地应力测量在破碎围岩中的应用

地应力测量在矿业工程中是一个基础但关键的技术环节，尤其在破碎围岩条件下的地应力测量更是具有极大的挑战性和重要性。本文重点介绍了应用空心包体应力解除法进行地应力测量的方法，以及作者在某矿-400m运输巷地应力测量失败后进行的经验总结，探讨了在围岩异常破碎的条件下进行地应力测量应注意的一系列问题。 地应力是指存在于地层中未受到工程活动扰动的天然应力，也被称为岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。地应力的准确测量对于理解和评估地下岩体的应力状态、指导采矿活动以及保障工程安全具有重要作用。目前，套孔应力解除法是一种广泛应用于国内外的地应力测量方法。该方法的优势在于其适用性和可靠性，但其在特定地质条件，尤其是围岩破碎的情况下，测量实施起来难度较大，容易出现误差。 文章中提到的空心包体应力计，以中国地质科学院地质力学研究所研制的KX-81型空芯包体式三轴地应力计为例，这种应力计在实际应用中显示出使用方便、安装操作简单、成本低、效率高等优势。KX-81型应力计内部装有三组应变花，分别相隔120度，每组应变花由四个相隔45度的应变片组成，其中一部分沿轴向布置。该应力计的外径和工作长度分别为35.5mm和150mm，可以安装在直径为36～38mm的小钻孔中。 测量时，地应力测试系统会包括地质钻机、空芯包体应变传感器、智能数字应变仪、现场辅助设备及处理软件。其中现场辅助设备包括围压率定仪、水平定向仪等。测量步骤包括从岩体表面向内打大孔、打小孔安装探头、用薄壁钻头延伸大孔并记录数据、取出岩芯读取最终数据，并通过试验得到岩芯的弹性模量E和泊松比µ。 具体到工程实践，文章以某矿西一采区的情况为例，该地区煤层厚度在1.3~3.5米，平均3米，煤层稳定，结构简单。测量时必须特别注意围岩破碎情况，因为围岩破碎对测量的准确性和操作的安全性都存在较大的风险。 根据文章的内容，可以总结出以下几点关键知识点： 1. 地应力的定义和重要性，及其在矿业工程中的应用。 2. 空心包体应力解除法在地应力测量中的应用，包括KX-81型应力计的结构和特点。 3. 地应力测量仪器和装备，以及整个测量过程的步骤和操作细节。 4. 特殊地质条件，特别是围岩破碎情况下的测量注意事项和难点。 5. 通过具体工程实践案例，理解地应力测量在实际应用中遇到的问题和解决办法。 6. 矿区围岩的物理力学参数，如剪切模量、密度、摩擦角、粘结力、抗拉强度等，以及它们对于地应力测量结果的影响。 这些知识点涉及了地应力测量的技术细节，以及如何根据地质状况调整测量方法，以确保测量数据的准确性和可靠性。对于从事矿业工程和地应力研究的专业人士来说，掌握这些知识点对于在破碎围岩条件下进行有效的地应力测量至关重要。