红阳二矿南翼采区地应力测量分析

高凤利，司俊廷

（沈阳焦煤股份有限公司红阳二矿，沈阳 110106）

地应力是引起采矿工程围岩、支架变形和破坏，产生矿井动力现象的根本作用力。在影响采矿工程稳定性的诸多因素中，地应力是最重要和最根本的因素之一[1]。准确的地应力资料是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析和计算，开展矿井动力现象区域预测，实现采矿决策和设计科学化的必要前提条件[2]。地壳应力状态与地应力测量在研究内容、研究方法和应用范围等方面都有密切的联系。在研究内容上，二者都是研究应力活动的强度、主应力量值和方向、应力随深度变化等；在研究方法上，地应力测量是地壳应力状态研究中最重要的手段[3]；在应用方面，二者都用来进行大型工程稳定性评价、城市规划、地震预报、地下工程合理设计和施工（采场推进方向和巷道轴线方向选择、支护形式确定和矿井动力现象预测预防）等[4]。

1 红阳二矿南翼采区测量地点确定

选择的测试地点应避开褶曲、断层和地质构造带，无采动影响和工程影响[5]。测试钻孔布置在较完整、均质、层厚合适的稳定岩层中。结合红阳二矿南翼采区实际条件，共确定了4个测试地点，其分别为1#测点（-780底板巷）、2#测点（-965运输巷）、3#测点（-740底板巷）和4#测点（七采区皮带道下），具体情况如图1至图4所示。

图1 1#测点（-780底板巷）

图2 2#测点（-965运输巷）

图3 3#测点（-740底板巷）

图4 4#测点（七采区皮带道下）

2 现场施工及测试过程

红阳二矿现场采用ZDY3200S型煤矿用全液压坑道钻机钻孔，采用Φ127 mm套芯钻头、Φ127 mm取芯管、Φ127 mm锥形扩口钻头和Φ36 mm测量孔钻头等钻具。在打钻过程中，岩芯用塑料包装密封好，以用于实验室试验。测量孔状况如表1所示。

表1 测量孔状况

3 结论

本文以红阳二矿为例，选择4个测孔进行地应力测试，包括-780底板巷、-965运输巷、-740底板巷和七采区皮带道下。测试结果表明，红阳二矿最大主应力σ1方位角为111.45°～135.43°，平均为123.44°，即最大主应力作用方位为近东西方向，倾角近水平（-8.79°～13.21°）；红阳二矿最大主应力σ1约为垂直应力σ2的1.20～1.36倍，因此确定红阳二矿以水平压应力为主导，井田为大地动力型（压缩区）；红阳二矿最大主应力的平均应力梯度为2.29 MPa/100 m，垂直应力的平均应力梯度为2.53 MPa/100 m，最小主应力的平均应力梯度为1.96 MPa/100 m；红阳二矿最大主应力σ1与最小主应力σ3的比值为1.38～1.74，即最大水平主应力与最小水平主应力相差较大，显示出很强的方向性，近东西方向地应力作用较强，近南北方向地应力作用较弱。红阳二矿南翼采区部分巷道轴向与最大主应力方向大角度交叉，不利于巷道的稳定与维护，在掘进与回采过程中，应加强巷道的顶底板支护。部分准备巷道轴向与最大主应力方向近似平行，此状态有利于巷道围岩的稳定，能够在一定程度上防止应力集中。