劉橋一礦地應(yīng)力現(xiàn)場實測及反演分析

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1、劉橋一礦地應(yīng)力現(xiàn)場實測及反演分析摘要:為了分析劉橋一礦深部水平的地應(yīng)力分布情況,采用套孔應(yīng)力解除法和改進型空心包體應(yīng)變計測量技術(shù),對劉橋一礦6采區(qū)地應(yīng)力進行了現(xiàn)場測試。在測試結(jié)果的基礎(chǔ)上,運用FLAC3D計算軟件對該區(qū)域的應(yīng)力場進行了反演計算,最后綜合二者結(jié)果得出了該區(qū)域的地應(yīng)力分布規(guī)律。為該采區(qū)的巷道布置和巷道支護提供了有益的參考依據(jù)。　　關(guān)鍵詞:地應(yīng)力;測試;應(yīng)力解除法;FLAC3D　　:TD311:A　　:1672-1098(2010)03-0001-05　　　　　　基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(51004004.508040

2、03);教育部新世紀優(yōu)秀人才資助項目(NCET-08-0819);霍英東教育基金資助項目(121050);安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)資助項目(KJ2010A081);淮南市科技資助項目(2009A05015.2009A05014)　　簡介:王向前(1981-),安徽臨泉人,講師,在讀博士,主要從事采礦工程及其計算機應(yīng)用方面的研究。　　In-situStressTestinLiuqiaoNo.1CoalMineandItsReverseCalculationAnalysisbyFLAC3D　　anagement,AnhuiUniversityo

3、fScienceandTechnology,HuainanAnhui232001,China;2.HefeiDesignResearchInstituteforCoalIndustry,HefeiAnhui230041,China)　　Abstract:InordertoanalyzedistributionofstratastressindeeperlevelofLiuqiaoNo.1CoalMine,in-situstressistestedbymethodofstressreliefinNo.6Panelofthecoalmine.Ont

4、hebasisofin-situtest,stressfieldofthepaneltestandputation,thecharacteristicsofstratastressdistribution,西接河南省永復(fù)礦區(qū)。井田南北長7km,東西寬1.5～2km,面積4.26km2。劉橋一礦設(shè)計生產(chǎn)能力60萬噸/年,現(xiàn)礦井生產(chǎn)能力達到140萬噸/年。礦井一水平-330米,二水平南翼-400米,北翼-540米至-700米,主采二迭系下石盒子組的4煤層和山西組的6煤層。隨著開采深度不斷延深,劉橋一礦所遇到的巖體條件也越來越復(fù)雜。為了更合理選擇巷道

5、布置方式及支護參數(shù),在二水平南翼的6采區(qū)進行地應(yīng)力現(xiàn)場實測試驗(地質(zhì)綜合柱狀圖見如1)。　　1地應(yīng)力測量　　采用目前國內(nèi)外普遍采用的套孔應(yīng)力解除法[3]和改進型空心包體應(yīng)變計測量技術(shù)。通過地應(yīng)力場分析,將點應(yīng)力轉(zhuǎn)化為場應(yīng)力。為研究地下采礦活動對圍巖應(yīng)力分布規(guī)律的影響奠定堅實的基礎(chǔ)。在測量過程中采用完全溫度補償技術(shù),應(yīng)變計采用電阻應(yīng)變計作為敏感組件,并根據(jù)惠斯通電橋原理,將應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化再轉(zhuǎn)化成電壓變化測量并記錄下來,自動數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)等一系列新技術(shù),有效地保證了測量結(jié)果的可靠度和精度。　　圖16采區(qū)地質(zhì)綜合柱狀圖　　1.1試驗步驟

6、　　1.1.1測點選擇　　合理布置測點位置,對保證所測應(yīng)力能夠較準確地從空間上反映整個礦區(qū)的地應(yīng)力分布規(guī)律,具有十分重要的意義,測點選擇應(yīng)遵循下列原則:　　(1)地層具代表性的區(qū)域;　　(2)完整或盡量完整的巖體內(nèi),節(jié)理裂隙不發(fā)育或膠結(jié)較好。在構(gòu)造部位的選擇上,除特殊要求外,一般要遠離斷層,避開巖石破碎帶、斷裂發(fā)育帶;　　(3)遠離或盡量遠離較大開挖體,如大的采空區(qū),大硐室等;　　(4)避開巷道和采場的彎、叉、拐、頂部等應(yīng)力集中區(qū),保證應(yīng)力測點必須位于原巖應(yīng)力區(qū),即應(yīng)力狀態(tài)未受工程擾動的地區(qū);　　根據(jù)上述原則,并結(jié)合工程的實際情況,在

7、6采區(qū)進風(fēng)下山標高-360m處選擇了一鉆機窩內(nèi)作為測試地點,這樣一方面可以減少對生產(chǎn)的影響,保證生產(chǎn)的安全有序進行,另一方面,此處的位于采區(qū)的邊緣,所測參數(shù)對于工程的應(yīng)用價值較高。　　1.1.2現(xiàn)場應(yīng)力解除法測量　　應(yīng)力解除法測量分為5個步驟(見圖2)。　　圖2地應(yīng)力測量示意圖　　(1)鉆大孔用直徑為130～150mm鉆頭在所測巷道壁上垂直巖體表面打130～150mm的水平鉆孔,深度一般為巷道跨度的3～5倍,以保證應(yīng)變計安裝位置位于原巖應(yīng)力區(qū)。具體解除位置由鉆孔巖芯的情況決定,鉆孔稍向上傾斜(約3～5度)以便排水并易于清洗鉆孔。　　(2)

8、鉆錐形孔用平鉆頭將孔底磨平,并用錐形鉆頭打出喇叭口。以利于下一步鉆同心小孔、清洗鉆孔和探頭順利進入小孔。　　(3)鉆小孔從孔底打直徑為