候稳定。

 

　　（四）对模拟计算的分析

 

　　

1.自重应力场分析 

　　由于重力作用，对于各个煤层而言，其煤岩体压实，因此其煤岩体中的垂直应力往往
由上层覆盖的岩层密度与重力加速度所决定。虽然模型中各个煤层岩层有一定的起伏（某些
地方较大），但是鉴于除了煤层之外的各个岩层密度之间相差不大，因此垂直应力依然呈
现出显著的水平梯状分布：若埋深越大，那么垂直的应力也就会越大。总的来说，水平应力
往往是在重力作用下，煤岩层的水平方向移动受到了限制所致。但是，模型中煤岩层的泊松
比之间相差无几，故而自重应力场引发的水平应力也呈现出一种明显的水平阶梯状分布。

 

　　

2.应力场的构造及演化过程 

　　由于水平构造应力的挤压，地层会产生向上隆起。加之各地层的变形模量相差较大，因
此，在同样的挤压速度下，不同岩层向上隆起的速率差别较大。同时，水平应力的增加量与
煤岩体弹性模量线性相关。由于各层煤岩体的弹性模量相差很大，构造应力引起的水平应力
相差也很大，使得原来在自重应力下形成的水平阶梯状的水平应力扭转，弹性模量较大的
岩层中承载较大的水平应力，弹性模量较小的岩层中承载较小的水平应力。

 

　　

3.向斜构造中水平应力场分布特征 

　　为更清晰地分析向斜构造中水平应力场分布特征，将最终模型上覆岩层去除，分别留
下基本顶、直接顶和煤层，显示其内部的水平应力分布。此外，应注意的是，基本顶位于向
斜轴部的范围内，水平应力大于垂直应力；而煤层位于向斜轴部的范围内，垂直应力都大
于水平应力。分析原因，主要是各煤岩层的弹性模量不同，而在水平挤压过程中，各层水平
应变相同，导致各层水平应力增加量相差悬殊，弹性模量大的基本顶水平应力远大于煤层。

 

　　

 

　　参考文献：

 

　　

[1] 康红普,吴志刚,高富强等.煤矿井下地质构造对地应力分布的影响[J].岩石力学与工程

学报

,2012,31(z1):2674-2680. 

　　

[2] 康红普,林健,颜立新等.山西煤矿矿区井下地应力场分布特征研究[J].地球物理学

报

,2009,52(7):1782-1792. 

　　

[3] 李长洪,张吉良,蔡美峰等.大同矿区地应力测量及其与地质构造的关系[J].北京科技大

学学报

,2008,30(2):115-119. 

　　

[4] 王胜本,张晓.煤矿井下地质构造与地应力的关系[J].煤炭学报,2008,33(7):738-742. 

　　

[5] 郑文海.地应力分布规律的 FLAC3D 模拟研究[D].山东科技大学,2011.