工作面開采正斷層活化規(guī)律及采動(dòng)應(yīng)力演化特征.pdf

1、斷層是煤礦開采中常見(jiàn)、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(dòng)效應(yīng)十分突出，極易誘發(fā)動(dòng)力災(zāi)害，對(duì)煤礦開采設(shè)計(jì)、安全生產(chǎn)等存在重大影響。
　　本文通過(guò)理論計(jì)算、相似材料模擬試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法，對(duì)上、下盤工作面過(guò)正斷層開采期間的斷層兩盤運(yùn)移規(guī)律、采動(dòng)應(yīng)力演化特征和斷層活化規(guī)律進(jìn)行研究，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)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(shí)，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(shí)，支承應(yīng)力平緩增加，且推進(jìn)過(guò)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(shí)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(duì)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(shí)空特性。高位斷層更容易受采動(dòng)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(dòng)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(guò)正斷層前后30m，斷層活化危險(xiǎn)性最大，兩盤覆巖運(yùn)動(dòng)最劇烈，過(guò)斷層期間下盤易沿?cái)鄬用嬲w滑移，過(guò)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(guò)斷層期間及過(guò)斷層后20m范圍內(nèi)斷層活化的危險(xiǎn)性最大，過(guò)斷層后70m范圍內(nèi)兩盤覆巖運(yùn)動(dòng)最劇烈，直接頂和基本頂隨采隨冒，由工作面煤壁斜