巨野煤田龙固矿地应力测量与分析.pdf

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1、18能源技术与管理2011年第2期doi：10．3969／j．issn．1672-9943．2011．02．007巨野煤田忿固矿地应力测量与分析马杰，张治高，常金源，尚荣(1．中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221008；2．山东新巨龙能源有限责任公司，山东巨野274918)[摘要]为了掌握巨野煤田龙固矿区地应力状态，采用套芯应力解除法和室内声发射法(AE法)对山东巨野煤田龙固矿进行了8个点的地应力测量。通过实测与分析，对地应力状态随深度的变化取得了一定规律性认识。两种测量方法相互印证，其结果显示地应力状态变化

2、的一致性，证实地应力场以水平构造应力为主，最大水平主应力方向为近北西一南东向。分析结果可指导深部巷道围岩稳定性分析、预测矿井动力现象及支护形式、支护参数的确定。[关键词]地应力；声发射法；套芯应力解除法；巨野煤田龙固矿[中图分类号]P623．3[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2011)02-()0183该方向上的最大应力，则很少有声发射现象，当加0引言载应力达到或超过所施加最大应力后，才会产生地应力状态的研究不仅在地壳构造动力学有大量的声发射。通过试验发现，岩石同样具有这种重要意义，在边坡、隧道、井巷等

3、稳定性分析，突水记忆最大应力的能力。同时，诸多学者对影响岩石评价与预测也起到动力控制作用[]。随着各种地声发射测量地应力的实验条件和影响因素做了一下岩石工程向纵深方向迅速发展，特别是煤矿，冲系列的研究m]，现已发展成一种比较实用的地应击地压、岩爆、煤与瓦斯突出、突水等各种地质动力测量方法。力灾害日趋严重[引。因此，地应力作为工程地质条1．2试样加工与实验装置件，在工程设计、施工中发挥的作用也是不容小觑岩样加工成50mmX25mmX25mm长方体，的。深部井巷岩石力学行为发生转变，在高地应力试样的平行度、垂直度、光滑度均

4、满足力学试验规环境下，岩石的脆一延转化特性、流变特性、强度程和声发射测试技术标准试样要求。在试样垂向特征、破坏特征与浅部不同]。现地应力测量常用上任意一侧面中部涂上耦合剂，并用胶带将声发方法是水压致裂和应力解除法

5、6_7]，由于这两种方射探头固定在涂有耦合剂面的中间。法测量原理清晰、装置完善，我国的大型工程多趋试验装置有两个系统组成，试验加载仪器和向于使用这两种方法进行地应力实测。而声发射声发射的波形采集。试验加载仪器为MTS815电法测量地应力由于其试验简单、工时短、经济，现液伺服岩石试验系统，对试样进行单轴加载，加

6、载已逐渐成为一种测量地应力的实用方法。本文采速率控制为0．5MPa／s。声发射的波形采集为用钻孔套芯应力解除法和室内声发射法对巨野煤AE21C声发射检测系统，传感器灵敏度不低于田龙固矿进行了8个点的地应力测量，得到了地60dB，频率为140kHz，前置放大器为40dB，门应力状态随深度变化的一些规律性认识：矿区应槛为40dB。声发射信号经放大后被送至声发射力场以水平构造应力为主，水平最大主应力随深仪进行记录和处理，声发射仪可记录和绘出振铃度有递增趋势，其方向大致为近北西一南东方向。计数、能量计数随时间变化的数据和曲线。

7、分析结果可指导深部巷道围岩稳定性分析、预测1．3测试结果矿井动力现象及支护形式、支护参数的确定。AE法地应力测量点埋深分布在750～900m之间。在巷道中以一定仰角钻进围岩顶板30m，1地应力AE法测量取样测试深度大于巷道跨度的2倍，所取岩芯试1．1测试原理样处于原岩应力区。取出的岩芯岩性中有硬质砂室内岩石AE法地应力测量是基于Kaiser效岩，其符合试验的声发射测试要求。在室内将标定应原理，即材料在重复加载过程中，如果没有超过的试样采用声发射法实测4个点夹角互为45。2011年第2期马杰，等巨野煤田龙固矿地应力测量与

8、分析19方向上的应力值，再根据弹性力学公式换算得出重换算得出。其主应力值和方向如表1所示。水平方向主应力值[“]。垂直应力是根据松散层容表1AE法地应力测量结果一709m和一810m水平各施工两个地应力测量2地应力套芯应力解除法测量孔。其水平主应力值和方向如表2所示。测试工序2．1测量原理如下：①打一直径118mm的大孔，仰角为l5。一套芯应力解除法的基本原理为，当岩石从原20。，以便使孔内的水流出。孔深超过巷道宽度2岩应力的岩体中取出后，由于岩石发生弹性膨胀倍以上，并用118mm合金钻头磨平孑L底。②用直变形，测量出

9、应力解除后的三维膨胀变形，并通过径118mm的锥形钻头打一喇叭口，其作用是保现场弹模率定确定其弹性模量，再由线弹性力学证小孔与大孔同轴。③沿喇叭口钻一直径为38mm的线力学即可计算出应力解除前的应力状态。小孔。打好后放水冲洗，保证小孔中没有岩屑和其Ⅲ，2．2测量工序他杂物。④用一套专用装置将测量探头安装到小OOO0舯龙固矿钻孔套芯