义马矿区是我国典型的冲击地压多发区域，矿区从西到东依次分布有杨村矿、耿村矿、千秋矿、跃进矿和常村矿。义马煤田中心区域上覆巨厚砾岩层，开采深度普遍超过700 m，其中，常村矿最大采深815 m，跃进矿最大采深达1 060 m。随着开采深度的不断增加，矿井深部地质特征及区域应力环境等发生较大变化，巷道维护困难。
地应力是引起地下工程变形和破坏的根本作用力。煤矿开采中的开拓部署、采场矿压、岩层控制、巷道支护、煤岩动力灾害等均与煤岩体中的地应力密切相关。地应力大小和方向在煤矿巷道布置优化和支护设计中具有重要意义。
在煤矿，应用比较广泛的地应力测量方法是空心包体应力解除法和水压致裂法。目前，水压致裂法已成为测量深部地应力的最有效方法。煤炭科学研究总院开采研究分院开发研制出煤矿井下小孔径水压致裂地应力测量装置，并在潞安、晋城、西山、汾西、神东、伊泰、宁煤等矿区得到大面积推广应用，获得了大量煤矿井下地应力数据与资料。
地质构造及地应力测试结果
义马煤田构造分布略图
义马矿区深部开采位于义马矿区的中心区域，即义马向斜轴部(包括跃进矿、千秋矿、常村矿西南部、耿村矿东南部)，煤层之上的砾岩沉积覆盖层厚度达数百米，最厚达700余m，若含砂、砾岩互层，最厚达880 m。义马向斜的狭长形态和F16断层的压扭性质与走向均由南北挤压作用造成，不均匀的南北挤压作用，导致义马矿区内出现较多的近南北走向的正断层。研究人员采用水压致裂法，在义马矿区4个煤矿深部区域完成了14个测点的地应力测量。
义马矿区深部地应力测试结果
H为测点埋深，σv为垂直应力，σH为最大水平主应力，σh为最小水平主应力，α为最大水平主应力方向，k1为侧压比(最大水平主应力与垂直应力比值)
深部地应力测量结果分析
14个测点中，1号测点和2号测点靠近采空区，导致水平应力释放。其余12个测点可分为2种类型：8个测点为以垂直应力为主，占总数的75%;4个测点为构造应力为主，占总数的25%。义马矿区深部矿井测点深度在599~1011m，整体来看，垂直应力大于最大水平主应力，义马矿区深部矿井应力场类型为自重应力场为主，测试结果与浅部矿区以构造应力为主导的分布特征有显著差异。
义马矿区地应力分布
义马矿区东部有4个测点。在义马矿区东部，地应力分布规律不明显。义马矿区西部有3个测点。耿村矿与义马矿区深部自重应力场整体特征相对一致，受地质构造活动影响较小，为典型的自重力场。义马矿区中部有7个测点。义马矿区中部区域整体受断层构造运动影响较强，向斜地质构造作用较弱，加上埋深大，属于自重应力场类型，但是局部区域受小型地质构造影响显著，构造应力起主导作用。
义马矿区最大水平主应力矢量图
从矿区应力场方向来看，义马矿区东部、西部及中部区域，最大水平主应力都集中在NE方向。义马矿区深部最大水平主应力方向从东到西变化较大。
义马矿区深部地应力随埋深变化关系
随着埋深增加，水平应力的增加速度逐渐降低，最大水平主应力与垂直应力差距有增大的趋势。
义马矿区深部最大主应力大于10 MPa且小于18 MPa 的测点有4个，占比28.6%；大于18 MPa且小于30 MPa 的测点有12个，占比71.4%。最大水平主应力最大值为25.25 MPa，出现在常村煤矿21220下平巷200 m处，垂直应力最大值为25.28 MPa，出现在跃进煤矿25探巷。
根据相关判断标准：义马矿区深部整体上属于高应力值矿区，局部地区(耿村煤矿)属于中等应力值区域。
这项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金青年基金项目的资金支持。研究成果以《义马矿区深部矿井地应力分布规律研究》为题发表于《煤炭科学技术》2018年第10期。
