基于断层摩擦强度的地应力计算模型与应用

孟召平^1,2，尹可¹，章朋¹

1. 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院2. 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司煤与煤层气共采国家重点实验室

摘 要：断层摩擦强度是煤岩层地应力的限定条件,如何评价断层摩擦强度是煤与煤层气开采值得考虑的问题,分析了断层摩擦强度和其对地应力的约束机制,建立了最大与最小主应力比值与断层摩擦强度的相关关系和地应力计算模型。研究结果表明:煤岩层中有效最大主应力与最小主应力比值受断层摩擦强度的限制,当其比值达到临界方向断层的摩擦强度极限时,断层就会发生滑动;根据Anderson断层分类,将原岩应力分为3种应力状态,在此基础上,建立了考虑断层摩擦强度的正断层、平移断层和逆断层地应力计算模型;分析了沁水盆地南部煤储层地应力特征,揭示了沁水盆地南部煤储层处于不同深度的2种不同应力机制中,当煤层埋藏深度小于650 m时,原岩应力表现为形成正断层应力机制;而当煤层埋藏深度大于650 m时,原岩应力可能属于形成平移断层的应力机制。

关键词：断层摩擦强度;地应力;煤层气开采;沁水盆地南部;