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。
1 研究背景 地应力是影响煤与煤层气开采的重要因素之一。 那么，什么是地应力呢？ 各种地质构造都是岩石变形的产物，而岩石变形主要由地壳内的力作用所引起。因此，从整体上看，地壳内单位面积上的力即称为地应力，地应力以自重应力和构造应力为主。 地应力的大小通常受到断层摩擦强度的限制。断层摩擦强度是断层在地应力作用下发生摩擦滑动前的最大静摩擦力。 摩擦强度是断层的一个基本力学性质，研究发现在正应力大于等于10 MPa情况下，断层面摩擦与表面粗糙度、正应力、滑动速度等都无关，并且摩擦因数在一个较小的范围内浮动：0.6≤μ≤1.0。 断层的摩擦强度为断层的力学性质参数之一，为断层在地应力条件下产生摩擦滑动时的应力情况，与岩石种类、滑动面性质和滑动速率无关，是断层对应力场的限定条件。 断层的存在，在煤与煤层气开采中使煤岩层应力产生扰动，当断层面上的剪应力与正应力的比值超过断层摩擦强度时断层就会发生滑动，引发一系列矿井动力地质灾害。地应力控制着形成断层的类型和性质，影响着断层的摩擦强度。 国内外许多学者在估算最小水平主应力和最大水平主应力方面取得了显著进展。这些研究为地应力分析与评价奠定了基础，但建立的理论模型难以满足复杂地质条件，应用效果受到限制，尤其是没有阐明断层摩擦强度及其对地应力的约束机制，断层摩擦强度和地应力大小之间的相关关系和模型也并未建立。 2 孟召平等所做研究 中国矿业大学(北京)孟召平教授团队与山西晋城无烟煤矿业集团的科研人员通过分析断层摩擦强度和其对地应力的约束机制，根据Anderson断层理论，将原岩应力分为3种应力状态，提出了形成正断层、逆断层和平移断层的3种应力状态，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。 研究人员采用水力压裂方法对沁水盆地南部樊庄、潘庄、郑庄、柿庄南区块主采煤层原岩应力进行了测量，发现煤储层垂直主应力、最大水平主应力和最小水平主应力以及煤储层压力均随着深度的增加和增大。 ▲沁水盆地南部煤储层主应力与深度关系 从沁水盆地南部测量数值可以看出，该区最可能的应力状态为形成正断层和形成平移断层的应力机制。在形成正断层和形成平移断层的应力机制中，最小水平主应力应该是位于最小水平应力的下限值和上覆岩层压力(垂直应力)之间。 根据研究区地应力数据统计表明，研究人员指出，沁水盆地南部煤储层应力状态在纵向上发生转化，处于不同深度的2种不同应力机制中（注：σv为垂直应力，σＨ为最大主应力，σｈ为最小主应力）： 当煤层埋藏深度小于650 m时，最大水平主应力小于覆岩压力(垂直应力)，原岩应力表现为形成正断层应力机制，煤储层地应力状态主要表现为σv>σＨ>σｈ，最小水平主应力小于12 MPa。 当煤层H埋藏深度在650~1 000 m时，最小水平主应力为12~20 MPa，煤储层地应力状态主要表现为σv≥σＨ≥σｈ。 当煤层埋藏深度大于1 000 m后，最小水平主应力大于20 MPa，煤储层地应力状态转化为σＨ≈σv≈σｈ，这种应力状态不利于正断层活动，在水力压裂中将产生复杂裂缝。 End 来源：孟召平，尹可，章朋.基于断层摩擦强度的地应力计算模型与应用[J].煤炭科学技术,2018,46(6)：24-28,56.
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