煤矿实测地应力与埋深关系的回归统计与分析 |
伊丙鼎1,2,3，吕华文1,2,3，张 晓1,2,3，雷 顺1,2,3，胡 滨1,2,3 |
1. 中煤科工开采研究院有限公司 2. 煤炭科学研究总院 开采研究分院 3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室 |
摘 要：为深入研究煤矿地应力与埋深的关系，以“中国煤矿应力环境数据库”为数据统计来源，经过数据的转换和筛选，最终选取1147组地应力数据作为研究对象，采用数理统计和力学的方法重点对主应力、三向侧压比、水平剪应力等参数随埋深的变化进行了分析。研究结果表明：(1)1147组实测数据中，逆断型应力状态(σH>σh>σV)占25%，走滑型应力状态(σH>σV>σh)占55%，正断型应力状态(σV>σH>σh)占20%；中低应力区数据较多，占65%以上。煤矿井下三向应力在埋深0～148 m时，为逆断型应力状态；在埋深148～1 089 m时为走滑型应力状态；埋深超过1089 m时为正断型应力状态。(2)埋深越小，侧压比分布越离散，取值越大；埋深越大，侧压比越小并最终趋于固定值，平均主应力侧压比Kav趋近0.6，最大主应力侧压比KH趋近0.8，最小主应力侧压比Kh趋近0.4。(3)Kav=1时对应的煤矿“临界深度”为329 m，即平均水平主应力与垂直应力相等时对应的埋深为329 m。(4) 得到了水平剪应力相对大小μm随埋深变化的拟合公式，μm主要集中在0.15～0.35，平均为0.25左右；μm值越大，断层越容易滑动失稳，μm超过0.35的煤矿区域应重点监测其大型断层的稳定性。 |
关键词：煤矿；地应力；埋深；回归统计 |
基金项目：天地科技股份有限公司开采设计事业部基金资助项目(TDKC-2022-QN-05)；天地科技股份有限公司开采设计事业部重点基金资助项目(KJ-2022-KCZD-01) |
伊丙鼎，吕华文，张晓，等. 煤矿实测地应力与埋深关系的回归统计与分析[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2023，5(6)：0635327. YI Bingding，LYU Huawen，ZHANG Xiao，et al. Regression statistics and analysis of the relationship between measured in-situ stress and buried depth in coal mines[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2023，5(6)：063532. |
煤矿实测地应力与埋深关系的回归统计与分析 1 煤矿实测地应力数据的选择 1.1 地应力数据来源 1.2 数据转换和筛选 2 煤矿井下地应力分布规律 2.1 地应力场类型 2.2 地应力场量值分布 2.3 主应力随埋深变化规律 2.4 侧压系数随埋深的变化规律 2.4.1 平均水平主应力侧压比 2.4.2 最大水平主应力侧压比 2.4.3 最小水平主应力侧压比 2.5 水平剪应力相对大小(μm) 3 结 论 |
作者简介：伊丙鼎（1991—），男，山东泰安人，助理研究员，主要从事煤矿地应力研究及煤矿运营管理工作，现就职于中煤科工开采研究院有限公司。 作为核心骨干成员，参与建立了全国首个煤矿地应力数据库——“中国煤矿应力环境数据库”，为我国矿井开拓、巷道布置及巷道支护设计提供了可靠的参考数据来源。 参与省部级科研项目2项，申请实用新型和发明专利4项，获得中国煤炭工业协会二等奖一项，中国煤炭科工集团科技成果奖特等奖一项，作为第一作者或者通讯作者发表中文核心期刊以上论文7篇。 |
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