• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
首山一矿深部地应力分布规律及影响因素
  • 65
  • 作者

    郭德勇揣筱升张铁岗郭明生

  • 单位

    中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院中国平煤神马能源化工集团有限责任公司

  • 摘要
    为探讨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σH>σV>σh,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,地应力值为28.00~44.00 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。研究成果为矿井开拓、巷道布置及预防煤岩瓦斯动力灾害提供了科学依据。
  • 关键词

    地应力测量应力解除法构造物理数值模拟分布规律影响因素

  • 文章目录
    1 矿井构造特征
    2 矿井地应力实测
    2.1 测试原理
    2.2 测点布置
    2.3 测试流程
    2.4 测试结果
    3 矿井地应力分布规律
    3.1 地应力分布规律
    3.2 地应力场数值模拟
    3.2.1 数值计算模型
    3.2.2 模型边界条件
    3.2.3 回归反演分析
    3.2.4 模拟结果分析
    4 矿井地应力影响因素分析
    4.1 埋深
    4.2 岩性
    4.3 地质构造
    4.3.1 褶皱
    4.3.2 断层
    4.3.3 构造组合
    4.4 讨论
    5 结论
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