蔡世忠 王振剛 張朝武

摘 要：西細(xì)莊煤礦地應(yīng)力測量工作選取在1125軌道巷內(nèi)進(jìn)行應(yīng)力實測，分析研究1#煤頂板地應(yīng)力場狀態(tài)及對巷道掘進(jìn)開拓影響。采用鉆孔套芯應(yīng)力解除法進(jìn)行應(yīng)力測量，并對應(yīng)力解除數(shù)據(jù)、現(xiàn)場率定測試參數(shù)及其他有關(guān)資料進(jìn)行了計算和分析。

關(guān)鍵詞：地應(yīng)力 觀測 影響分析 措施

中圖分類號：TD325 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0144-02

地應(yīng)力研究是當(dāng)前國際上的一個前緣性課題，對礦山開采而言，地應(yīng)力是引起采礦工程圍巖、支護(hù)變形和破壞、產(chǎn)生礦井動力現(xiàn)象的根本作用力，在諸多影響采礦工程穩(wěn)定性的因素中，地應(yīng)力是最主要和最根本的因素之一，準(zhǔn)確的地應(yīng)力資料是確定工程巖體力學(xué)屬性，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析和計算、礦井動力現(xiàn)象區(qū)域預(yù)測，實現(xiàn)采礦決策和設(shè)計科學(xué)化的必要前提條件。

1 西細(xì)莊煤礦地應(yīng)力測點(diǎn)布置

根據(jù)西細(xì)莊煤礦1#煤開拓水平現(xiàn)有采掘和地質(zhì)條件，選擇在1125軌道巷2#躲避硐內(nèi)作為施工位置，地應(yīng)力測點(diǎn)布置參見圖1。

地應(yīng)力測點(diǎn)位于1125軌道巷頂板內(nèi)。根據(jù)地應(yīng)力實測時鉆孔巖心巖性觀察，巷道頂板上為1.5 m煤，較為破碎，其上依次為2 m泥巖和泥質(zhì)粉砂巖。地應(yīng)力傳感器即安裝在頂板老頂泥質(zhì)粉砂巖內(nèi)。地應(yīng)力測量導(dǎo)孔鉆孔以仰角20.5°，方位角75°施工，導(dǎo)孔的直徑為110 mm，鉆進(jìn)長度為9.8 m，地應(yīng)力傳感器安裝孔直徑38 mm，長度為0.5 m。應(yīng)力傳感器安裝深度10.1 m，測點(diǎn)埋深320 m。測點(diǎn)的安裝參見圖2。

2 西細(xì)莊煤礦1125軌道巷地應(yīng)力實測結(jié)果

巖體類型：灰色泥質(zhì)粉砂巖；埋深：320 m；方位：NE40°；傾角：20°；雙軸彈性模量：18.40 GPa；泊松比：0.24。如圖3所示

3 地應(yīng)力實測結(jié)果分析

經(jīng)過綜合分析可以看出西細(xì)莊煤礦1125軌道巷區(qū)域地應(yīng)力的主要特征如下。

（1）西細(xì)莊煤礦1125軌道巷區(qū)域地應(yīng)力場的第一主應(yīng)力б1為最大水平主應(yīng)力。地應(yīng)力分量第一主應(yīng)力б1量值最大，傾角為-12.6°，傾角較小，接近水平方向；方位角為82.7°，方向為近東西向。即第一主應(yīng)力б1應(yīng)該為最大水平主應(yīng)力。

（2）西細(xì)莊煤礦1125軌道巷地應(yīng)力場的第三主應(yīng)力б3為最小水平主應(yīng)力。根據(jù)西細(xì)莊煤礦地應(yīng)力測量結(jié)果，地應(yīng)力分量第三主應(yīng)力б3量值最小，傾角為8.2°，傾角較小，接近水平方向；方位角為171.6°，方向為近南北向。即第三主應(yīng)力б3為最小水平主應(yīng)力。

（3）中間主應(yīng)力б2的傾角較大，為75.4°，接近垂直方向，且與實測垂直應(yīng)力值бv接近。

（4）西細(xì)莊煤礦1125軌道巷地應(yīng)力場中最大水平主應(yīng)力б1與最小水平主應(yīng)力б3在方位上基本垂直。從地應(yīng)力測量結(jié)果中可以看出，第一主應(yīng)力б1與第三主應(yīng)力б3的方位差值88.9°，在方位上大致垂直。圖4可以更直觀的體現(xiàn)出來。

（5）影響西細(xì)莊煤礦1125軌道巷井下巷道穩(wěn)定性的首要因素是最大水平主應(yīng)力б1。從地應(yīng)力測量結(jié)果看，地應(yīng)力場各應(yīng)力分量呈現(xiàn)б1>б2>б3的特點(diǎn)，最大水平主應(yīng)力б1值在各應(yīng)力分量中最大，且最大主應(yīng)力與垂直應(yīng)力比值б1/бv為1.22，說明西細(xì)莊煤礦井田地應(yīng)力場中水平應(yīng)力占優(yōu)勢地位，水平應(yīng)力比垂直應(yīng)力對西細(xì)莊煤礦井田開拓的影響要大。

（6）地應(yīng)力場中的垂直應(yīng)力與按上覆巖層容重和埋深計算的垂直應(yīng)力理論值接近。1125軌道巷測點(diǎn)埋深為320 m，按照上覆巖層容重計算垂直應(yīng)力為8.00 MPa，其垂直應(yīng)力實測值為7.64，兩者較為接近。

（7）西細(xì)莊井田巷道受水平應(yīng)力方向性影響非常明顯。根據(jù)地應(yīng)力測量結(jié)果，最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力比值б1/б3為1.98，說明井田內(nèi)地應(yīng)力場對巷道掘進(jìn)影響具有明顯的方向性。在同一水平面的最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力之間差值越大，水平應(yīng)力對巷道頂?shù)装宸€(wěn)定性的影響越大。

4 結(jié)論

采用鉆孔套芯應(yīng)力解除法獲得了西細(xì)莊煤礦地應(yīng)力場的主要特征，通過地應(yīng)力的分布特征較好地解釋了西細(xì)莊煤礦巷道變形差異性的原因，測量結(jié)果為西細(xì)莊煤礦巷道變形機(jī)理和支護(hù)理論研究以及巷道布置提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 陳強(qiáng)，朱寶龍，胡厚田.巖石Kaiser效應(yīng)測定地應(yīng)力場的試驗研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2006.