2007.10金川矿区应力场和岩石力学研究

《2007.10金川矿区应力场和岩石力学研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、金川矿区应力场和岩石力学研究—金川矿区应力场总结报告（摘要）中国地质科学院地质力学研究所金川集团有限公司镍钴研究院矿山分院北京大学地球与空间科学学院金川集团有限公司二矿区金川集团有限公司三矿区二○○七年十二月目录第一章概况第一章金川矿区以往有关研究成果调研总结第二章二矿区深部和F17以东三矿区现今应力测量第三章二矿区深部应力和变形监测研究第四章金川二矿区多中段采场应力场及矿柱稳定性数值模拟研究第五章二矿区深部工程稳定性分析第六章结语附件∶二矿区地表裂缝深部扩展的探测第三章二矿区深部和F17以东三矿区现今应力测量第一节二矿区现状二矿区从1996年开始的1150中段以

2、下水平的开采，形成了两个中段同时开采的局面，产生了水平矿柱和垂直矿柱，经过十年来的开采，水平矿柱越来越薄，且垂直矿柱的高度不断增加。近年来，随着1150m中段的水平矿柱逐渐变薄，采场地压活动日趋剧烈，采场巷道变形加剧，尤其是在2000年地表发现变形和裂缝，更加引起人们关注。而矿区目前采用的无矿柱大面及连续开采方案，应用于深部工程，这不仅在国内没有实践，而且国外也无先例，是一个世界性难题。在众多影响地下工程稳定性的因素中，地应力环境是决定性的基本因素。对于深部应力状态的研究以及应力环境与地下工程的关系的探讨又是解决其它问题的出发点。根据现场施工条件，在二矿区深部及其

3、紧邻的三矿区深部有关部位开展地应力实测工作，取得应力实测资料，从而研究应力作用特征和分布规律，建立矿区深部应力作用的平台；并与以前相对浅部的地应力状态对比，分析其相同点与新的变化，使我们对于二矿区的整体地应力环境有一个较完整的认识，从而指导地下矿山的建设与生产。第二节应力测量方法简介现场应力测量的方法主要有压磁应力解除法、空芯包体应力解除法、水压致裂法。通常在矿山和巷道中采用空芯包体应力解除法，它的优点是测量精度适中，对一般的工程可满足需要，使用方便，安装操作较简便，效率高，可在单孔中测量三维应力状态。空芯包体应变计的突出优点是应变计和孔壁在相当大的一个面积上胶结

4、在一起，因此胶结质量较好，而且胶结剂还可注入应变计周围岩体中的裂隙、缺陷，使岩石整体化，因而较易得到完整的套孔岩芯。且有较好的防水性能。目前空芯包体应力解除法已成为广泛采用的一种地应力测量方法。本次测量采用空芯包体应力解除法。3.2.1.应力计的结构应力计是由嵌入环氧树脂筒中的12个电阻应变片组成。将三组应变花(每组应变花有4个应变片)沿环氧树脂筒圆周相隔120º粘贴(图3.1)。应力计有一个环氧树脂浇注的外层，它使电阻应变片嵌在筒壁内，其外层厚度约为0.5mm(图3.2)。图3.1应变花位置分布图(A、B、C为三组应变片)环氧树脂圆筒有一个足够大的内腔，用来装粘

5、结剂，另有1个柱塞。使用时，将圆筒内腔装满粘结剂，然后将柱塞插入内腔约40mm深处，用铝丝将其固定。柱塞的另一端有一导向定位棒，以使应力计顺利安装在所需要的位置上。将应力计送入钻孔中预定位置后，用力推动安装杆，可使铝丝切断，继续推进可使粘结剂经柱塞小孔流出，进入应力计和钻孔孔壁之间的间隙里。经过一定的时间，粘结剂完全固化后，即可进行套芯解除。应力计的外径为35．5mm，工作长度为150mm，可安装在直径为36～38mm的小钻孔中。应力计绝缘度高，防水性能好。图3.2KX-81型空心包体三轴应力计结构示意图3.2.2.应力计的制造环氧树脂圆筒是用模具浇注的。将环氧树

6、脂加上适当的充填料之后，搅拌均匀，用真空泵抽出环氧树脂中的气泡，然后加入适量的固化剂，均匀搅拌后灌入模具，送入恒温箱加温到一定温度，再保温适当时间，以完成环氧树脂的固化作用和保证其机械性能，然后起模，即可得到合格的圆筒。将应变花粘贴在圆筒表面，然后再浇注外层，使应力计具有较高的绝缘度。柱塞和其它部件也以同样的方法浇注而成。3.2.3.现场地应力测量现场地应力测量步骤如图3.3所示。在测点上钻一直径为Ф130mm的水平钻孔到预定深度，钻孔稍上倾，以便岩粉和水容易排出，通常钻孔上倾大约为2～5º。然后打一喇叭口，以便导正。再打Ф36mm的测量小孔。小孔打好后，用水冲洗

7、干净，再用酒精或丙酮擦洗，最后安装应力计。在安装应力计之前做好必要的准备工作，包括粘结剂的配制，钻孔深度的计算，安装深度的控制等。准备工作就绪后，将粘结剂注入应力计的内腔中，固定好柱塞，用带有定向器(其定向精度为±1º)的安装杆细心地将应力计送到预定位置，推断固定梢铝丝，将粘结剂从应力计内腔挤出进入应力计与小孔的间隔中，等到粘结剂固化后，由定向器记下应力计在测孔中安装的角度（即A组应度花与垂直向的夹角），采集器读取各应变片的初始读数。然后用Ф130mm口径同心钻进解除，在套芯解除之前，先冲水，这时应变片读数会有所变化，待读数稳定后再钻进解除。为判断应力计工作状态和

8、测量的可靠