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1、第16卷 第3期岩石力学与工程学报Vol.16No.319971997年6月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering16(1997),233～239梅山铁矿地应力测量结果及其分析蔡美峰 乔 兰 于 波 何怀锋(北京科技大学资源工程学院 北京 100083)提要 梅山铁矿地应力测量采用应力解除法和改进型空心包体应力计,测量获得矿区3个水平8个测点的三维地应力大小和方向,并通过统计分析得出矿区地应力场分布的基本规律。实测结果与依据构造线推测的矿区构造应力
2、场状态基本一致。关键词 梅山铁矿,地应力测量,结果分析1 前言梅山铁矿位于南京市西南郊,是目前我国江南地区储量和产量最大的一座大型地下铁矿山。该矿1966年开始建矿,1986年投产。矿体全部为盲矿体,顶板标高-34～-327m,底板标高-169～-524m。探明地质储量3.34亿吨。一期工程开拓标高-198m,采用无底柱分段崩落法进行矿石回采。一期生产的同时,平行进行二期工程-330m水平的开拓。1990年末,-330m水平的环形脉外运输巷道及主副井石门主体工程贯通。-330m水平贯通后,发现新
3、开巷道的稳定性状态较差,地质显现非常突出。为了保证二期工程的顺利进行和按时投产,北京科技大学矿业研究所和梅山铁矿合作进行了“梅山铁矿深部地压显现及控制”的专题研究。其中,矿区地应力测量是该专题研究的主要内容之一。2 测量方法和测点布置2.1 测量方法矿区地应力场测量采用应力解除法,并使用改进型空心包体应变计作为测量探头。为了提高地应力测量结果的精度,在现场测量和结果计算、分析过程中,还采用了新的温度影响修正技术、自动应变测量和记录系统,用双迭代法求解测点K系统、岩石弹性模量、泊松比和地应力的新方
4、法。对有关方法的详细介绍见参考文献[1,2]。2.2 测点布置矿区地应力测量在三个水平进行,共测8个点,其中-330m水平4个测点,-198m水平3个测点,-400m水平1个测点,各测点相距均在100m以上。钻孔深度和巷道宽1995年9月27日收到初稿,1995年12月12日收到修改稿。·234·岩石力学与工程学报1997年度之比,平均为3～4倍。同时,测点所在巷道距其他开挖工程均在50m以上,这就保证了测点是在未受开挖扰动的原岩应力区内。各测点具体位置和岩性描述见表1。表1 各测点位置和岩性基
5、本情况Table1Positionandrockconditionat8measuringpoints测点号中段深度öm位置岩性描述1-330342付井水仓高岭土化安山岩2-330360西南风井水仓高岭土化绿泥石化安山岩3-330350东南风井黑云母安山岩(中斑结构)4-330350轨道衡巷道北部辉石安山岩5-198210东28井通道辉石闪长玢岩6-198218西28井通道凝灰角砾岩7-198210副井措施巷高岭土化安山岩8-400418粉矿井石门辉石安山岩3 测量结果3.1 应力解除试验结果应
6、力解除试验结果以应力解除曲线(即各应变片的应变值随应力解除深度变化曲线)的形式给出。应力解除曲线对检查各应变片的工作状态,并且确定所测应变是否受到除应力解除外的其它因素的影响,是非常有帮助的。如果各应变片工作状态正常,岩石条件良好,应力解除曲线应呈现有规律的、可预测的形状。图1是实测获得的4组应力解除曲线(限于篇幅其它4组未在此给出)。从图中可以看出,在套孔应力解除过程中,恢复应变随进尺深度的变化基本同步。最大的应变值发生在套孔钻头通过测量断面附近的时候。当套孔深度超过测量断面一定距离后,应变值
7、逐渐稳定下来,曲线趋于稳定。这最终的稳定应变值将作为计算地应力的原始数据。3.2 套孔岩芯围压率标定试验结果###在8个套孔岩芯中,有5个作了围压试验。3,5,7钻孔的套孔岩芯由于在应力解除过程中或在应力解除完成后取出时断裂,达不到围压试验要求的长度(须超过圆筒油压缸的橡皮套长度),故未能进行围压试验。为获得这些测点岩石的弹性模量和泊松比值,从现场取回与套孔岩芯相邻的那一段钻孔岩芯,加工成试样后,进行单轴压缩试验,以测得岩石的弹模和泊松比值。各测点岩石弹模和泊松比计算结果见表2。3.3 套孔岩芯
8、的温度标定试验结果试验时将套孔岩芯置于一个可调温的恒温箱中,每4小时将温度调高5°C。记录每一第16卷 第3期蔡美峰等:梅山铁矿地应力测量结果及其分析·235·(a)1##测点 (b)2测点##(c)7测点 (d)8测点图1 实测应力解除曲线Fig.1Typicalstressreliefcurves表2 各测点岩石弹性模量、泊松比和K系数值Table2TheparametersofE,MandKfor8measuringpoints测点号12
