随着煤矿开采深度增加，地质构造环境复杂且地应力急剧增大。地应力是煤与瓦斯突出、冲击地压和巷道变形破坏的主要动力来源，尤其地应力的大小和方向决定了井下巷道的布置方式及煤岩动力灾害发生的类型与强度。然而目前仍无法精准确定地应力在三维空间中的分布规律及定量特征，主要原因在于地应力成因复杂且影响因素众多，各因素对地应力的作用不尽相同。因此，定量分析地应力分布特征及影响因素对预防矿井动力灾害具有重要意义。

关于地应力的研究主要分为2个方面：一是通过应力解除法、水压致裂法、应力恢复法和声发射法等进行地应力实测，运用平面应力解析法计算测点地应力的大小和方向信息，进而获得地应力分布规律。相关学者在潞安矿区、晋城矿区、平顶山矿区、西山矿区、鄂尔多斯矿区、巨野煤田、大同矿区和淮南矿区等广泛开展地应力测试工作，分析了地应力大小、方向和类型分布特征及主应力与侧压系数随埋深的变化规律；总结了中国煤矿矿区地应力场特征并建立了“中国煤矿井下地应力数据库”。二是利用数值模拟进行地应力场区域反演分析，从而实现由“点”到“场”的定量研究，目前地应力场模拟方法主要包括侧压系数法、边界载荷调整法、应力函数法、有限元数学模型回归分析法、神经网络法、遗传算法等，如余大军等利用FLAC3D横观各向同性模型和各向同性模型提高了复杂地质条件下地应力场的反演精度；李飞等基于地应力稀少样本数据提出了GMDH神经网络算法；KHADEMIAN等运用BEM-FEM3D局部与远场混合算法预测了Seymare坝区的地应力分布规律；ZHANG等构建了基于遗传算法优化的反向传播神经网络算法的地应力预测模型。地应力的影响因素较多，目前主要围绕地质构造、地形条件、区域应力边界条件、水文地质条件、岩体性质、孔隙及流体压力等因素对地应力的影响展开研究，如康红普等分析了煤矿大型向斜及断层区地应力场分布特征；翁剑桥等指出断层扰动带内地应力方向和大小发生显著变化；ZHOU等获得了走滑断层构造组合区的地应力分布规律；LI等通过开展岩石力学试验得到弹性模量与地应力大小呈正相关性。

上述研究主要从地应力实测分析、地应力场反演及单因素对地应力场的影响展开，然而地应力场反演精度有待进一步提高，且多因素对地应力的作用研究仍存在不足。因此，针对首山一矿开展地应力测试，运用构造物理学、岩石力学和数值模拟方法，定量分析矿井深部地应力分布规律，探讨埋深、岩性和地质构造对地应力的影响，以获取各因素及其综合作用下的地应力分布规律。研究成果对矿井巷道布置、支护设计优化及动力灾害防治具有重要参考价值。

为探讨平顶山首山一矿深部地应力分布规律及其影响因素，基于矿井实测地应力数据，运用构造物理学、岩石力学和数值模拟方法，研究了测点地应力类型、大小和方向分布规律，反演了地应力场分布特征，分析了埋深、岩性和地质构造对地应力的影响，确定了影响地应力分布的主控因素。研究表明：多元回归反演分析法获得的地应力计算值与实测值吻合，相对误差小于20%，结果可靠。

矿井煤岩体处于三维压应力状态，煤层主应力关系为SH > SV > Sh，地应力由矿井北部向南部呈现先增大后减小再增大的变化趋势，地应力为28～44 MPa，属于高应力水平，地应力方向为NEE向。埋深影响地应力大小和类型，随埋深增加主应力增大，应力场类型向准静水压力场过渡；岩性与地应力密切相关，从泥岩到砂岩或灰岩，地应力增大，弹性模量越大地应力越大，地层岩性的差异造成地应力大小离散分布、应力方向偏转角不超过10°；矿井地应力与埋深、弹性模量的关系可表示为σH=0.0350H+0.4681E−8.5513。

地质构造是影响首山一矿地应力分布的主控因素，褶皱形态控制地应力的水平应力分布，向斜内弧应力值大于背斜内弧，且褶皱弯曲程度越大，其内弧地应力越大，应力梯度越大；断层带内应力降低、断层尖灭端应力集中，地应力方向沿着断层走向偏转，与断层走向夹角越大，应力方向偏转角越大；断层切割复式褶皱时，断层与向斜构造组合区应力值大于断层与背斜构造组合区，且断褶构造组合造成地应力方向分布紊乱。