大同矿区地应力测量及其与地质构造的关系_李长洪VIP专享VIP免费

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net大同矿区地应力测量及其与地质构造的关系李长洪1,2)张吉良1,2)蔡美峰1,2)董鹏2)关金龙2)张永2)1)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京1000832)北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083摘要为了研究大同矿区在煤炭开采过程中煤和瓦斯突出形成的冲击地压、采矿工程围岩破坏等动力灾害的形成原因及其防治对策,采用改进型CSIRO空心包体应变计,对大同矿区进行了四个测点的应力解除测量实验以及室内温度标定和围压率定实验.根据实验结果,利用地应力计算机程序优化求解出每个测点地应力张量,再结合矿区地质构造分析地应力与矿区地质构造的关系.通过研究,获得了大同矿区的地应力分布规律及其与地质构造的关系.关键词大同矿区;地应力;地质构造;构造应力;地应力测量分类号TU458;TD325Measurementofin2situstressandrelationshipbetweenthestressandgeologicstructureinDatongminingarea,ChinaLIChanghong1,2),ZHANGJiliang1,2),CAIMaifeng1,2),DONGPeng2),GUANJinlong2),ZHANGYong2)1)KeyLaboratoryoftheMinistryofEducationofChinaforHigh2EfficientMiningandSafetyofMetalMines,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China2)SchoolofCivilandEnvironmentalEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,ChinaABSTRACTInordertostudythereasonsandpreventivemeasuresofdynamicdisasterssuchasshockbumpandthedestroyofrockmassinminingengineeringresultedfromtheoutburstofmashgasandcoalduringmining,stress2relievingmeasurementandtempera2tureandconfiningpressurecalibrationweremadewithimprovedCSIROcellsat4measurementpointsinDatongminingarea.Basedonthemeasuredresultsthein2situstresstensorofeachpointwascomputedbyaspecialcomputeroptimizationprogram,andtherela2tionshipbetweenin2situstressandgeologicalstructurewasanalyzedwiththegeologicalstructurefactorsoftheminingarea.Therulesofin2situstressdistributionandtherelationshipsbetweenin2situstressandgeologicstructureinDatongminingareawereobtained.KEYWORDSDatongminingarea;in2situstress;geologicstructure;tectonicstress;in2situstressmeasurement收稿日期:2006211220修回日期:2007201209基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.50074002)作者简介:李长洪(1962—),男,教授,博士生导师地应力是存在于地层中未受工程扰动的天然应力,也是引起采矿工程围岩和支护结构变形与破坏的根本作用力[1-2].地应力的形成与地质构造有着密切的关系[3-4],它对岩爆以及煤和瓦斯突出形成的冲击地压有重要影响.通过地应力测量,掌握地应力空间分布的基本规律,为采用大型三维数值计算模型研究地下采矿活动对围岩应力分布规律的影响奠定坚实的基础.通过不同计算模型研究开采顺序、采矿方法和围岩支护方式、支护时间、支护类型以及围岩应力集中与岩爆、煤和瓦斯突出的关系,优化开采顺序和采矿方法等,从而减少采矿工程围岩的破坏及危害[1,5],预测预防岩爆以及煤和瓦斯突出形成的冲击地压,提高资源回收率,保证井下作业安全,对整体提高采矿的经济效益和社会效益有着重要的意义.1空心包体应变计测量地应力的基本原理本文采用应力解除法测量地应力,其应变计探头为改进型CSIRO空心包体应变计.空心包体应变计结构见图1[2,6].其主体是一个用环氧树脂制成的壁厚01003m的空心圆筒,其外径为010365m,内径为010305m.在其中间部位,即直径010325m处沿同一圆周等间距(120°)嵌埋着三个电阻应变花.每个应变花由四支应变片组成,相互间隔45°.共计有12支应变片,分别为周向三支(A90,B90,第30卷第2期2008年2月北京科技大学学报JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingVol.30No.2Feb.2008©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netC90)、轴向三支(A0,B0,C0)、与轴线成45°方向三支(A45,B45,C45)以及与轴线成135...