基于隧道施工阶段地应力实测数据的岩爆判据研究

云南省蔓金高速草果山隧道属于深埋长隧道,隧道围岩坚硬完整且脆性较高,隧道施工阶段面临着岩爆发生的风险。因此,采用应力解除法进行地应力测量,并基于实测数据结合现场岩爆发生情况与国内外不同的强度判据进行对比,并对岩爆判据的适用性进行分析研究。最后,根据岩爆实际发生的情况和位置对岩爆判据进行验证分析,结果表明:岩爆预测标准除应力指标外,还应使用多因素指标进行综合判别;某种岩爆预测方法不能适用所有地下工程,应结合工程的具体情况,进行岩爆危险性评估,为工程提出岩爆防治措施。同时此研究成果为深埋完整硬岩的岩爆灾害分析预测和防控提供了参考依据。

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。

空心包体地应力测试方法与工程应用

为分析回采巷道围岩破碎、变形量大、支护困难的原因，采用三维套孔应力解除地应力测试技术和空心包体应变计，对东周窑矿东翼采区进行现场地应力实测和围压率定实验，并详细阐述了空心包体应力解除法测试地应力的原理、仪器与构造、测试过程等。通过对钻孔应力解除测试结果分析，得到以下地应力分布规律：该矿水平应力为最大主应力、中间主应力，垂直应力为最小主应力；水平主应力与垂直主应力之间的平均比值为1．4～2．2，最大水平主应力方向为北东一南西方向，同南一北方向的夹角约为10°。

龙门山矿区套孔应力解除法测定原岩应力

为优化龙门山矿区开采顺序和巷道设计,原岩应力测量非常必要.文中详细介绍了应用套孔应力解除法测定矿山原岩应力,对龙门山矿区原岩应力进行了实际测定,得到了矿区原岩应力大小、方向等参数及其分布规律,结果显示:矿区原岩应力随深度增加而增大,水平应力为最大主应力,主应力方向与巷道走向基本一致,巷道设计合理.

车集矿深部三维初始地应力测量研究

岩体的初始地应力是地壳地层力学状态最基础的原始数据,是采矿工程围岩稳定性分析、开采与支护设计的一个基本参数。与其它地应力测量方法相比,空心包体应力解除法测量精度高且能一次测得三维应力,论述了其地应力测量原理,并采用改进的KX-81型空心包体式应力计实测了车集矿区深部4个测点的三维地应力大小和方向。通过结果分析获得车集矿地应力场的基本分布规律如下:各个主应力均为压应力,没有出现拉应力的现象,最大主应力倾角均小于6°,方位角介于SE10°—SW11°,为近水平南北方向,说明车集矿区域地应力以水平构造应力为主,根据应力回归公式可知,垂直应力基本上等于或略小于单位面积上覆盖岩层的重量,最大主应力随深度的增加而增加。测量结果对深部采矿设计和安全生产具有重要的指导意义。

空芯包体地应力测量技术在红庙煤矿中的应用

根据工程地质条件,岩体应力状态和地应力特征,合理有效地采用技术措施预防矿井动力现象,合理确定采矿采场布置及回采顺序。本文采用空芯包体方法地应力测量表明红庙煤矿水平构造应力十分明显,测量结果为矿井采场合理布局、巷道布置选择和锚杆支护设计提供基础数据。

北京房山大安山煤矿深部地应力数值模拟分析

地应力是煤矿开采等地下工程围岩变形与破坏的根本驱动力。为研究随煤矿开采深度的增加,地应力越来越大,井下应力环境发生变化,导致巷道大变形、冲击矿压、煤与瓦斯突出及突水等灾害的发生,与工程实测对比分析对某煤矿+400m水平的断层、褶皱地质构造应力场进行数值模拟研究,再现地应力的大小对开采活动的影响情况,充分了解应力场分布特征、煤岩体性质与结构特征,进行合理的、切合实际的围岩稳定性、围岩变形与破坏分析,为合理的支护设计与冲击地压的防治提供依据。模拟显示:(1)应力值大小分布的总体趋势是随深度的增加而逐渐增大,但在同一水平上应力值相差不大;(2)剪应力对断层的影响明显,剪应力值明显高于其余部分;(3)最大主应力大小分布的总体趋势是随深度的增加而逐渐增大,在煤层倾角变化比较大的区域出现应力升高区和应力降低区。与工程实际有很好的吻合。

深部边坡岩体应力解除地应力测量与分析

对水厂铁矿区域工程地质进行了分析 ,采用改进的空心包体应变计对该矿深部边坡岩体进行了 3个水平的地应力测量。结果表明 :最大水平主应力方向为近东西向 ,与华北地区的主应力方向基本一致 ;最大水平主应力的大小为 3.6 8～ 4 .2 6MPa ,最小水平主应力的大小为 2 .0 3～ 2 .6 8MPa ;根据测量结果 ,得到了该矿深部边坡岩体应力分布的规律。

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。

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。

空芯包体地应力测量技术在煤矿中的应用

根据工程地质条件,岩体应力状态和地应力特征,合理有效地采用技术措施预防矿井动力现象,合理确定采矿采场布置及回采顺序。本文采用空芯包体方法地应力测量表明吕家坨井田是水平应力场,测量结果为矿井采场合理布局、巷道布置选择和锚杆支护设计提供基础数据。

金川三矿区东部贫矿现场地应力测量及应力分析

金川三矿区东部贫矿地处于F17断层以东,属于超基性贫矿。随着选矿和冶炼技术的逐步提高,三矿区东部贫矿于2018年7月份建成投产,是未来金川三矿区的主力采区。掌握矿山围岩应力状态,可以为采矿方法的选择、巷道的支护与施工、防止巷道大变形提供有效的科学依据。采用空心包体应力解除法对三矿区东部贫矿1200~1450m水平进行地应力实测,共获得13个测点的地应力实测数据,1200m水平获得7个地应力测点,1250~1450m水平获得6个地应力测点。通过分析地应力实测数据,结果显示井下1200~1450m水平最大主应力量值为13.0~21.1 MPa,属于中等应力水平。部分测点的最大水平主应力倾角超过20°,最大达到-57°,表明该地区应力状态较为复杂,应力作用方式发生改变,水平应力为主导的趋势已不明显。

潘北矿地应力测量及其结果分析

岩体的初始地应力是采矿工程围岩稳定性分析、开采与支护设计的基本参数。通过采用精度高且能一次获得三维应力的空心包体应力解除法,实测了潘北矿-490 m东翼第二抽水巷的三维地应力的大小和方向。结果分析表明,该矿水平构造应力较明显。

空心包体技术在艾维尔沟煤矿地应力测定中的应用

应用空心包体式三轴应变计,采用钻孔应力解除法系统地对艾维尔沟煤矿现有主采煤层进行地应力现场实测。通过对实测数据的系统分析,得到地应力测量应变-解除距离曲线以及矿区范围内地应力场的分布规律。测量结果表明艾维尔沟煤矿水平构造应力十分明显。

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。

棉花坑矿井地应力测量及其应力状态分析

地应力测量是确定工程岩体力学属性,进行围岩稳定性分析,实现岩石工程开挖设计和决策科学化的前提条件。随着棉花坑矿井开采深度的不断增加,复杂构造应力对巷道和采场围岩稳定性产生的影响日趋显现。为了掌握该矿深部岩体地应力分布情况,提高井下工程设计的科学性、安全性和经济合理性,采用空心包体应力解除法对该矿开展地应力测量研究,分析其应力状态和分布规律。研究结果表明,在该矿区埋深615~715 m范围内,水平最大主应力为22.5~29.8 MPa,最大主应力与垂直应力分量之比为1.5~1.7;各主应力大小随深度增加呈线性增长;各测点水平最大主应力方向具有较强的一致性,介于91.2~110.3°,为北西西-南东东方向。

一种可视化地应力测试配套装置的研制及应用

通过引入岩层钻孔窥视仪,研制了一种可视化地应力测试配套装置。该装置不改变原有装置主体,将小型钻孔窥视仪探头置于其前端,导线藏于原有杆体内部,可实时观测安装深度、角度等。经过山东某煤矿三北采区的地应力实际测定,结果显示安装简便、视野清晰、效果良好。经计算得到该采区的应力分布如下:采区最大主应力为垂直应力,应力均值为13.83 MPa,方向角为N32.65°E~N42.54°E;最大水平应力均值为11.43 MPa,方向角为N127.73°E~N141.64°E;最小水平主应力均值为5.77 MPa,方向角N218.07°E~N231.90°E。

拉林铁路板块缝合带隧道地应力分析

青藏高原板块缝合带为印度板块和欧亚板块两大陆块的缝合区域,带区地质条件复杂,构造运动强烈。川藏线拉林铁路几乎沿雅鲁藏布江缝合带展布,高地应力问题十分突出,但目前针对板块缝合带隧道的地应力研究相对较少。本文采用空心包体法对拉林铁路沿线隧道进行了原位地应力测量,并与成兰、兰渝和锦屏等几个典型工程的地应力进行对比分析。研究表明:拉林铁路沿线隧道埋深大,构造应力突出,总体表现为最大水平主应力>垂直主应力>最小水平主应力;平均侧压系数(1.0~1.5)分布较为集中且处于较高水平;最大主应力量值大多在20~50MPa之间,最大主应力与埋深的梯度为0.0337MPa/m,方向以北北西-北北东向为主。建议采用仰拱结构减小隧道墙脚处的应力集中现象。

金川龙首矿西二采地应力状态分析

为保证龙首矿西二采区开采和支护工程的顺利实施,在龙首矿西二采区1 430 m、1 514 m、1 610 m3个中段巷道上,采用空心包体应力解除法进行地应力测量,共获得6个测点三维应力测量数据,同时绘制各个测点不同法线方向的截面应力椭圆。结果表明:在井下100～280 m深度范围内,最大主应力量值约为10～14 MPa,属于中等应力水平;测点2、5、6最大主应力量值与最小主应力量值差值较大,范围在8.2～11.2 MPa;地应力状态特征参数KHh、KHV、Kav分布范围分别为1.43～4.81、1.06～3.1、0.88～2.28,基本在先前的参数研究范围内;各测点最大水平主应力大于垂直应力,构造力处于主导地位,但从各测点主应力与水平面的夹角大小可知,非水平应力场特征开始出现,显示该区应力特征的复杂性;最大主应力的方向为NNE、NWW2组,优势方向为NNE向,至于NWW方向是否可能成为西二采区新的最大主应力的优势方向还需进一步进行地应力测量工作方可得出结论。

下伏煤层开采对上覆巷道围岩应力的影响

为了掌握淮南矿业集团潘三矿17101(3)高抽巷下伏11-2槽煤开采前后高抽巷的应力状态,采用空心包体应力解除法对巷道在下伏煤层开采前后各做了6个点的地应力测量,并通过有限差分软件FLAC3D对该工程进行了数值模拟计算。结果表明,该区最大主应力大小为21.62 MPa,最大主应力方向接近水平方向,最大水平主应力是竖直应力的1.42倍左右,具有明显的构造应力特征。通过下伏煤层开挖实测地应力分析比较得知,最大水平主应力比开挖前减小了3%。