地应力测量技术在煤矿开采中的应用

发布时间：2017-06-20 02:04

  本文关键词：地应力测量技术在煤矿开采中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地应力是引起采矿及其他各种地下或露天岩土开挖工程变形和破坏的根本作用力，其大小和方向对巷道围岩稳定性影响较大。因此，地应力测量是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现岩土工程开挖设计和决策科学化的必要前提。 地应力主要由自重应力与构造应力组成。为了研究地应力分布规律，，一方面采用理论分析方法建立多种地应力分析模型，为预测和估算地壳中的应力提供了理论手段；另一方面，基于大量地应力实测数据，研究了不同区域地应力分布特征、地应力随埋深变化的规律、主应力之间的关系，以及影响地应力分布的主要因素。 本文在进行了大量的学习和分析基础上，较为详细地分析了测量地应力的各种测量方法，并对各种测量方法的优缺点进行了总结和对比。重点是对于测量中常用的两种方法，钻孔应力解除法和水压致裂法的测量原理以及测量方法进行了详细的分析研究。水压致裂法地应力测量能够测量较深部的原岩应力，测试方法简便易行，比较适合用于煤矿地应力测量。 同时，文中采用数值模拟方法初步研究了地应力对巷道围岩变形和破坏的影响。分别模·拟水平应力和垂直应力对巷道围岩稳定性的影响，然后模拟了当最大主应力和巷道轴向夹角不同时，对巷道围岩稳定性的影响。并对模拟结果进行了详细分析，得出了水平应力对巷道顶底板，垂直应力对两帮围岩变形和破坏影响；以及当最大主应力与巷道轴向夹角为0°时，即最大主应力与巷道轴向平行时，巷道围岩变形量较小等规律。最后，根据潞安矿区、深部（新汶）矿区的地应力测量的结果和对地应力的情况表明，获得地应力分布规律对矿山设计及开采活动有极大帮助。
【关键词】：地应力测量 应力解除法 空心包体应变计 水压致裂法 数值模拟
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD175
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 选题的背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 研究内容方法与技术路线14-16
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 研究方法14-15
• 1.3.3 技术路线15-16
• 2 岩体中的地应力16-28
• 2.1 地应力的成因16-19
• 2.1.1 大陆板块边界受压引起的应力场16-17
• 2.1.2 地幔热对流引起的应力场17
• 2.1.3 地心引力引起的应力场17
• 2.1.4 岩浆侵入引起的应力场17-18
• 2.1.5 地温梯度引起的应力场18
• 2.1.6 地表剥蚀产生的应力场18-19
• 2.2 地应力测量分类19-23
• 2.2.1 直接测量法20-21
• 2.2.2 间接测量法21-23
• 2.3 地应力测量方法总结23-25
• 2.4 地应力测量方法对比25-28
• 3 钻孔应力解除法测量原理与方法28-36
• 3.1 空心包体应变计的研制29-31
• 3.1.1 空心包体应变计的制作过程29-31
• 3.1.2 空心包体应变计的工作原理31
• 3.1.3 空心包体应力解除法测试系统的组成31
• 3.2 空心包体现场地应力实测应用31-34
• 3.2.1 测量地点的选择原则31-32
• 3.2.2 套芯应力解除的测量步骤32-34
• 3.3 钻孔应力解除法测量的有关计算34-36
• 4 水压致裂法36-53
• 4.1 水压致裂法的发展史36-37
• 4.2 水压致裂法的原理37
• 4.3 水压致裂法测量方法37-43
• 4.3.1 经典水压致裂法38-42
• 4.3.2 套管水压致裂法42-43
• 4.3.3 原生裂隙水压致裂试验法(HTPF)43
• 4.4 水压致裂法的优点与缺点43
• 4.5 水压致裂法测量步骤43-44
• 4.6 三维水压致裂法44-53
• 4.6.1 多孔交汇三维水压致裂法45-48
• 4.6.2 原生裂隙三维水压致裂法（HTPF）48-50
• 4.6.3 原生裂隙重张试验与经典压裂试验相结合50-53
• 5 地应力对巷道围岩变形与破坏影响的数值模拟分析53-69
• 5.1 FLAC3D简介53
• 5.2 垂直应力与水平应力对围岩变形与破坏影响53-60
• 5.2.1 垂直应力对围岩变形与破坏影响54-58
• 5.2.2 水平应力对围岩变形与破坏影响58-60
• 5.3 最大主应力对围岩变形与破坏影响60-69
• 5.3.1 无构造情况下地应力场的模拟60-62
• 5.3.2 最大主应力对围岩变形与破坏影响62-69
• 6 地应力测量技术在矿区的应用69-77
• 6.1 潞安矿区地应力测量与分析69-72
• 6.1.1 潞安矿区地理与地质简况69
• 6.1.2 潞安矿区地应力测量结果69-71
• 6.1.3 潞安矿区地应力测量结果分析71-72
• 6.2 深部（新汶）矿区地应力的测量与分析72-77
• 6.2.1 新汶矿区简介73
• 6.2.2 新汶矿区水压致裂地应力测量结果73-74
• 6.2.3 新汶矿区地应力测量结果分析74-77
• 结论77-78
• 参考文献78-81
• 在学研究成果81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘允芳,刘元坤;水压致裂法三维地应力测量方法的研究[J];地壳形变与地震;1999年03期

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3 刘允芳,刘元坤;水压致裂法地应力测量若干问题的探讨[J];地震研究;1999年03期

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10 康红普;林健;张晓;;深部矿井地应力测量方法研究与应用[J];岩石力学与工程学报;2007年05期

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1 高峰;地应力分布规律及其对巷道围岩稳定性影响研究[D];中国矿业大学;2009年

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本文编号：464282