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潘三煤矿13号煤层地应力分布规律研究.pdf

第４２卷第８期能源与环保Ｖｏｌ  ４２Ｎｏ  ８２０２０年８月ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＡｕｇ．２０２０收稿日期２０２０－０３－２３；责任编辑刘欢欢ＤＯＩ１０．１９３８９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－０５０６．２０２０．０８．０２１基金项目国家重点研发计划资助项目（２０１８ＹＦＣ０８０８０００）；安徽省重点研究和开发计划项目（１８０４ａ０８０２２１４）作者简介韩云春（１９８５），男，安徽定远人，高级工程师，硕士，２０１１年毕业于安徽理工大学，现从事煤矿安全方面科研工作。引用格式韩云春，陈建，罗勇，等．潘三煤矿１３号煤层地应力分布规律研究［Ｊ］．能源与环保，２０２０，４２（８）９２  ９７．ＨａｎＹｕｎｃｈｕｎ，ＣｈｅｎＪｉａｎ，ＬｕｏＹｏｎｇ，ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｎｇｅｏｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＮｏ．１３ｃｏａｌｓｅａｍｉｎＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎ  ｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０２０，４２（８）９２  ９７．潘三煤矿１３号煤层地应力分布规律研究韩云春１，２，陈建３，罗勇１，２，杨立新３，余国锋１，２，邓东生１，２，段昌瑞１，２，任波１，２（１．深部煤炭开采与环境保护国家重点实验室，安徽淮南２３２００１；２．平安煤炭开采工程技术研究院有限公司，安徽淮南２３２００１；３．淮河能源（集团）股份有限公司潘三煤矿，安徽淮南２３２００１）摘要利用空心包体应力计法在潘三煤矿二水平东翼１３  １煤采区、西三Ｃ组中部采区共计６个测点进行了地应力测量工作，分析得出了潘三煤矿深部地应力分布规律最大主应力接近水平，且明显大于垂直应力，地应力场中水平主应力占主导优势地位，水平主应力接近于南北向，采区巷道受水平主应力方向性影响显著。深部地应力场中最小主应力 σ ３略小于垂直应力 σｖ，中间主应力 σ２略大于垂直应力 σ ｖ，地应力场呈现 σ１＞ σ２＞ σｖ＞ σ３的应力关系，测试结果可为潘三煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供科学依据。关键词地应力测试；空心包体应力计法；地应力分布规律；潘三煤矿中图分类号ＴＤ３１１文献标志码Ａ文章编号１００３－０５０６（２０２０）０８－００９２－０６ＳｔｕｄｙｏｎｇｅｏｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＮｏ．１３ｃｏａｌｓｅａｍｉｎＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅＨａｎＹｕｎｃｈｕｎ１，２，ＣｈｅｎＪｉａｎ３，ＬｕｏＹｏｎｇ１，２，ＹａｎｇＬｉｘｉｎ３，ＹｕＧｕｏｆｅｎｇ１，２，ＤｅｎｇＤｏｎｇｓｈｅｎｇ１，２，ＤｕａｎＣｈａｎｇｒｕｉ１，２，ＲｅｎＢｏ１，２（１．ＤｅｅｐＣｏａｌＭｉｎｉｎｇａｎｄＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１，Ｃｈｉｎａ；２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏａｌＭｉｎｉｎｇＳａｆｅｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１，Ｃｈｉｎａ；３．ＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅｏｆＨｕａｉｈｅＥｎｅｒｇｙ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＧｅｏｓｔｒｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄａｔｓｉｘｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓｉｎＮｏ．１３  １ｃｏａｌｍｉｎｉｎｇａｒｅａｏｆｅａｓｔｗｉｎｇｏｆｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅｌｏｆＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅａｎｄｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｍｉｎｉｎｇａｒｅａｏｆｗｅｓｔｔｈｉｒｄｇｒｏｕｐＣｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｈｏｌｌｏｗｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓｍｅｔｅｒｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｏｆｇｅｏｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｄｅｅｐｏｆＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｗａｓｃｌｏｓｅｔｏｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｗａｓｄｏｍｉｎａｎｔｉｎｔｈｅｇｅｏｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｗａｓｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｎｏｒｔｈ  ｓｏｕｔｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓσ ３ｉｎｔｈｅｄｅｅｐｇｅｏｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｗａｓｓｌｉｇｈｔｌｙｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓ σｖ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓ σ２ｗａｓｓｌｉｇｈｔｌｙｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓ σ ｖ．Ｔｈｅｇｅｏｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆ σ １＞ σ２＞ σｖ＞ σ３．ＴｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｒｏａｄｗａｙｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇａｎｄｓａｆｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｉｎＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｇｅｏｓｔｒｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｈｏｌｌｏｗｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓｍｅｔｅｒｍｅｔｈｏｄ；ｌａｗｏｆｇｅｏｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅ０引言准确掌握煤层所处的地应力环境是进行煤矿开采设计的一项前提工作［１  ２］，当开浅部煤层时，地应力对矿井开采的影响较小［３］。但是随着采深和煤炭开采规模的增加，地应力的影响愈发显著，往往会造成巷道失稳变形，采场的垮塌，甚至更加严重的动力灾害，从而引发严重的安全事故，造成人员伤亡和财产损失［４  ７］。随着潘三煤矿采深的增加、巷道断面的加大，巷２９２０２０年第８期韩云春，等潘三煤矿１３号煤层地应力分布规律研究第４２卷道锚杆支护的一些深层次的问题暴露出来，主要表现在 ①在支护设计上缺乏科学依据，对煤矿地应力、围岩的性质和巷道变形破坏的规律以及支护受力等缺乏系统性观测研究，支护设计主要以经验类比法为主，缺乏针对性。②锚杆支护巷道监测信息的获取、解释和反馈缺乏准确性和及时性。为了应用好锚杆支护技术，在潘三煤矿新采区进行地应力及岩石力学参数测试，进一步了解矿井的地应力水平和应力分布状况，为矿井支护设计、巷道稳定性分析提供可靠依据。本文针对潘三煤矿二水平东翼１３  １煤采区、西三Ｃ组中部采区地应力，为２１２１（３）、１６５２（３）以及后续１３煤工作面巷道支护设计提供地质力学评估资料，并研究潘三煤矿深部地应力分布规律，可为潘三煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供科学依据。１空心包体地应力测试原理与方法本次地应力实测工作采用原位测量的应力解除法，就是在岩体内施工钻孔，将传感器埋入孔底，待应力恢复后，再用取心钻头套取孔底岩心及传感器，使得原有应力得以解除。在此过程中，测量岩心因应力解除而产生的应变，通过其应力应变效应，间接测定原岩应力［８  １０］。基本原理就是，当岩心从受力作用的岩体中取出后，由于其周围应力释放而发生膨胀变形，测量出其三维膨胀变形，然后用率定仪测量其弹性模量和泊松比，根据虎克定律即可计算出原岩应力的大小和方向［１１  １２］。具体方法在巷道围岩中先打深度超过２倍巷道宽的测孔，在孔底再施工１个小孔，将空心包体安装在小孔中，并测量钻孔方位角、倾角、应变花旋转角等参数，待空心包体内部外溢的浆液凝固１６ｈ以上后，再用同心取心套钻缓慢钻取岩心；与此同时，使用矿用本安型应变仪在井下记录解除过程中的应变曲线，上井后利用专用软件绘出地应力测试中应力解除过程中各应变片应变数值随解除距离的关系曲线。然后，对应力解除套取出来含有空心包体应变计的岩心进行弹模率定，测量解除岩心的弹性模量和泊松比力学参数。最后将数据导入专业处理软件，即可分析得出应力结果［１３  １６］。应力解除法测量地应力的原理如图１所示。本次测试采用的是ＨＩＧ  ３６空心包体三轴地应力计，如图２所示，安装效果如图３所示。图１应力解除法测量地应力的原理Ｆｉｇ  １Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｇｅｏｓｔｒｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂｙｓｔｒｅｓｓｒｅｌｉｅｆｍｅｔｈｏｄ图２ＨＩＧ ３６空心包体三轴地应力计Ｆｉｇ  ２ＨＩＧ ３６ｈｏｌｌｏｗｉｎｃｌｕｓｉｏｎｔｒｉａｘｉａｌｇｅｏｓｔｒｅｓｓｇａｕｇｅ图３地应力测试装置安装效果Ｆｉｇ  ３Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｇｅｏｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ２潘三煤矿地应力测点位置的选择原岩应力测量一般在岩体还没有受到开采扰动的影响的阶段进行。有时受限于矿井生产实际条件，地应力测试在准备阶段进行，此时的测试结果就有可能就受到邻近采掘情况的影响。地应力测点位置的选取应该具有代表性，尽量选择能够较为真实地反映原岩应力状态的场所。根据该原则，结合潘三煤矿的实际生产需求，并考虑到地质开采条件和施工条件，此次潘三煤矿地应力测试共布置６个测点 ①在２１２１（１）运输巷瓦斯综合治理巷东段和西段共布置４个地应力测点，其中东段３０号钻场、１７号钻场各１个，西段６号钻场、２号钻场各１个； ②在１６５２（３）轨道巷提料巷左３９２０２０年第８期能源与环保第４２卷帮钻场１个测点； ③在１６５２（３）运输巷提料巷１个测点。３潘三煤矿地应力测试结果按照前述地应力测试方法，完成各测点空心包体应力计的安装、测点基础参数测量、岩心解除及应变测试。各测点的位置和钻孔参数见表１。套取的各测点的应力解除岩心如图４所示。表１潘三煤矿地应力测点技术特征Ｔａｂ  １ＴｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｅｏｓｔｒｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｓｉｎＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅ测点埋深／ｍ开孔位置解除岩性导孔深／ｍ倾角／（）方位角／（）Ａ组应变片旋转角／（）测点１７８７２１２１（１）运输巷瓦斯综合治理巷东段３０号钻场砂质泥岩１２－２０．４１３２．３３－２０．１５测点２８０３２１２１（１）运输巷瓦斯综合治理巷东段１７号钻场粉细砂岩１０－１９．７５２９．８７－１４９．６２测点３８０８２１２１（１）运输巷瓦斯综合治理巷西段６号钻场砂质泥岩１０－１６．６３５８．２４－１１．４３测点４８２５２１２１（１）运输巷瓦斯综合治理巷西段２２号钻场砂质泥岩１２－３９．６６５７．７１－１５．２１测点５６８１１６５２（３）轨道巷提料巷左帮钻场砂质泥岩１４－３１．２５２３４．６４２７．２８测点６７３８１６５２（３）运输巷瓦斯综合治理巷道１７组钻孔对面粉砂岩１０－３０．２６３５３．６３－３５．２７注Ａ组应变片旋转角度，逆时针为“＋ ” 、反之为“－ ” ；倾角是指钻孔下俯或上仰，俯为“＋ ” 、仰为“－ ” 。图４应力解除岩心Ｆｉｇ  ４Ｓｔｒｅｓｓｒｅｌｉｅｆｃｏｒｅ现以测点１为代表来阐明套取岩心过程中应力解除特征。测点１位于潘三煤矿２１２１（１）运输巷瓦斯综合治理巷东段３０号钻场。采用取心管对包含有ＨＩＧ  ３６的空心包体应变计的岩体进行了套心应力解除。１６型矿用本安型应变仪在井下记录解除过程中的应变曲线，上井后利用专用软件绘出地应力测试中应力解除过程中各应变片应变数值随解除距离的关系曲线，如图５所示。由图５可以看出，用取芯钻头套取岩心实施应力解除过程大致可以划分为３个阶段。图５测点１应力解除过程曲线Ｆｉｇ  ５Ｃｕｒｖｅｏｆｓｔｒｅｓｓｒｅｌｉｅｆｐｒｏｃｅｓｓａｔｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔ１４９２０２０年第８期韩云春，等潘三煤矿１３号煤层地应力分布规律研究第４２卷第１阶段，无解除扰动影响区解除开始至解除距离０～９ｃｍ距离阶段，应变曲线变化很小。第２阶段，应力弹性释放区１０～１９ｃｍ。当应力解除１０ｃｍ开始，各应变片的应变值随解除距离的增加迅速增大，表明此时取心钻头正快速穿过应变片所在的空心包体应力计附近，并将其从完整的岩石上剥离开来，由于应力计外围的岩心边界约束得到撤除，所以空心包体应力计会随着这个岩心进行适当回弹膨胀，表现在各应变片上就是受拉。第３阶段，应变稳定区当解除距离超过２０ｃｍ时，各应变片的应变值总体趋于平缓，标志着应力解除完成。对应力解除套取出来含有ＨＩＧ  ３６的空心包体应变计的岩心进行弹模率定，测量解除岩心的弹性模量和泊松比力学参数，弹模率定曲线如图６所示。应用专用数据处理软件对测量数据进行处理，计算得出地应力结果见表２（岩体类型为灰色砂质泥岩；弹性模量为１４．８２ＧＰａ；泊松比０．３５２；测点埋深７８７ｍ）。图６测点１岩心弹模率定曲线Ｆｉｇ  ６Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｃｏｒｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔ１表２测点１的计算结果Ｔａｂ  ２Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔ１主应力应力值／ＭＰａ倾角／（）方位角／（） σ１２６．９５＋１．１３４０．０ σ２２０．２７＋７９．５１２６．１ σ３１５．４６＋１０．４７０．０注倾角向下为正。３．１二水平东翼１３  １煤采区地应力测试结果根据前文的计算结果，潘三煤矿二水平东翼１３  １煤采区４个测点地应力见表３。从表３可以看出，潘三煤矿二水平东翼１３  １煤采区地应力场分布状态 ①地应力场中主应力 σ １为最大主应力，优势方向为近南北向，量值为２６  ３３～２８  ５３ＭＰａ，平均为２７  ５３ＭＰａ。根据地应力测量结果，地应力主应力 σ １的倾角量值为１  １～６  ３，最大值６  ３，接近水平方向；方位量值为３４０  ０～３５２  ３，平均为３４４  ８５，接近于南北向。②地应力场中主应力 σ ３为最小主应力，优势方向为近东西向，量值１５  ２６～１８  １２ＭＰａ，平均为１６  ４７ＭＰａ。根据地应力测量结果，地应力主应力 σ ３的倾角量值为１０  ４～１５  ６，最大值为１５  ６，可视为水平方向；方位角量值为７０  ０～８２  ３，平均为７４  ８５，接近于东西向，与主应力 σ １在方位上呈正交关系。③地应力场中间主应力 σ ２量值２０  ２７～２３  ２６ＭＰａ，平均为２１  ６４ＭＰａ，稍大于垂直应力 σ ｖ。根据地应力测量结果，地应力主应力 σ ２的倾角量值为７２  ７～８３  ２，最小值为７２  ７，接近于垂直方向。④影响潘三煤矿巷道稳定性的主导应力是最大水平主应力 σ １，且对巷道掘进左侧具有明显方向性影响。表３潘三煤矿二水平东翼１３  １煤采区地应力测试结果Ｔａｂ  ３Ｓｕｍｍａｒｙｏｆｉｎ  ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒ１３  １ｃｏａｌｍｉｎｉｎｇａｒｅａｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄ  ｌｅｖｅｌｅａｓｔｗｉｎｇｏｆＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅ测点主应力应力值／ＭＰａ倾角／（）方位角／（）备注１ σ１ σ２ σ３２６．９５２０．２７１５．４６＋１．１＋７９．５＋１０．４３４０．０１２６．１７０．０测点埋深７８７ｍ；垂直应力１７．７１ＭＰａ２ σ１ σ２ σ３２８．３２２２．７１１７．０４＋１．７＋８２．３＋１２．６３４４．６１２３．５７４．６测点埋深８０３ｍ；垂直应力１８．０７ＭＰａ３ σ１ σ２ σ３２６．３３２０．３４１５．２６＋６．３＋７２．７＋１５．６３４２．５１１７．４７２．５测点埋深８０８ｍ垂直应力１８．１８ＭＰａ４ σ１ σ２ σ３２８．５３２３．２６１８．１２＋２．８＋８３．２＋１１．５３５２．３１２２．６８２．３测点埋深８２５ｍ；垂直应力１８．５６ＭＰａ注倾角向下为正。对潘三煤矿二水平东翼１３  １煤采区地应力实测结果中最大主应力、最小主应力、垂直应力及其比值进行汇总，见表４。根据表４可以看出 ①潘三煤矿二水平东翼１３  １煤采区地应力场中最大主应力 σ １接近水平，且明显大于垂直应力 σ ｖ，侧压系数 σ１／ σ ｖ＝１．４５～１．５７，说明在此处，水平应力比垂直应力对巷道稳定性的影响要大，地应力场中水平主应力占主导优势地位。 ② 潘三矿二水平东翼１３  １煤采区巷道受水平主应５９２０２０年第８期能源与环保第４２卷表４潘三煤矿二水平东翼１３  １煤采区主应力及其比值Ｔａｂ  ４Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｔｓｒａｔｉｏｉｎ１３  １ｃｏａｌｍｉｎｉｎｇａｒｅａｏｆｅ１３ａｓｔｗｉｎｇｏｆｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅｌｉｎＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅ测点 σ１／ＭＰａ σ３／ＭＰａ σｖ／ＭＰａ σ１／ σ ｖ σ１／ σ ３１２６．９５１５．４６１７．７１１．５２１．７４２２８．３２１７．０４１８．０７１．５７１．６６３２６．３３１５．２６１８．１８１．４５１．７２４２８．５３１８．９２１８．５６１．５４１．５１力方向性影响显著。根据地应力测量结果，最大主应力 σ １与最小主应力 σｖ的比值系数Ｋ＝σ１／ σ ｖ＝１．５１～１．７４，说明井田内地应力场对巷道掘进影响具有明显的方向性。最大主应力 σ １方位量值为３４０．０～３５２．３，平均为３４４．８５，接近于南北向。 ③潘三煤矿二水平东翼１３  １煤采区地应力场中最小主应力 σ ３略小于垂直应力 σｖ，中间主应力 σ２略大于垂直应力 σ ｖ。根据地应力测量结果，地应力场呈现 σ １＞ σ２＞ σｖ＞ σ３的应力关系。３．２西三Ｃ组中部采区地应力测试结果采用同样的计算方法得出潘三煤矿西三Ｃ组中部采区２个测点地应力见表５。表５潘三煤矿西三Ｃ组中部采区地应力测试结果Ｔａｂ  ５ＧｅｏｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｅｎｔｒａｌｍｉｎｉｎｇａｒｅａｏｆｗｅｓｔｔｈｉｒｄｇｒｏｕｐＣｉｎＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅ测点主应力应力值／ＭＰａ倾角／（）方位角／（）备注５ σ１ σ２ σ３２５．４４１６．７２１５．２１７．７８１．４６．２３４１．７２１９．３７１．７测点埋深６８１ｍ；垂直应力１５．３２ＭＰａ６ σ１ σ２ σ３２６．８２１７．６４１６．０７８．３７９．６７．４３４３．２２２１．４７３．２测点埋深７４３ｍ；垂直应力１６．７１ＭＰａ注倾角向下为正。从表５可以看出，潘三煤矿西三Ｃ组中部采区地应力场分布状态 ①地应力场中主应力为最大主应力 σ １，优势方向为近南北向，量值为２５  ４４～２６  ８２ＭＰａ，平均为２６  １３ＭＰａ。根据地应力测量结果，地应力主应力 σ １的倾角量值为７  ７～８  ３，最大值８  ３，接近水平方向；方位量值为３４１  ７～３４３  ２，平均为３４２  ４５，接近于南北向。②地应力场中主应力 σ ３为最小主应力，优势方向为近东西向，量值１５  ２１～１６  ０７ＭＰａ，平均为１５  ６４ＭＰａ。根据地应力测量结果，地应力主应力 σ ３的倾角量值为６  ２～７  ４，最大值为７  ４，可视为水平方向；方位角量值为７１  ７～７３  ２，平均为７２  ４５，接近于东西向，与主应力 σ １在方位上呈正交关系。③地应力场中间主应力 σ ２的量值为１６  ７２～１７  ６４ＭＰａ，平均为１７  １８ＭＰａ，稍大于垂直应力。根据地应力测量结果，地应力主应力 σ ２的倾角量值为７９  ６～８１  ４，最小值为７９  ６，接近于垂直方向。④影响潘三煤矿巷道稳定性的主导应力是最大水平主应力 σ １，且对巷道掘进左侧具有明显方向性影响。对潘三煤矿西三Ｃ组中部采区地应力实测结果中最大主应力、最小主应力、垂直应力及其比值进行汇总见表６。表６潘三煤矿西三Ｃ组中部采区地应力主应力及其比值Ｔａｂ  ６ＰｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｔｓｒａｔｉｏｏｆｇｅｏｓｔｒｅｓｓｉｎｍｉｄｄｌｅｍｉｎｉｎｇａｒｅａｏｆｗｅｓｔｔｈｉｒｄｇｒｏｕｐＣｉｎＰａｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅ测点 σ１／ＭＰａ σ３／ＭＰａ σｖ／ＭＰａ σ１／ σ ｖ σ１／ σ ３５２５．４４１５．２１１５．３２１．６６１．６７６２６．８２１７．０７１６．７１１．６１１．５７从表６可以看出 ①潘三煤矿西三Ｃ组中部采区地应力场中最大主应力接近水平，且明显大于垂直应力，侧压系数 σ １／ σ ｖ＝１．６１～１．６７，同样表示此处的水平应力比垂直应力对巷道稳定性的影响要大，地应力场中水平主应力占主导优势地位。②潘三煤矿西三Ｃ组中部采区巷道受水平主应力方向性影响显著。根据地应力测量结果，最大主应力与最小主应力的比值系数Ｋ＝ σ １／ σ ３＝１．５７～１．６７，表示此处的地应力场对巷道掘进影响具有明显的方向性。根据地应力测量结果，最大主应力方位量值为３４１．７～３４３．２，平均为３４２．４５，接近于南北向。 ③潘三煤矿西三Ｃ组中部采区地应力场中最小主应力 σ ３略小于垂直应力 σｖ，中间主应力 σ２略大于垂直应力 σ ｖ。根据地应力测量结果，地应力场呈现 σ １＞ σ２＞ σｖ＞ σ３的应力关系。４结论（１）潘三煤矿深部最大主应力接近水平，且明显大于垂直应力，地应力场中水平主应力占主导优势地位，水平主应力接近于南北向，采区巷道受水平主应力方向性影响显著。（２）深部地应力场中最小主应力 σ ３略小于垂直应力 σ ｖ，中间主应力 σ２略大于垂直应力 σｖ，地应力场呈现 σ １＞ σ２＞ σｖ＞ σ３的应力关系。测试结果可以为潘三煤矿深部采区巷道支护和６９２０２０年第８期韩云春，等潘三煤矿１３号煤层地应力分布规律研究第４２卷煤炭安全高效开采提供科学依据。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］伊丙鼎．煤矿井下地应力数据库及地应力影响因素研究［Ｄ］．北京煤炭科学研究总院，２０１７．［２］于可伟．煤矿井下巷道围岩地质力学测试试验研究［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１９，４７（１２）６２  ６７．ＹｕＫｅｗｅｉ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｇｅｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃｓｔｅｓｔｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄ  ｉｎｇｒｏｃｋｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｒｏａｄｗａｙｉｎｃｏａｌｍｉｎｅ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，４７（１２）６２  ６７．［３］宋开峰，孙钦亮．利用地应力条件优化巷道布置及支护设计［Ｊ］．山东煤炭科技，２０１２（１）１１９  １２０．ＳｏｎｇＫａｉｆｅｎｇ，ＳｕｎＱｉｎｌｉａｎｇ．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｏａｄｗａｙｌａｙｏｕｔａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｄｅｓｉｇｎｕｓｉｎｇｉｎ  ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＳｈａｎｄｏｎｇＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２（１）１１９ 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