煤層地應(yīng)力形成機(jī)制及分布規(guī)律研究.pdf

1、隨著我國煤層氣開發(fā)的大力開展以及全國各地煤礦開采安全事故的頻發(fā),煤層地質(zhì)力學(xué)研究得到了廣泛的重視。但目前還沒有專門針對煤層的分層地應(yīng)力預(yù)測模型,常用的組合彈簧模型在常規(guī)砂泥巖地層分層地應(yīng)力的預(yù)測方面效果較好,但現(xiàn)場實踐表明組合彈簧模型在煤層等軟硬交互地層分層地應(yīng)力預(yù)測方面存在缺陷,主要表現(xiàn)為軟巖層水平地應(yīng)力預(yù)測值偏小,層間水平應(yīng)力差預(yù)測值偏大。
　　 針對這一問題,本文在組合彈簧模型原理基礎(chǔ)上,提出了線性粘彈性分層地應(yīng)力模型,將

2、巖石的流變性引入分層地應(yīng)力的形成及演化機(jī)制的研究中,通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)驗證發(fā)現(xiàn)線性粘彈性地應(yīng)力模型較好地解決了組合彈簧模型在煤層等軟硬交互地層分層地應(yīng)力預(yù)測方面存在的問題,更適合煤層分層地應(yīng)力的預(yù)測。結(jié)合常規(guī)三軸實驗和現(xiàn)場實測地應(yīng)力數(shù)據(jù),提出了線性粘彈性地應(yīng)力模型的具體應(yīng)用方法。
　　 對模型中各個參數(shù)如彈性模量、松弛時間和粘性系數(shù)等進(jìn)行了單因素分析,并取得了新的認(rèn)識:在其他參數(shù)不變的情況下,巖石的彈性模量越大,水平地應(yīng)力越大,層

3、內(nèi)水平應(yīng)力差也越大,但水平地應(yīng)力隨彈性模量增大的梯度變小;隨著應(yīng)力松弛時間的延長,水平地應(yīng)力變小,層內(nèi)水平應(yīng)力差也變小;地層的粘性系數(shù)越大,經(jīng)歷一定的松弛時間后,其水平地應(yīng)力下降的越小,層內(nèi)水平應(yīng)力差下降也越小;。
　　 本文利用新模型預(yù)測了不同地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境下煤層分層地應(yīng)力的特征,得到的結(jié)論是:(1)煤層及頂?shù)装鍘r層的水平方向主應(yīng)力隨時間的變化大致可分為:緩慢下降、加速下降和穩(wěn)定三個階段,但是上述三個階段在煤層及項底板巖層間是不