千米深井地应力测量技术研究与分析.pdf

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1、千米深井地应力测量技术研究与分析IN,宜顺，张金松(安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001)摘要：为查明朱集西煤矿矿区地应力分布特点，并对以后的支护设计提供有力的参数，采用空心包体法测量朱集西典型巷道。结果表明：经过试验测量可得在朱集西矿区近乎垂直方向分布着中间主应力，而在近水平方向分布的是最大和最小主应力；测量得到高应力区的最大水平应力和垂直应力比值是1．55；同时根据理论估算深约950m的水平和垂直应力，通过比较发现理论数值小于现场实测数值．通过分析该处以水平构造力为主属于大地动力场一种。关键词：千米深井；地应力测量；数值分

2、析中图分类号：TU452文献标志码：A文章编号：1672—4011(2017)06—0183—02DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2017．06．095O前言在矿山开采过程中，地应力是引起围岩松动、支护结构破坏以及矿井发生动力现象的最主要原因之一。地应力对工程影响较为明显，因此，掌握地应力相关数据对分析深井岩性和岩体的稳定、矿山动力现象具有很大意义。为后期回采提供了科学化的理论依据。以前的矿山开采过程中对地应力的考虑并不是作为主要问题，但是由于经济发展的需要以及对能源的需要，各地区不同程度地在扩大采矿规模以及向

3、深部岩层发展，伴随着问题就是地应力影响日趋复杂，不得不对地应力影响进行考虑，防止在向深部发展过程中出现地下巷道围岩大变形、冲击地压等动力现象的出现，为了保证工程如期完工以及施工安全，对于那些千米深井以及采深较大的矿井，要结合当地具体地质情况以及相关实验支持掌握地应力数据，及时采取预防技术措施，同时给采矿施工人员合理地确定采场布局和回采顺序提供强有力的数据。皖北煤电集团朱集西煤矿开采深度大，属于千米深井，选取朱集西典型巷道进行地应力测量，得出数据为深井巷道地应力分布提供重要参数。1采用空心包体法三维应力测量装置和原理对澳大利亚CSIRO应

4、力计进行适应性改进而成的装置(详细情况见图1～2)，改装后的装置更加能适应于裂隙较多、性质不好的岩体，实际操作简单，而且测试完成效果好。改进后应力计将12个电阻应变片嵌入环氧树脂筒中。分别将4个电阻应变片组成的应变丛沿环氧树脂薄壁筒圆周相隔120。粘贴，然后为了使应变片达到更好效果再用环氧树脂粘结剂浇筑外层。主要技术参数与尺寸如下：内径30．5mm±0．1mm；外径34．5mm±0．1mm；总长度415mm；有效长度>200mm：应变片位置直径32．5mm-t-O．1mm；450应变花收稿日期：2017—03—13作者简介：r宜顺(19

5、95一)，男，安徽舒城人，在读本科生。基金项目：2015年度矿山地下工程教育部工程研究中心开放基金课题：千米深井巷道局部弱支护对围岩的影响及控制技术研究(2015KF05)；安徽省博士后基金：深井巷道围岩破裂演化规律及网壳锚喷支护机理研究(20168116)加入3组直角中，之间夹角为120。；弹模2600～3200MPa；泊松比0．4～0．42。l23456789101112131415注：1．安装杆；2．定向器导线；3．定向器；4．读数电缆；5．定向销；6．密封圈；7．环氧树脂筒；8．空腔；内装粘胶剂；9．固定销；10．定力计与孔壁之

6、间的空隙；11．柱塞；12．岩石钻孔；13．出胶孔；14．密封圈；15．导向头；16．应变花图1应力计结构图A图2应变花分布示意图实现地应力扰动、开展实测最通用办法是应力解除技术。现在结合数据研究实际应力解除采用的是空心包体类环氧树脂三轴应变法，解除过程简述如下。将包含应力计的岩石通过套芯技术取芯，把它和周围岩体产生的应力场分开，这就是钻孔应力解除技术。通过观测数据所得的应变和位移建立数学方程和力学模型，最后得到三个主应力大小和方向以及地应力的多个分量。2地应力测量及分析2．1测点布置情况对测量地区的要求一般包括以下几个方面。1)为了根

7、据局部了解总体情况，要合理选择构造地位具有代表性。2)实验测断区岩性单一完整。3)同时测区要避开那些不良构造，应该使周围构造一致。4)同时实验在布置测孔时应置于开挖硐室跨度的2．5倍以上或者巷道以内，保证测点位于没有受开挖影响的原岩区。但是有时综合考虑，选择跨度小的巷道完成实验。5)考虑综合效益，巷道施工等因素地应力测量一般选在巷道附近。综合考虑之后，本次测试地点在项目的一个回风巷。这一地区适合施工而且地质条件稳定，选择测点合理，最后分析测量比较成功。(判断测量成功标准：取芯之后实物完整情况，以及层理、节理的发育程度，岩石与传感器之间粘

8、接是否紧密、测孔半径是不是达到标准要求)。测点选择如表1所示。·】83·V01．43，No．6于I。J遣材第43卷第6期June．2017SichuanB仇ild赢Mme污以s2017年6其表1地应力测量钻