巨野煤田龍固礦地應(yīng)力測(cè)量與分析.pdf

《巨野煤田龍固礦地應(yīng)力測(cè)量與分析.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、18能源技術(shù)與管理2011年第2期doi：10．3969／j．issn．1672-9943．2011．02．007巨野煤田忿固礦地應(yīng)力測(cè)量與分析馬杰，張治高，常金源，尚榮(1．中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州221008；2．山東新巨龍能源有限責(zé)任公司，山東巨野274918)[摘要]為了掌握巨野煤田龍固礦區(qū)地應(yīng)力狀態(tài)，采用套芯應(yīng)力解除法和室內(nèi)聲發(fā)射法(AE法)對(duì)山東巨野煤田龍固礦進(jìn)行了8個(gè)點(diǎn)的地應(yīng)力測(cè)量。通過(guò)實(shí)測(cè)與分析，對(duì)地應(yīng)力狀態(tài)隨深度的變化取得了一定規(guī)律性認(rèn)識(shí)。兩種測(cè)量方法相互印證，其結(jié)果顯示地應(yīng)力狀態(tài)變化

2、的一致性，證實(shí)地應(yīng)力場(chǎng)以水平構(gòu)造應(yīng)力為主，最大水平主應(yīng)力方向?yàn)榻蔽饕荒蠔|向。分析結(jié)果可指導(dǎo)深部巷道圍巖穩(wěn)定性分析、預(yù)測(cè)礦井動(dòng)力現(xiàn)象及支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)的確定。[關(guān)鍵詞]地應(yīng)力；聲發(fā)射法；套芯應(yīng)力解除法；巨野煤田龍固礦[中圖分類號(hào)]P623．3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1672_9943(2011)02-()0183該方向上的最大應(yīng)力，則很少有聲發(fā)射現(xiàn)象，當(dāng)加0引言載應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)所施加最大應(yīng)力后，才會(huì)產(chǎn)生地應(yīng)力狀態(tài)的研究不僅在地殼構(gòu)造動(dòng)力學(xué)有大量的聲發(fā)射。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，巖石同樣具有這種重要意義，在邊坡、隧道、井巷等

3、穩(wěn)定性分析，突水記憶最大應(yīng)力的能力。同時(shí)，諸多學(xué)者對(duì)影響巖石評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)也起到動(dòng)力控制作用[]。隨著各種地聲發(fā)射測(cè)量地應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)條件和影響因素做了一下巖石工程向縱深方向迅速發(fā)展，特別是煤礦，沖系列的研究m]，現(xiàn)已發(fā)展成一種比較實(shí)用的地應(yīng)擊地壓、巖爆、煤與瓦斯突出、突水等各種地質(zhì)動(dòng)力測(cè)量方法。力災(zāi)害日趨嚴(yán)重[引。因此，地應(yīng)力作為工程地質(zhì)條1．2試樣加工與實(shí)驗(yàn)裝置件，在工程設(shè)計(jì)、施工中發(fā)揮的作用也是不容小覷巖樣加工成50mmX25mmX25mm長(zhǎng)方體，的。深部井巷巖石力學(xué)行為發(fā)生轉(zhuǎn)變，在高地應(yīng)力試樣的平行度、垂直度、光滑度均

4、滿足力學(xué)試驗(yàn)規(guī)環(huán)境下，巖石的脆一延轉(zhuǎn)化特性、流變特性、強(qiáng)度程和聲發(fā)射測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)試樣要求。在試樣垂向特征、破壞特征與淺部不同]?，F(xiàn)地應(yīng)力測(cè)量常用上任意一側(cè)面中部涂上耦合劑，并用膠帶將聲發(fā)方法是水壓致裂和應(yīng)力解除法

5、6_7]，由于這兩種方射探頭固定在涂有耦合劑面的中間。法測(cè)量原理清晰、裝置完善，我國(guó)的大型工程多趨試驗(yàn)裝置有兩個(gè)系統(tǒng)組成，試驗(yàn)加載儀器和向于使用這兩種方法進(jìn)行地應(yīng)力實(shí)測(cè)。而聲發(fā)射聲發(fā)射的波形采集。試驗(yàn)加載儀器為MTS815電法測(cè)量地應(yīng)力由于其試驗(yàn)簡(jiǎn)單、工時(shí)短、經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)液伺服巖石試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)試樣進(jìn)行單軸加載，加

6、載已逐漸成為一種測(cè)量地應(yīng)力的實(shí)用方法。本文采速率控制為0．5MPa／s。聲發(fā)射的波形采集為用鉆孔套芯應(yīng)力解除法和室內(nèi)聲發(fā)射法對(duì)巨野煤AE21C聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)，傳感器靈敏度不低于田龍固礦進(jìn)行了8個(gè)點(diǎn)的地應(yīng)力測(cè)量，得到了地60dB，頻率為140kHz，前置放大器為40dB，門(mén)應(yīng)力狀態(tài)隨深度變化的一些規(guī)律性認(rèn)識(shí)：礦區(qū)應(yīng)檻為40dB。聲發(fā)射信號(hào)經(jīng)放大后被送至聲發(fā)射力場(chǎng)以水平構(gòu)造應(yīng)力為主，水平最大主應(yīng)力隨深儀進(jìn)行記錄和處理，聲發(fā)射儀可記錄和繪出振鈴度有遞增趨勢(shì)，其方向大致為近北西一南東方向。計(jì)數(shù)、能量計(jì)數(shù)隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)和曲線。

7、分析結(jié)果可指導(dǎo)深部巷道圍巖穩(wěn)定性分析、預(yù)測(cè)1．3測(cè)試結(jié)果礦井動(dòng)力現(xiàn)象及支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)的確定。AE法地應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)埋深分布在750～900m之間。在巷道中以一定仰角鉆進(jìn)圍巖頂板30m，1地應(yīng)力AE法測(cè)量取樣測(cè)試深度大于巷道跨度的2倍，所取巖芯試1．1測(cè)試原理樣處于原巖應(yīng)力區(qū)。取出的巖芯巖性中有硬質(zhì)砂室內(nèi)巖石AE法地應(yīng)力測(cè)量是基于Kaiser效巖，其符合試驗(yàn)的聲發(fā)射測(cè)試要求。在室內(nèi)將標(biāo)定應(yīng)原理，即材料在重復(fù)加載過(guò)程中，如果沒(méi)有超過(guò)的試樣采用聲發(fā)射法實(shí)測(cè)4個(gè)點(diǎn)夾角互為45。2011年第2期馬杰，等巨野煤田龍固礦地應(yīng)力測(cè)量與

8、分析19方向上的應(yīng)力值，再根據(jù)彈性力學(xué)公式換算得出重?fù)Q算得出。其主應(yīng)力值和方向如表1所示。水平方向主應(yīng)力值[“]。垂直應(yīng)力是根據(jù)松散層容表1AE法地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果一709m和一810m水平各施工兩個(gè)地應(yīng)力測(cè)量2地應(yīng)力套芯應(yīng)力解除法測(cè)量孔。其水平主應(yīng)力值和方向如表2所示。測(cè)試工序2．1測(cè)量原理如下：①打一直徑118mm的大孔，仰角為l5。一套芯應(yīng)力解除法的基本原理為，當(dāng)巖石從原20。，以便使孔內(nèi)的水流出?？咨畛^(guò)巷道寬度2巖應(yīng)力的巖體中取出后，由于巖石發(fā)生彈性膨脹倍以上，并用118mm合金鉆頭磨平孑L底。②用直變形，測(cè)量出

9、應(yīng)力解除后的三維膨脹變形，并通過(guò)徑118mm的錐形鉆頭打一喇叭口，其作用是?，F(xiàn)場(chǎng)彈模率定確定其彈性模量，再由線彈性力學(xué)證小孔與大孔同軸。③沿喇叭口鉆一直徑為38mm的線力學(xué)即可計(jì)算出應(yīng)力解除前的應(yīng)力狀態(tài)。小孔。打好后放水沖洗，保證小孔中沒(méi)有巖屑和其Ⅲ，2．2測(cè)量工序他雜物。④用一套專用裝置將測(cè)量探頭安裝到小OOO0舯龍固礦鉆孔套芯