《地质力学测试》word版

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1、地质力学测试方案2011年3月煤矿急倾斜煤层——地应力学测试方案1前言1.1地质力学的基础地位巷道围岩是一个极其复杂的地质体。与其它工程材料相比，它具有两大特点：其一是岩体内部含有各种各样的不连续面，如节理、裂隙等，这些不连续面的存在显著改变了岩体的强度特征和变形特征，致使岩块与岩体的强度相差悬殊；其二是岩体含有内应力，地应力场的大小和方向都显著影响着围岩的变形和破坏。因此，一切与围岩有关的工作，如巷道布置、巷道支护设计，特别是锚杆支护设计，都离不开对围岩地质力学特征的充分了解。地应力是引起采矿及其他各种地下工程变形和破坏的根本作用力。巷道围岩变形和破坏取决于地应力、围岩性质及支护方式。地应力

2、的大小和方向对巷道围岩稳定影响极大。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，实现地下工程开挖设计科学化的必要前提。支护设计是锚杆支护中的一项关键技术，对充分发挥锚杆支护的优越性和保证巷道的安全具有十分重要的意义。如果支护形式和参数选择不合理，就会造成两个极端：其一是支护强度太高，不仅浪费支护材料，而且影响掘进速度；其二是支护强度不够，不能有效控制围岩变形，出现冒顶事故。为了对采矿工程进行科学合理的开挖设计和施工，就必须对影响工程稳定性的各种因素进行充分调查。在诸多的影响岩体开挖工程稳定性的因素中，地应力状态是最重要最根本的因素之一。近几年来，随着煤巷锚杆支护技术的迅速发展，作为该

3、技术中的关键内容之一，巷道围岩地质力学测试也逐步得到重视，测试结果应用于支护设计，显著提高了支护设计的合理性和可靠性。锚杆支护有多种设计方法，目前，动态信息设计法得到广泛认可与应用。动态信息法具有两大特点：其一，设计不是一次完成的，而是一个动态过程；其二，设计充分利用每个过程中提供的信息，实时进行信息收集、信息分析与信息反馈。该设计方法包括五部分：巷道围岩地质力学评估、初始设计、井下监测、信息反馈与修正设计。10地质力学测试方案2011年3月其中，巷道围岩地质力学测试与评估是锚杆支护设计的必要基础，包括：①巷道围岩岩性和强度。包括煤层厚度、倾角、抗压强度；顶底板岩层分布，强度；②地质构造和围岩

4、结构。巷道周围比较大的地质构造，如断层、褶曲等的分布，对巷道的影响程度。巷道围岩中不连续面的分布状况，如分层厚度和节理裂隙间距的大小，不连续面的力学特性等；③地应力。包括垂直主应力和两个水平主应力，其中最大水平主应力的方向和大小对锚杆支护设计尤为重要；④环境影响。水文地质条件，涌水量，水对围岩强度的影响，瓦斯涌出量，岩石风化性质等；⑤采动影响。巷道与采掘工作面、采空区的空间位置关系，层间距大小及煤柱尺寸；巷道掘进与采动影响的时间关系（采前掘进、采动过程中掘进、采动稳定后掘进）；采动次数，一次采动影响、二次或多次采动影响等。2地质力学测试内容项目涉及到地质力学测试内容，在…..煤矿，共进行2个测

5、站的测试工作。具体的测试内容包括地应力测量、煤岩体强度测量以及煤岩体结构观察。见表1。表1神新公司大洪沟煤矿地质力学测试内容测试内容测试仪器测点数量地应力测量SYY-56型水压致裂地应力测量仪2个测点煤岩体强度测试BHS-56型围岩强度测定装置4个测点煤岩体结构观察KDVJ-400型矿用电子窥视仪2个测点3地质力学测试方法煤岩体地质力学参数测试可分为实验室测试与现场测试。实验室试验的岩块已经脱离岩体，在进行试验时很难比较准确地模拟和反映煤岩体在井下的实际状态，如应力环境、结构面分布，以及其它井下环境影响因素。因此，实验室岩石力学数据往往与井下煤岩体的实际情况出入很大。现场测试在井下煤岩体中进行

6、，在实际的井下环境中测试，测试数据更接近实际。目前，原岩应力只能通过现场测试获得，煤岩体变形与强度、结构面分布也可通过采用有效的测试仪器获得。现场测试有着实验室无法比拟的优点，在煤岩体地质力学测试中占十分重要的地位。10地质力学测试方案2011年3月3.1地应力测试地应力测试的主要方法有：应力恢复法、应力解除法、水压致裂法、地球物理法以及地质测绘法，见图2。目前现场井下只有应力解除法与水压致裂法是可行的，其它集中只能作为辅助方法。与应力解除法，水压致裂法有以下优点：(1)能测量较深处的绝对应力状态；(2)它是最直接的测量方法，无需了解和测定岩石的弹性模量，甚至连岩石的抗张强度也可以用水压曲线求

7、出，最小主应力值完全与岩石力学参数无关；(3)与套芯应力解除法相比，水压致裂测量应力的空间范围较大，受局部因素的影响较小；(4)不需要套芯工序，可利用其它工程的勘探孔进行压裂；(5)井下测量速度快，成功率较高。神新公司大洪沟煤矿的井下地应力测量方法采用水压致裂法。因此，该项目地质力学测试中地应力测量采用水压致裂法。3.1.1水压致裂测量原理图1水压致裂原理图水压致裂应力测量就平面应力测量而言，它的