工作面開采正斷層活化規(guī)律及采動應(yīng)力演化特征.pdf

1、斷層是煤礦開采中常見、影響較大的地質(zhì)構(gòu)造。斷層破壞了巖層連續(xù)整體賦存狀態(tài)，在其附近應(yīng)力分布異常，采動效應(yīng)十分突出，極易誘發(fā)動力災(zāi)害，對煤礦開采設(shè)計、安全生產(chǎn)等存在重大影響。
　　本文通過理論計算、相似材料模擬試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法，對上、下盤工作面過正斷層開采期間的斷層兩盤運(yùn)移規(guī)律、采動應(yīng)力演化特征和斷層活化規(guī)律進(jìn)行研究，并通過現(xiàn)場微震事件進(jìn)行了驗(yàn)證，主要研究成果如下：
　　1）斷層帶切割了頂?shù)装鍘r層的完整性，采動應(yīng)力的阻隔效應(yīng)

2、顯著，致使斷層煤柱易形成較高的應(yīng)力集中區(qū)；下盤向正斷層推進(jìn)時，存在支承應(yīng)力突增點(diǎn)，使斷層煤柱發(fā)生塑性破壞，釋放大量彈性能；上盤向正斷層推進(jìn)時，支承應(yīng)力平緩增加，且推進(jìn)過程中部分應(yīng)力能夠向下盤轉(zhuǎn)移。相比上盤開采，下盤開采時斷層附近基本頂不易形成穩(wěn)定鉸接結(jié)構(gòu)，向?qū)ΡP傳遞載荷的能力弱，斷層阻隔作用相對較強(qiáng)，斷層煤柱內(nèi)支承應(yīng)力存在突增現(xiàn)象。
　　2）斷層面應(yīng)力變化具有明顯的時空特性。高位斷層更容易受采動影響，斷層面應(yīng)力狀態(tài)首先發(fā)生改變。同

3、一層位斷層面上，剪應(yīng)力與法向應(yīng)力受采動影響的敏感性不同，法向應(yīng)力最先受到影響，隨后剪應(yīng)力發(fā)生改變。
　　3）由數(shù)值模擬和相似材料模擬可知，下盤工作面過正斷層前后30m，斷層活化危險性最大，兩盤覆巖運(yùn)動最劇烈，過斷層期間下盤易沿斷層面整體滑移，過斷層后20~30m期間上盤懸臂基本頂易整體切落。上盤工作面過斷層期間及過斷層后20m范圍內(nèi)斷層活化的危險性最大，過斷層后70m范圍內(nèi)兩盤覆巖運(yùn)動最劇烈，直接頂和基本頂隨采隨冒，由工作面煤壁斜