某煤矿深部地应力测量及巷道围岩应力场分布规律

熊 锋

(中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉 430050)

1 概述

近年来，我国煤矿开采逐渐由浅部转入深部。随着开采深度的增大，一系列工程灾害也随之而来：如巷道变形加大、采场失稳加剧、岩爆与冲击地压剧增等[1]。“三高与时间效应”(地应力高、温度高、渗透压高及较强的时间效应)使得深部岩体的组织结构、基本行为特征和工程响应均发生了根本性的变化，也是导致深部开采中灾变事故发生的根本原因[2]。因此，了解深部巷道的地应力特征及巷道围岩的应力分布规律是实现巷道围岩稳定与施工安全控制的必要条件之一。

由于地应力的存在，地壳受压会产生缓慢的流变，但仍处于应力平衡状态。然而，巷道开挖意味着卸荷，破坏了地壳内原有的地应力平衡状态，使得一定范围内巷道围岩的初始应力场发生了改变。在这个影响范围之内，巷道垂直应力增大，围岩将产生回弹；超过这个范围，巷道垂直应力仍保持原有的应力状态。根据弹性力学理论，对于圆形巷道，其影响范围约为3倍洞径。如果考虑到开挖扰动效应、应力集中效应以及相邻巷道的影响，应力的调整范围则可能进一步扩大，且调整范围从理论上来说是不确定的，需要通过现场的地应力测试来确定。因此，了解巷道围岩应力的调整范围及其分布规律至关重要，对支护方案的选择及支护参数的优化具有重要的工程意义。

目前，地应力测试的方法有很多种，根据测量原理的不同，可以分为直接法和间接法两大类[3-4]。……