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“地应力研究进展”专题

来源：煤田地质与勘探

地应力是影响煤储层和煤与瓦斯突出的关键因素，对于优化开采、提高煤层气产量以及预测危险性评价具有重要意义。本专题聚焦于地应力在煤层气开发中的多方面影响，不仅提供了宝贵的实践经验，也展望了未来的研究方向。希望大家能够从中受到启发，并为推动地应力研究的发展做出贡献。

行业视野: 地质
类别; 32个
关键词; 34位
专家; 9篇
论文; 3162IP
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煤层顶板高地应力区对微震层析反演的影响

作者(Author)：刘开航, 冯磊, 云美厚, 曹运兴, 田林

摘要：为满足煤矿安全生产的需求，针对煤层顶板高地应力区域易诱发煤矿冲击地压等动力灾害问题，利用微震台站实时传输数据，采用快速三维层析反演算法对煤岩层波速进行反演，从而实现对高地应力区域的实时监测和快速预警。层析反演结果的精度直接决定了高地应力区域的判断，因此，通过建立三维地质模型，分析微震事件空间分布的不同以及高地应力区域与煤层顶板的间距对层析反演结果的影响，并将该方法在某矿区进行了试验。试验结果表明：(1) 由于地震波在煤层和围岩中的传播规律不同，微震事件在煤岩层空间分布不同会降低探测高地应力区域的精确度；(2) 煤层顶板与高地应力区域间距过小时，高波速区域附近所产生的波速梯度会影响低速区域，导致反演结果中煤层位置不清晰；(3) 通过筛选微震事件使其均匀分布以及合理的布置微震地面观测系统可以有效的提高数据完整度和反演精度。研究结果为基于微震的快速三维层析反演技术探测煤层顶板高地应力区域提供理论依据。

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煤田地质与勘探

2023年第07期

206

73
基于测井参数的煤储层地应力计算方法研究--以延川南区块为例

作者(Author)：常闯, 李松, 汤达祯, 冯鹏

摘要：地应力对煤储层渗透率的影响贯穿整个煤层气开采过程，进而影响煤层气的运移和产出效果。为了探讨煤层地应力的有效计算方法，以鄂尔多斯盆地东缘延川南区块为例，基于研究区主力煤层测井、试井资料，及煤岩泊松比、弹性模量、储层压力等参数计算结果，构建适用于该区煤储层地应力的计算模型，并对研究区地应力分布特征进行剖析。结果表明：(1)相比于组合弹簧模型，修改后的葛氏模型计算的煤层水平主应力平均相对误差更小，更适用于延川南区块地应力预测；(2)研究区2号煤层最小水平主应力( \begin{document}$ {\sigma }_{\mathrm{h}} $\end{document})为9.23~29.36 MPa，平均16.87 MPa，最大水平主应力( \begin{document}$ {\sigma }_{\mathrm{H}} $\end{document})为10.74~44.71 MPa，平均25.49 MPa，垂向主应力( \begin{document}$ {\sigma }_{\mathrm{v}} $\end{document})为15.64~39.51 MPa，平均27.07 MPa；(3)平面上，研究区以西掌断裂带为分界线，煤储层地应力呈现西北高、东南低的特征；垂向上，随煤层埋深的增大，3个方向的应力及侧压系数均呈现递增的趋势，应力场状态也由正断型( \begin{document}$ {\sigma }_{\mathrm{v}} $\end{document}> \begin{document}$ {\sigma }_{\mathrm{H}} $\end{document}> \begin{document}$ {\sigma }_{\mathrm{h}} $\end{document})逐渐向走滑型( \begin{document}$ {\sigma }_{\mathrm{H}} $\end{document}≈ \begin{document}$ {\sigma }_{\mathrm{v}} $\end{document}> \begin{document}$ {\sigma }_{\mathrm{h}} $\end{document})转变，且区内煤储层侧压系数及应力场状态的变化与小型逆断层的分布密切相关。修改后的葛氏模型预测精准度达92.15%，且可通过修改构造应力系数应用到其他区块，对研究区深部煤层气乃至对其他区块深部煤层气开发具有重要意义。

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煤田地质与勘探

2023年第05期

231

80
正断层上盘煤与瓦斯突出特征与地应力场控制机理

作者(Author)：曹运兴, 张海洋, 张震, 刘高峰

摘要：断层带是煤与瓦斯突出发生的主要地质单元。大量煤与瓦斯突出案例统计显示，对于正断层，发生在上盘的突出次数和强度明显大于下盘，但造成这一现象的地质机理研究不多，特别是正断层上盘的地应力场在采动前后的变化规律及其对突出发生的控制机理尚未完全揭示。基于此，以河南焦作矿区中马村煤矿DF4正断层为地质模型，应用FLAC3D软件，模拟研究煤层埋深分别为660、800、1 000 m，对应3种地应力场（σ1最大主应力、σH最大水平主应力、σh最小水平主应力、σv垂向主应力）状态σ1=σH，σ1=σv，σv=σH=σh条件下，采动前和掘进工作面逼近断层面过程中正断层两盘的地应力场变化规律，探索地应力分布对煤与瓦斯突出的作用。结果表明，未采动原始状态下正断层上盘的地应力值高于下盘；无论上盘巷道还是下盘巷道，在掘进工作面逼近断层过程中，断层上盘的地应力值总是高于下盘；特别是，在巷道掘进至断层面附近10 m时，原始地应力与采动应力在断层带发生积聚叠加，地应力值在断层上盘大幅度增高。采动前后地应力在正断层上盘集中升高，可能是导致正断层上盘更容易发生煤与瓦斯突出的决定性因素。此项研究可为预测和防治煤与瓦斯突出灾害提供理论依据。

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煤田地质与勘探

2022年第04期

285

179
红庆梁煤矿地应力场特征及巷道稳定性分析

作者(Author)：荣海, 韩永亮, 张宏伟, 辛金鑫, 曹煜, 兰天伟

摘要：针对红庆梁煤矿回采巷道变形严重问题，采用空心包体地应力测量方法对红庆梁煤矿3-1煤的地应力进行了实测，获得地应力场分布特征。应用地质动力区划法划分红庆梁井田Ⅰ—Ⅴ级断裂构造，应用“岩体应力状态分析系统”，进行应力区划分和巷道稳定性分析。研究表明：红庆梁煤矿地应力场属于以水平压应力为主导的水平构造应力场，地应力场方向对巷道稳定性影响较小；井田范围内共划分4个应力区：低应力区、正常应力区、应力梯度区、高应力区，分别占井田面积的5.9%、55.7%、27.0%、11.4%；应力大小是影响巷道稳定性的主要原因，致使处于应力梯度区和高应力区内的巷道变形严重。地应力场的分布特征分析和应力区的划分对红庆梁煤矿及类似条件矿井的采掘部署和支护设计具有重要作用。

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煤田地质与勘探

2020年第05期

569

171
声发射Kaiser效应在地应力测量中的应用现状

作者(Author)：李利峰, 邹正盛, 张庆

摘要：对近20年来岩石声发射测量地应力的研究现状进行了分析,介绍了声发射的原理和机理及试样的空间定位方法。利用弹性力学原理推导了声发射方法测定地应力的空间6向和4向的计算过程,对应有两种常用的取样方式。系统地阐述了影响声发射地应力测量的因素、Kaiser点的确定方法以及信噪处理技术,简单介绍了不同于传统利用声发射测量地应力的另外两种方法。对声发射测量地应力中存在的问题和研究趋势进行了分析。

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煤田地质与勘探

2011年第01期

237

669
新集矿区地应力场特征研究

作者(Author)：师修昌, 鞠远江, 孟召平

摘要：矿井动力现象如巷道变形破坏、煤和瓦斯突出及煤层底板突水等都与地应力密切相关。应用水压致裂法对新集矿区的原地应力进行了测量,确定原地系统深部围岩的应力状态,即原地应力的量值和方向,研究获得了矿区地应力的赋存规律和基本特征。测量结果分析表明:新集矿区地应力场以水平应力为主导,属于构造应力场类型;垂直主应力和最大、最小水平主应力均随埋深的增加呈近似线性增加;最大水平主应力与最小水平主应力的比值范围是1.01~1.29,反映新集矿区受构造作用较恒定;测压系数的范围是0.98~1.3,随深度变化不明显;新集矿区受到F10断层东西向的拉张应力,最大水平主应力方向为近EW向。最后探讨了原地系统不同构造部位地应力方向差异的原因,初步分析认为,是受到阜凤推覆体的影响。

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煤田地质与勘探

2014年第06期

257

310
祁东井田地应力场特征及其对煤与瓦斯突出的影响

作者(Author)：赫少攀, 林青, 张朝举, 张玉贵

摘要：地应力是煤与瓦斯突出的重要动力,区域应力场是不同期次构造运动在该区域综合作用的具体体现。结合区域应力场和区域构造断块划分,研究了祁东井田应力场及其对煤与瓦斯突出的影响。结果表明:祁东井田最大、中间、最小主应力与煤层埋深呈正相关关系,且其最大主应力明显比位于华北地区的焦作中马村矿,平顶山一矿、六矿、八矿,以及华东地区的淮南潘一矿、谢一矿都大得多;祁东井田处在高应力区,地应力是9号煤层25次煤与瓦斯突出的主导因素;该井田东部地应力较集中,瓦斯含量大,煤与瓦斯突出危险性较大。

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煤田地质与勘探

2014年第02期

544

302
朱仙庄煤矿南翼地应力原位测试及其最优化反分析

作者(Author)：刘钦节, 杨科, 史厚桃, 陶睿

摘要：地应力在软岩或深部煤矿设计、施工与安全生产中具有重要作用。采用空心包体应变计法对朱仙庄煤矿南翼II、III水平进行了地应力原位测试,获得了该矿地应力大小及主要方位;以此作为约束条件,基于多目标约束的最优化方法利用ANSYS软件建立了朱仙庄煤矿南翼地应力最优化反分析模型,反演得出了最优边界条件,并用数值分析了该区域地应力分布特征和变化规律。结果表明:朱仙庄煤矿南翼地应力以水平构造应力为主,且具有明显的方向性,最大主应力值变化范围是20~25 MPa,方位则分布在N 60°E和N 75°E之间,其水平地应力非均匀系数为1.1~1.8。

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煤田地质与勘探

2016年第04期

198

123

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