煤層地應力形成機制及分布規(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),煤層地質力學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力預測模型,常用的組合彈簧模型在常規(guī)砂泥巖地層分層地應力的預測方面效果較好,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力預測方面存在缺陷,主要表現(xiàn)為軟巖層水平地應力預測值偏小,層間水平應力差預測值偏大。
　　 針對這一問題,本文在組合彈簧模型原理基礎上,提出了線性粘彈性分層地應力模型,將

2、巖石的流變性引入分層地應力的形成及演化機制的研究中,通過現(xiàn)場實測數據驗證發(fā)現(xiàn)線性粘彈性地應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力預測方面存在的問題,更適合煤層分層地應力的預測。結合常規(guī)三軸實驗和現(xiàn)場實測地應力數據,提出了線性粘彈性地應力模型的具體應用方法。
　　 對模型中各個參數如彈性模量、松弛時間和粘性系數等進行了單因素分析,并取得了新的認識:在其他參數不變的情況下,巖石的彈性模量越大,水平地應力越大,層

3、內水平應力差也越大,但水平地應力隨彈性模量增大的梯度變小;隨著應力松弛時間的延長,水平地應力變小,層內水平應力差也變小;地層的粘性系數越大,經歷一定的松弛時間后,其水平地應力下降的越小,層內水平應力差下降也越小;。
　　 本文利用新模型預測了不同地質構造環(huán)境下煤層分層地應力的特征,得到的結論是:(1)煤層及頂底板巖層的水平方向主應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