紅陽(yáng)二礦南翼采區(qū)地應(yīng)力測(cè)量分析

高鳳利，司俊廷

（沈陽(yáng)焦煤股份有限公司紅陽(yáng)二礦，沈陽(yáng) 110106）

地應(yīng)力是引起采礦工程圍巖、支架變形和破壞，產(chǎn)生礦井動(dòng)力現(xiàn)象的根本作用力。在影響采礦工程穩(wěn)定性的諸多因素中，地應(yīng)力是最重要和最根本的因素之一[1]。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(jì)算，開展礦井動(dòng)力現(xiàn)象區(qū)域預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)采礦決策和設(shè)計(jì)科學(xué)化的必要前提條件[2]。地殼應(yīng)力狀態(tài)與地應(yīng)力測(cè)量在研究?jī)?nèi)容、研究方法和應(yīng)用范圍等方面都有密切的聯(lián)系。在研究?jī)?nèi)容上，二者都是研究應(yīng)力活動(dòng)的強(qiáng)度、主應(yīng)力量值和方向、應(yīng)力隨深度變化等；在研究方法上，地應(yīng)力測(cè)量是地殼應(yīng)力狀態(tài)研究中最重要的手段[3]；在應(yīng)用方面，二者都用來(lái)進(jìn)行大型工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、城市規(guī)劃、地震預(yù)報(bào)、地下工程合理設(shè)計(jì)和施工（采場(chǎng)推進(jìn)方向和巷道軸線方向選擇、支護(hù)形式確定和礦井動(dòng)力現(xiàn)象預(yù)測(cè)預(yù)防）等[4]。

1 紅陽(yáng)二礦南翼采區(qū)測(cè)量地點(diǎn)確定

選擇的測(cè)試地點(diǎn)應(yīng)避開褶曲、斷層和地質(zhì)構(gòu)造帶，無(wú)采動(dòng)影響和工程影響[5]。測(cè)試鉆孔布置在較完整、均質(zhì)、層厚合適的穩(wěn)定巖層中。結(jié)合紅陽(yáng)二礦南翼采區(qū)實(shí)際條件，共確定了4個(gè)測(cè)試地點(diǎn)，其分別為1#測(cè)點(diǎn)（-780底板巷）、2#測(cè)點(diǎn)（-965運(yùn)輸巷）、3#測(cè)點(diǎn)（-740底板巷）和4#測(cè)點(diǎn)（七采區(qū)皮帶道下），具體情況如圖1至圖4所示。

圖1 1#測(cè)點(diǎn)（-780底板巷）

圖2 2#測(cè)點(diǎn)（-965運(yùn)輸巷）

圖3 3#測(cè)點(diǎn)（-740底板巷）

圖4 4#測(cè)點(diǎn)（七采區(qū)皮帶道下）

2 現(xiàn)場(chǎng)施工及測(cè)試過(guò)程

紅陽(yáng)二礦現(xiàn)場(chǎng)采用ZDY3200S型煤礦用全液壓坑道鉆機(jī)鉆孔，采用Φ127 mm套芯鉆頭、Φ127 mm取芯管、Φ127 mm錐形擴(kuò)口鉆頭和Φ36 mm測(cè)量孔鉆頭等鉆具。在打鉆過(guò)程中，巖芯用塑料包裝密封好，以用于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。測(cè)量孔狀況如表1所示。

表1 測(cè)量孔狀況

3 結(jié)論

本文以紅陽(yáng)二礦為例，選擇4個(gè)測(cè)孔進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試，包括-780底板巷、-965運(yùn)輸巷、-740底板巷和七采區(qū)皮帶道下。測(cè)試結(jié)果表明，紅陽(yáng)二礦最大主應(yīng)力σ1方位角為111.45°～135.43°，平均為123.44°，即最大主應(yīng)力作用方位為近東西方向，傾角近水平（-8.79°～13.21°）；紅陽(yáng)二礦最大主應(yīng)力σ1約為垂直應(yīng)力σ2的1.20～1.36倍，因此確定紅陽(yáng)二礦以水平壓應(yīng)力為主導(dǎo)，井田為大地動(dòng)力型（壓縮區(qū)）；紅陽(yáng)二礦最大主應(yīng)力的平均應(yīng)力梯度為2.29 MPa/100 m，垂直應(yīng)力的平均應(yīng)力梯度為2.53 MPa/100 m，最小主應(yīng)力的平均應(yīng)力梯度為1.96 MPa/100 m；紅陽(yáng)二礦最大主應(yīng)力σ1與最小主應(yīng)力σ3的比值為1.38～1.74，即最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性，近東西方向地應(yīng)力作用較強(qiáng)，近南北方向地應(yīng)力作用較弱。紅陽(yáng)二礦南翼采區(qū)部分巷道軸向與最大主應(yīng)力方向大角度交叉，不利于巷道的穩(wěn)定與維護(hù)，在掘進(jìn)與回采過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)巷道的頂?shù)装逯ёo(hù)。部分準(zhǔn)備巷道軸向與最大主應(yīng)力方向近似平行，此狀態(tài)有利于巷道圍巖的穩(wěn)定，能夠在一定程度上防止應(yīng)力集中。