空芯包体应力解除法在福兴煤矿地应力测试中的应用与分析

为探明福兴煤矿深部地应力状态,确定地应力的大小和方向,为巷道支护可靠性定量评估提供依据。选用空芯包体应力解除法在所测区域的巷道进行了地应力测试。采用了加装九轴传感器及胶胀囊的新型空芯包体及配套安装方法,简化了安装流程,提高了安装精度,并通过注胶测试对安装效果进行了验证。经过现场实测,空芯包体安装效果良好,测量结果表明,福兴煤矿-910m区域属于高地应力区,最大主应力方向接近水平且近似垂直现有生产水平的区段平巷,不利于巷道维护,在进行支护设计时要给予高度重视。测试结果可为福兴煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供依据。

ASR法在井下矿山地应力测试中的应用前景分析

现今地应力状态是井下矿山建设、巷道稳定性分析和冲击地压(煤与瓦斯突出)预测等方面的重要基础数据。目前井下矿山地应力测试主要以空芯包体解除法为主,实践中发现空芯包体解除应力计安装过程中,易出现不能与孔壁完全黏贴的情况,导致测试成功率较低且劳动强度较大。文章介绍了一种基于定向岩芯卸荷后非(滞)弹性恢复变形测量的近原位地应力测试方法(简称ASR法),并通过与水压致裂地应力测试结果对比,验证了ASR地应力测试方法的有效性。ASR法的可重复性结果表明,同一测点ASR地应力测量结果平均差系数最大为6.29%,验证了ASR地应力测量方法的可靠性。预期ASR法以其安全、高效且不受测量深度和测试环境限制等优点,在井下矿山地应力测试中具有广阔的应用前景。

基于空芯包体原位应力测试的巷道差异性变形机制及控制技术研究

为了研究不同方向巷道差异变形的地应力机制,采用空芯包体式应力解除法对彬长矿区北部雅店煤矿变形程度不同的巷道进行了地应力测量,结果显示地应力为σ_(H)>σ_(h)>σ_(V),地应力场以水平应力场为主,最大水平主应力方向为NEE-SWW,受控于华北区域构造应力场,此类型地应力场对巷道顶底板的稳定最为不利,南北巷道与东西巷道差异变形的主要因素为水平地应力不均衡和应力集中。中央大巷及井底车场区域最大主应力在12.30~15.41 MPa,属于中等应力区;ZC1101工作面回风顺槽区域最大主应力约为28.10 MPa,属于高应力区,后期回采期间该区域冲击地压影响将较其他区域更为严峻。南北向巷道变形趋于稳定时间为1~2个月,东西向巷道稳定时间5~10 d。实践表明,锚固注浆、U型钢棚喷浆联合支护、锚索+槽钢和锚杆+钢筋网的补强支护能有效地控制巷道变形。

两种玻璃微通道阵列的制作技术及比较

微孔玻璃阵列是采用原子层沉积技术制作微通道板的基底板,其微孔阵列的分布均匀性以及每个通道内壁的光滑程度,对其后续制作合格微通道板至关重要。分别采用空芯工艺和实芯腐蚀工艺来制作上述基底板,分析了两种技术的优缺点,阐述了两种方法中的关键技术,并对原子沉积技术制作的微通道板与常规工艺制作的微通道板进行了性能比较,前者的信噪比优于后者。

沈阳红菱煤矿地应力测量

为了了解红菱煤矿地应力状态和分布特征，采用空芯包体应力解除法进行了地应力实测工作，获得了该矿区3个水平3个测点的三维地应力状态。实测表明：该区地应力以水平构造压应力为主导，三个测点的最大主应力均为NNE向，最大主应力在18．32—21．5MPa之间，最大主应力的大小是随深度的增加而增加的。中间主应力为铅直应力，在13．1～14．79MPa之间。最小主应力在9．54～13．08MPa之间。测量结果可用于本矿区的生产设计，并作为煤与瓦斯突出等矿山灾害评价的参考资料。

金川三矿地应力测量及应力状态特征研究

金川三矿位于金川矿区F17断层以东,是超基性贫矿。随着选矿和冶炼水平的提高,三矿区逐渐进入开采阶段。了解矿山深部的地应力状态可以为巷道开挖和支护设计提供科学依据。为此在三矿1 200 m水平进行了系统的地应力测量,以了解三矿区的地应力状态特征。现场测量采用改进的空芯包体应力解除法,共获得了7个测点的三维应力数据,并绘出了各测点不同法线方向的截面应力椭圆。测量结果表明,在井下约520 m深度,最大主应力量值约为17~21 MPa,属于中等应力水平。最大主应力方向分为NNW^NNE和NE^WE两组,与区域应力场基本吻合,但又表现出新的趋势方向,其原因可能是受三矿区内两条断裂的影响。部分测点最大主应力倾角超过20°,最大达-49°,以水平应力为主的矿区应力场特征发生改变。研究结果对矿山设计及施工具有重要意义。

采场地应力分布规律及对巷道围岩稳定性影响分析

采用空芯包体应力法对桃园煤矿二水平地应力大小和方向进行了现场测试,由实测结果可知,二水平岩体地应力场宏观上属于水平构造应力场,最大和最小主应力倾角均值小于10°,最大主应力是最小主应力的1.58～1.84倍,中间主应力与垂直应力较为接近,随埋深的增加垂直应力相应增大。依据巷道轴向与最大水平主应力方向倾斜程度,对二水平采区主要巷道进行了稳定性分析,26.8%的主要大巷和66.7%的采区巷道受最大水平主应力影响为3级,表明主要大巷布置较为理想,而采区巷道矿压显现剧烈,还有较大的优化空间。

断层构造对高地应力隧道初始地应力场影响分析

为减少地下工程区断层等地质构造对局部应力场的影响,以云南省红河州某高速公路隧道工程为例,分析隧道选址区域初始地应力场。首先,建立隧道选址区域三维地质模型,使用空芯包体法采集10处测点的初始地应力数据;然后,根据实测地应力数据,通过多元线性回归反演分析方法反演,得到隧道选址区岩体初始地应力场,同时,在该方法的基础上考虑区域内断层和破碎带的影响,总结断层对地应力分布状态的影响;最后,根据现场勘察所得地质构造条件(主要为断层),对断层带施加挤压力和压扭力模拟断层错动,从而进行局部地应力调整,得到符合实际的地应力场。结果表明:研究区域水平垂直隧道轴线方向的应力最大,表现为σy>σz>σx;应力值在断层内部减小,断层带边缘增大。在高地应力硬岩隧道工程中,应力集中的断层边缘存在岩爆发生概率增大的可能性,应加强防治,以保障施工过程安全。

双合矿井地应力分布规律与地质构造作用分析

应用空芯包体三维应力解除法对双合矿井区域内3个测点进行了地应力原位测试。结果表明:井田内最大主应力方向平均为220.89°,以水平应力为主,矿井地应力量级大部分在20 MPa以上,属于典型的高-超高应力区。井田内地应力方向性显著,最大水平应力为垂直应力的1.25~1.46倍;井田内地应力大小具有较强的差异性,最大水平主应力为最小水平主应力的1.31~2.20倍。井田内应力场总体趋于NE-SW方向,整个区域应力场以水平应力为主导,对矿区的构造发育有控制作用,其分布与现场地应力测试结果基本一致。

韩城矿地应力测定及其地应力特征研究

随着开拓延伸,地应力对围岩变形与破坏的影响更加突出。了解矿山深部的地应力状态可以为巷道开挖和支护设计提供科学依据。为此在韩城矿进行了系统的地应力测量,以了解韩城矿的地应力状态特征。现场测量采用改进的空芯包体应力解除法,共获得了3个测点的三维应力数据。由实测和理论计算结果可以看出,各矿实测的最大水平应力与理论计算水平应力比值分别为:桑树坪矿28.01,象山矿4.68,下峪口矿1.3,说明各矿均处于明显的区域构造应力场影响之下,构造应力显现明显,桑树坪矿尤为显著,象山矿居中,下峪口矿构造应力显现次之,比较而言不是很明显。研究结果对矿区设计及施工具有重要意义。

兴安矿区深部地应力测试及支护方案研究

针对兴安矿区矿井深部高地应力巷道的围岩控制问题,采用“点-面结合”分析法,即地质力学理论分析和现场原位测量相结合的方法,对矿区地应力场方向及地应力大小进行分析,分析结果表明,兴安矿深部地应力最大主应力方向为近东西方向,最大主应力达到30.10~30.18 MPa,最大主应力与垂直应力之比为1.27~2.18倍,因此该矿区以水平构造应力为主导。针对兴安矿深部高地应力的情况,采用高强度锚喷支护体系对巷道围岩进行支护。通过数值模拟对现有锚喷支护方案进行分析,巷道断面收缩率在可控范围内,巷道内整体变形控制效果较好。同时数值模拟结果与实际观测结果大致相同,这不仅证明了锚喷支护在兴安矿深部巷道支护应用的可行性,也从侧面证明了地应力测试的准确性。

红阳矿区地应力测量及其数值分析研究

红阳矿区主采8#,12#煤,最大开采深度已超过1 000 m,回采巷道掘进及工作面回采期间均发生过冲击动力灾害。为了研究灾害形成的原因及其控制技术,现场采用空芯包体应力解除法对矿区不同埋深的6个测点完成了地应力原位测量。结果表明:各测点均有2个主应力方向接近水平方向,另一主应力方向接近于垂直方向,最大水平主应力是垂向应力的平均1.395倍,地应力场以水平构造应力场为主;各测点垂向应力均略大于上覆岩层重量;分析了最大主应力、最小主应力、垂直主应力随深度的变化规律;实测最大主应力方向为NW-SE向,平均方位角NW47.9°,结合数值模拟结果,北三采区西侧工作面组为最大水平主应力峰值位置(岩爆发生区),而其他采区随着开采位置远离峰值区域应力水平相对降低,靠近断层或者断层交叉区则应力水平降低。

星村矿深部采区地应力分布特征及与地质构造关系研究

深部采区地质应力环境复杂,对巷道围岩大变形破坏影响突出,因此,对深部采区进行地应力测量,分析地应力场分布特征对巷道设计与维护具有重要意义。星村矿最大开采深度已超过1300 m,西翼深部采区轨道及回风大巷均发生非对称大变形破坏问题。为了研究其破坏机理并针对性治理,现场采用空芯包体应力解除法对矿区2条大巷的4个测点进行了地应力原位测量。结果表明:1)每个测点均有2个主应力方向接近水平,另一主应力方向接近于垂直;2)实测最大水平主应力是自重应力的1.60~1.67倍,表明应力场是以水平构造应力为主导,且均为压应力;3)各测点垂向应力基本等于或大于上覆岩层重量;4)实测最大主应力平均方位角为129.8°,方向呈NW-SE向。同时结合地应力场与地质构造关系分析认为,该地区郯庐断裂对矿区的构造有控制作用,区域构造应力场的方向与实测最大主应力方向结果相一致。