D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.02.001 第18卷第2期 北京科技大学学报 Vol.18 No.2 1996年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.1996 峨口铁矿地应力测量原理和结果分析* 蔡美峰于波乔兰陈桂忠 北京科技大学资源工程学院，北京100083 摘要介绍了峨口铁矿的地应力测量同时采用的水压致裂法和应力解除法的基本原理和在现场测 量中所采用的新技术.根据实测地应力数据，使用静态系统灰色曲线模型获得峨口矿区的地应力 分布规律.结果表明由两种方法所获得的测量结果具有良好的一致性. 关键词地应力测量，水压致裂法，应力解除法 中图分类号TD301 太钢峨口铁矿边坡设计垂直高度达720，是我国边坡最高的露天矿山之一，目前采 场边坡已形成400m,随着采场的延伸，台阶滑坡事故日见增多，边坡破坏概率增大.为了 保证矿山生产安全，必须开展高陡边坡稳定性研究，另一方面，通过研究，采取适当措施， 可以合理加大边坡角，减少废石剥离量，提高矿山经济效益.据估算，如将峨口铁矿总体边 坡角加陡1°，可减少剥离量5000万t以上，节省剥离费用1亿元，经济效益十分显著，但 随着边坡的加高加陡，边坡稳定性控制和维护技术的难度将越来越大.为此，峨口铁矿高陡 边坡稳定性维护已被列为国家“八五”重点科技攻关项目，于1992年5月正式开展各项研 究工作. 为了进行高陡边坡稳定性分析和控制技术的研究，必须对影响边坡稳定性的各项因素进 行全面深入的了解，在这些因素中，地应力是最根本的因素之一· 峨口铁矿地应力测量同时采用水压致裂和应力解除法.两种方法互相对比和补充，将会 更有效地保证测量结果的可靠性， 1水压致裂地应力测量 11测点布置和测量原理 为了进行深部边坡岩体特性的研究，在矿区边坡进行了10个孔的勘察试验，勘察孔直径 75m,深度140~250m,倾角75°.通过分析和研究，选择其中的4个孔进行水压致裂试 验.这4个孔都在接近采区最终开采境界的地方，且能控制整个采区的地应力状态·图1 中1#~4#即为水压致裂测孔， 水压致裂应力测量包括6个步骤： (1)打钻孔到测试部位，并将试验段用两个封隔器隔离开来； (2)向隔离段注射高压水流，直到孔壁出现裂隙，此时的水压力称为初始开裂压力，记 为P:然后继续施加水压以扩展裂隙，当裂隙扩展至2~3倍钻孔直径深度时，关闭高压水系 1995-04-19收稿第一作者男52岁教授 ◆国家~八五“重点科技攻关项目，国家教委回国留学人员启动基金项目8 第 卷 第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 1 2 O 望场 年 月 4 l J u m a l o e i i f s v y r t n U o f s ~ e c n a d e c T h o n l o g y j e i i g B n V J . 8 1 N 6 A P r . i 9 卿 1 峨 口 铁矿地应力测 量 原理和 结果分析 ’ 蔡美 峰 于 波 乔 兰 陈桂 忠 北京科技大学资源工程 学 院 , 北 京 1〕加粥 摘要 介 绍了峨 口 铁矿的地应力测 量 同时采用 的水压致裂法和 应力解除法 的 基本原理和 在现场测 量中所采用 的新技术 . 根据实测地应力数据 , 使用 静态系统灰 色曲线模型获得峨 口 矿 区 的地应力 分布规律 . 结果表明由两种方法所获得的测量结果具有 良好的一致性 . 关键词 地应力测量 , 水压致裂法 , 应力解除法 中图 分类号 T D 30 1 太钢 峨 口 铁矿边 坡设计 垂直 高度 达 7 20 叭 是 我 国边 坡 最 高 的 露天 矿 山之 一 目前 采 场边 坡 已 形成 4 0 .m 随着 采场 的延 伸 , 台 阶滑坡 事故 日见增 多 , 边 坡破 坏 概 率 增 大 . 为 了 保证 矿 山 生产 安全 , 必须 开展高 陡边坡 稳定 性研 究 . 另 一方 面 , 通 过 研究 , 采 取 适 当措 施 , 可 以 合理 加大 边坡 角 , 减 少废石 剥离量 , 提 高矿 山经济 效益 . 据估算 , 如将峨 口 铁矿 总体边 坡 角加 陡 1 。 , 可 减少剥 离量 5 《X心万 t 以 上 , 节省 剥离 费用 1 亿元 , 经济 效益 十分显 著 . 但 随 着边坡 的加 高加 陡 , 边 坡稳定 性控 制和 维护技 术 的难 度将越来越 大 . 为此 , 峨 口 铁 矿 高陡 边 坡 稳 定 性 维 护 已 被 列 为 国家 “ 八 五 ” 重 点科 技 攻 关 项 目 , 于 19 92 年 5 月正 式 开 展 各 项研 究 工作 . 为 了进行 高陡边 坡稳定性 分 析和控 制技 术 的研 究 , 必须对影 响边坡 稳定性 的各 项 因素 进 行全 面深人 的 了解 . 在这些 因 素 中 , 地 应力 是最 根本 的因 素之一 峨 口 铁矿地 应力 测量 同时采 用水压 致裂 和应力 解除 法 . 两种 方法互 相对 比和 补充 , 将会 更有 效地保 证测 量结 果的可 靠性 . 1 水压致 裂地 应力测 量 L l 测点 布置 和测量 原理 为 了 进行 深部边 坡岩 体特性 的研 究 , 在矿 区 边坡 进行 了 10 个 孔 的勘察试 验 . 勘察孔 直 径 75 1 1 11 1 1 , 深 度 140 一 2 50 m , 倾角 75 0 . 通 过 分 析 和研 究 , 选 择其 中的 4 个孔 进 行 水 压致 裂 试 验 . 这 4 个孔都 在 接 近采 区 最 终 开 采 境 界 的 地 方 , 且 能控 制 整 个 采 区 的地 应 力 状 态 . 图 1 中 l # 一 4 # 即为水压 致裂 测孔 . 水 压致裂 应力测 量包 括 6 个 步骤 : ( l) 打钻孔到 测 试部位 , 并将 试验 段用 两个 封隔器 隔离开来; ( 2) 向隔离 段注 射高压 水流 , 直到孔 壁 出现裂 隙 , 此 时的水 压力称 为初 始 开裂 压 力 , 记 为尸 . ; 然后 继续施加 水 压 以扩展裂 隙 , 当裂 隙扩展 至 2 一 3 倍钻孔 直径深 度时 , 关 闭高压 水系 l 卯5 一 以一 19 收稿 第一 作者 男 52 岁 教授 * 国家 “ 八五 ” 重 点科技攻关 项 目 , 国 家教委回 国 留学人 员启动基金 项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 02. 001