浅部煤矿地应力分布特征：测量、对比与应用

本文主要探讨了浅部煤矿井下地应力分布的特征及其在实际应用中的重要作用。研究者利用小孔径水压致裂地应力测量装置，在包括山西、陕西、内蒙古、宁夏和新疆在内的五个省（自治区）的多个浅部煤矿区进行了深入的实地测量，共采集了88个测点的数据，其中最浅的测点深度仅为38米。这些数据提供了对浅部煤矿地下应力环境的宝贵见解。 地应力分布特征方面，结果显示浅部煤矿下的地应力场以σ_H（水平应力）大于σ_h（中间应力）大于σ_V（垂直应力）为主，显示出水平应力占据主导地位。研究发现，最大水平主应力与垂直主应力的比例主要集中在1到3之间，显示出明显的倾斜应力特性。而最小水平主应力与垂直主应力的比值大部分落在0.5至2.0之间，平均主应力与垂直主应力的比值则大多在1.0至2.5的范围内，反映出应力场的相对均匀性。 然而，浅部煤矿的地应力测量数据表现出较高的离散性，这意味着地应力随深度的变化规律并不明显，这对地质预测和工程设计提出了挑战。最大的主应力与最小主应力之差与垂直主应力的比例差异较大，有时可达2以上，这可能预示着局部区域的应力集中问题。 本文作者通过实例分析展示了地应力测量结果在浅部煤矿工程中的实际应用。比如，通过对煤柱尺寸进行优化，依据地应力数据可以更精确地确定巷道的设计，确保其在承受地应力作用下的稳定性和安全性。同时，锚杆支护参数设计也是关键的应用领域，合理的选择可以降低支护成本，提高煤炭资源的开采效率，同时保证巷道的经济效益。 这项研究不仅揭示了浅部煤矿地应力分布的特性，还为优化矿井开采设计、提升安全生产水平以及实现资源的高效利用提供了科学依据和技术支持。这对于煤炭行业的可持续发展和煤矿工程的实践具有重要的指导意义。