空心包体应力计温度补偿元件的设计及应用

空心包体应力计广泛用于测量地应力,目前采用热敏电阻进行完全温度自补偿。通过对热敏电阻和DS18B20温度传感器进行综合比较和分析,发现采用DS18B20测量工作应变片的温度变化更有优势。设计了一种使用DS18B20作为敏感元件的测温电路系统,采用单片机进行控制,数码管进行显示,经实验室试验校核及在煤矿现场应用,证明了其可靠性和可行性。

关于空心包体应力计的改进设计

空心包体应力计是基于套孔应力解除法测量地应力的仪器,传统的KX-81型空心包体应力计在测量精度、制作工艺等方面存在一些不足。针对传统空心包体应力计的不足,对外壳材料、制作工艺等方面提出一些改进设计,并在结构中加入由单片机控制的温度传感器,来实现对电阻应变片的温度补偿。实验对比分析表明,改进型空心包体应力计测量精度更高,提高了地应力测量的准确性。

空心包体应力解除法与声发射法在岩爆危害隧道地应力测定中的对比应用

在具有岩爆危害的深埋特长隧道施工中,地应力的准确测量及研究对隧道围岩稳定性及岩爆分析起着重要作用。文章详细介绍了空心包体应力计地应力测量技术的原理、计算方法和实施过程,尤其对现场实际测量过程中普遍存在的问题进行了详细说明,并对钻孔和安装设备进行了改良,有效提高了测量效率和避免了设备损失。通过空心包体应力解除法和声发射法两种方式对米仓山隧道围岩地应力进行测试对比,结果表明,两种测试结果大小和方向接近,其结果准确可信,可为隧道围岩稳定性和岩爆分析提供重要的数据。

空心包体三轴地应力测量系统的升级改造

针对原有地应力测量系统存在的问题，研制了一套小型化、自动化的新型地应力测量系统。该文对系统的设计思路、基本原理和软件系统等进行了系统的介绍，并通过在某煤矿地应力测量中的结果分析，验证了系统的可靠性和准确性。

空心包体原岩应力测量方法及其工程应用

阐述了KX-81型空心包体式三轴应力计的基本构造和空心包体原岩应力测量方法的基本原理,结合工程实践对空心包体原岩应力实测方法,以及测试数据合理性的判断和处理进行了研究,对地下工程施工方法的合理选择与支护参数的优化设计具有重要意义。

深埋隧洞开挖围岩应力演化过程监测及特征研究

由于TBM掘进不同于钻爆法,其对围岩的损伤程度较轻,不会破坏预埋的空心包体应力计,因此可以在现场预先设计位置埋设空心包体应力计,监测TBM掘进过程中围岩的应力变化。首先利用数值方法计算隧洞开挖后的二次应力分布,分析掌子面效应以及围岩的起裂强度,初步确定围岩的松弛区和损伤区范围,在此基础上确定空心包体应力计的埋设位置和开始监测的时间。然后通过试验洞向TBM掘进隧洞钻孔的方法在松弛区和损伤区分别预埋空心包体应力计,并监测从应力开始变化到最后趋于稳定的整个过程。监测结果证明掌子面效应的存在,应力变化开始于掌子面前大约1倍的开挖洞径,掌子面后0.5倍洞径范围内是应力调整最剧烈的区域,并利用空心包体应力计针对裂纹扩展的敏感性分析围岩损伤区范围,最后根据应力计的监测成果验证此处围岩的起裂强度,监测成果和数值计算结果比较吻合。本文的研究成果可以为现场确定损伤区范围和岩体的起裂强度提供参考,为支护设计和支护时机的选择提供科学依据。

红透山铜矿地应力测量及其分布规律研究

红透山铜矿是国内最深的金属矿山之一,岩爆灾害具有典型性。为了解矿区应力状态及分布特征,开展了应力实测工作,应用空心包体应力解除法进行应力测量。通过现场实测获得该矿区 5 个中段 8 个测点的三维应力状态,最大主应力方向为 NNW～NW,最大主应力值随深度基本呈线形增大,且-767 m 中段不同部位应力值有所变化,最大主应力值可达 50 MPa 左右。

辽宁浦石河抽水蓄能电站地应力测量研究

为了解浦石河抽水蓄能电站枢纽区现今应力状态,采用空心包体应力计在探洞内进行了地应力测量。共布设5个地应力测点,每个测点都进行了多次测量,采用最小二乘法对5个测点测量结果进行分别计算和综合计算。测量结果表明:最大主应力近于水平,方向为N79°W,应力量值为7.1MPa;各测点不同测段测量结果有一定偏差,这主要是由于不同部位岩体构造条件所致,随着测量次数增多,最大主应力优势方向还是比较明显的。最后根据实测结果对电站枢纽区现今应力作用特征进行了分析,并对工程设计提出了建议。

凡口铅锌矿深部矿床地应力测试

采用应力解除法测试了凡口铅锌矿深部矿床-550m中段和-650m中段两个测点的地应力,分析计算了地应力的大小和方向。其结果表明:凡口矿深部矿床地应力场为构造应力场,3个主应力均为压应力,最大主应力为近似水平应力,其方向基本与矿体走向平行,最大主应力与垂直应力比值在1.021.7之间。

黑龙江荒沟蓄能电站枢纽区地应力测量与研究

本文介绍了黑龙江荒沟抽水蓄能电站空心包体应力计地应力实测结果 ,对该区应力作用特征进行了分析。采用最小二乘法对地下厂房区 4个测点测量结果进行综合计算 ,得出最大主应力近于水平 ,应力量值为 9 6MPa ,最大主应力方向为N78°W。这与该区新构造调查所表征的现今区域应力场比较吻合 。

六苴铜矿深部岩体地应力特征分析与研究

六苴铜矿深部开采过程中面临着较大的高应力灾害问题,在综合对比分析目前国内外主要地应力测量方法的基础上,确定采用空心包体应力解除法进行矿区地应力测量。本次地应力测量工作共布置4个测点,对每个测点进行2次应力解除测量,大幅度提高了测试结果精度。测试分析结果得到了岩体最大主应力值、应力方向以及深部岩体的应力分布规律,可为后续深部巷道布置、支护设计优化等工作提供可靠的基础参数。

地应力测试数据高可靠性处理系统研究

为了提高空心包体地应力数据处理的效率、可靠性和实用性,从软件可视化、数据可靠性校验和应力表示形式3方面进行了研究。基于Windows平台开发了空心包体地应力数据处理软件,提出利用测试数据的冗余进行数据可靠性校验的方法,提供了3种形式的全应力状态表示方法。软件包含输入输出模块、数据检索模块、数据处理模块;用实例展示了简洁、友好的可视化输入输出界面;用计算实例证明软件能够快速、有效地剔除不合理数据;提供了水平最大应力形式表示的全应力状态,适合采矿工程的需要。基于Windows平台的空心包体地应力可视化数据处理软件使用简便、效率高,能快速剔除非正常测试数据,避免错误的计算结果,提高地应力测试结果的可靠性。

滑动构造区煤矿地应力特征研究

滑动构造在整个豫西地区比较发育,嵩山煤矿受聚煤环境及构造影响,形成了典型的“三软”不稳定煤层,回采巷道表现出变形速度快、变形量大和强烈底鼓等特征。采用空心包体应力计和应力解除法进行现场实测,得到滑动构造条件下嵩山煤矿3个测点的地应力状态。研究结果表明:嵩山煤矿最大主应力和最小主应力是水平应力,中间主应力是垂直应力;最大水平主应力与最小水平主应力的平均值与垂直应力之比为0.96,最小水平主应力和最大水平主应力比值为0.47~0.52,地应力显示出很强的方向性。嵩山煤矿最大主应力方向与矿区水平构造应力和重力作用引起滑体运动方向基本一致;滑动构造主滑体与二1煤层及周围岩体距离较远,对其承受高应力和能量积累影响不大,滑动构造带对21和22采区地应力分布基本没有影响。地应力测试成果为矿井-365 m开采水平回采巷道变形机理和控制技术研究提供依据,对矿井深部-630 m水平以浅的巷道支护设计和安全开采有一定指导意义。

井下水力压裂煤层顶板应力监测及其演化规律

针对井下水力压裂过程中未考虑水头压力对煤层顶板地应力的影响,导致煤层顶底板容易被破坏的问题,以松藻矿区同华煤矿水力压裂为例,采用空心包体应力计监测压裂过程中顶板应变变化规律,根据岩石应力-应变关系及检测结果计算出压裂前后煤层顶板地应力增量的大小和方向,分析水力压裂水头压力对煤层顶板地应力的影响规律.结果表明:(1)煤岩体起裂时,顶板主应力增量达到最大值且与煤层起裂压力在数值上基本相等,以煤层起裂方向为基准,主应力的方位角与倾角均发生了相应的旋转;(2)煤层起裂后顶板主应力增量急剧减小,主应力方位角和倾角逐渐恢复至初始状态;(3)停止压裂后,顶板主应力较初始状态均有所增大,主应力方位角和倾角与初始状态基本一致,说明水力压裂能够改变煤层顶板应力状态.

金口岭矿区地应力测试分析

为了优化金口岭铜矿矿区开采顺序和巷道设计,采用三维套孔应力解除测量计和空心包体应变计,结合现场围压试验,根据弹性理论计算出矿区原岩应力,得到矿区原岩应力大小、方向等参数及其分布规律。结果表明,每个测点最大主应力方向均接近水平方向,与区域构造应力场最大主应力的方向基本一致;最小主应力接近于垂直方向,三个主应力均为压应力,没有出现拉应力,与我国地应力实测得到的普遍规律相同,该方法可以为其他类似工程的地应力测试提供参考依据。

潘三煤矿13号煤层地应力分布规律研究

利用空心包体应力计法在潘三煤矿二水平东翼13-1煤采区、西三C组中部采区共计6个测点进行了地应力测量工作,分析得出了潘三煤矿深部地应力分布规律:最大主应力接近水平,且明显大于垂直应力,地应力场中水平主应力占主导优势地位,水平主应力接近于南北向,采区巷道受水平主应力方向性影响显著。深部地应力场中最小主应力σ3略小于垂直应力σv,中间主应力σ2略大于垂直应力σv,地应力场呈现σ1>σ2>σv>σ3的应力关系,测试结果可为潘三煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供科学依据。

煤与瓦斯突出矿井地应力分布规律实测研究

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力测量数据。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,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。