在冲击地压防治中的应用

介绍了钢铉钻孔应力计监测在南屯煤矿93上03工作面的应用情况,该方法实现了监测煤体内不同深度的应力值,确定最具诱发冲击地压的范围和危险区域。

基于钻孔应力监测的深部开采围岩应力演化及数值模拟研究

随着矿山开采深度的增加,巷道受围岩应力的影响越发严重。巷道开挖后,引起附近围岩应力重新分布,其分布状况受地质条件和开采条件的影响,导致应力重分布越来越复杂。针对三山岛金矿深部地质情况,借助数值模拟软件对-870 m水平巷道进行整体稳定性分析,然后采用钻孔应力监测的方法对开挖岩层的内部应力场变化进行分析,确定围岩拉应力主要分布于斜联巷与脉外主运输巷交叉位置、脉外主运输巷与采联巷交叉位置和水仓等位置,最大为0.6 MPa;最大剪应力主要分布于斜联巷、脉外主运输巷拐弯处及东西走向巷道,最大为30 MPa。研究围岩应力分布的规律,为采场围岩稳定性评价及巷道围岩支护设计优化提供指导。

基于钻孔应力法的巷道卸压带宽度考察研究

为了进一步提高巷道卸压带宽度考察的准确性,解决瓦斯参数法测定结果差异不明显、区分卸压带范围困难的难题,基于煤层巷道围岩应力动压变化特征,提出利用钻孔应力法进行卸压带宽度测定,并在赵固二矿14030回风巷开展现场试验。实验结果表明:煤层巷道成巷后,围岩应力处于动压变化状态,在巷道不同深度处安装钻孔应力计,可观测到较为明显的应力变化,实现对巷道卸压带宽度测定的目的;利用钻孔应力法考察赵固二矿14030回风巷距巷帮15 m位置为卸压区、18 m位置进入应力集中区、21 m位置为原始应力区;采用瓦斯含量法、钻屑法同步考察,验证了该方法测定结果的可靠性,为巷道卸压带宽度考察提供借鉴。

钻孔应力释放法检测评估方法的体系设计

通过构建标准化的钻孔应力释放法评估方法体系,有助于钻孔应力释放法的工程应用,降低工程检测成本,更好的评估工程结构的现有状态,以供工程结构管理部门及时采取有效措施,制止重大安全事故的发生。