采動條件下斷層活動性綜合監(jiān)測方法與模擬研究.pdf

1、煤炭資源開采過程中，會遇到各種地質(zhì)災(zāi)害問題，其中采動條件下，斷層活動引發(fā)的一系列礦井事故造成了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。這引起了礦山人們廣泛的關(guān)注和高度的重視，正設(shè)法采用相關(guān)監(jiān)測技術(shù)手段和方法來研究采場斷層活動發(fā)育的規(guī)律。目前，對于采場斷層活動規(guī)律的研究單一方法過多，定量化程度不高，探測精度難以保證。因此，綜合利用相關(guān)監(jiān)測技術(shù)和數(shù)值模擬手段對采動影響下的斷層活動性進行有效的探測和分析，發(fā)現(xiàn)其變化規(guī)律和演變機理對于礦山煤層安全、高效生產(chǎn)具

2、有重大的意義。
　　本文首先介紹了孔間電阻率CT法和布里淵光纖應(yīng)變測試法2中測試手段的工作原理、采集方式以及后期數(shù)據(jù)的處理與分析方法;接著結(jié)合淮南某礦區(qū)的地層條件，運用FLAC3D軟件建立不同斷層傾角、落差、采動方向的開采模型，研究模型開采過程中斷層接觸面位置相對位移和剪切應(yīng)力的時空演化規(guī)律，揭示了不同影響因素下斷層產(chǎn)生活化時的響應(yīng)特征;最后分別構(gòu)建孔間電阻率CT法和光纖應(yīng)變測試法2種現(xiàn)場原位方法的測試系統(tǒng)，根據(jù)地電場和應(yīng)變場的響

3、應(yīng)特征進行斷層活化帶區(qū)域圍巖的裂隙發(fā)育及其演化規(guī)律研究。主要獲得的結(jié)論如下:
　　(1)基于FLAC3D數(shù)值模擬方法對不同傾角、不同落差、不同開采方向的正斷層進行相對位移、剪應(yīng)力變化規(guī)律的分析和研究表明:在單一影響因素改變時，低角度正斷層附近巖體發(fā)生的相對位移和受到的剪應(yīng)力較高角度正斷層大，容易產(chǎn)生活化;正斷層落差越大，在斷層下盤煤層頂板一定高度處發(fā)生的相對位移和受到的剪應(yīng)力越大，該位置越容易產(chǎn)生活化;對于正斷層而言，從斷層下盤開

4、采時，采動對斷層面的影響較斷層上盤開采有更明顯的相對位移、剪應(yīng)力響應(yīng)特征，在煤層底板斷層帶附近，可能受到采動的影響最容易產(chǎn)生活化。
　　(2)孔間電阻率CT法和光纖應(yīng)變測試法2種現(xiàn)場原位測試方法系統(tǒng)的構(gòu)建，對采場頂?shù)装鍞鄬踊顒有园l(fā)育規(guī)律進行全方位、多角度的監(jiān)測，其中視電阻率反演結(jié)果確定了淮南潘二礦11223工作面底板斷層影響下煤層開采導(dǎo)致的破碎裂隙帶深度范圍為20m，且底板灰?guī)r水并沒有因為這一范圍內(nèi)的斷層帶裂隙而導(dǎo)通上移;光纖應(yīng)變

5、監(jiān)測結(jié)果顯示潘一東礦區(qū)1231(1)工作面頂板FS2斷層面附近受采動的影響應(yīng)力比較集中，沿著斷層面位置容易產(chǎn)生剪切滑動，且根據(jù)由該斷層應(yīng)力分布特征和煤層開采之間的關(guān)系，提出保護煤柱的合理寬度應(yīng)該大于60m。
　　(3)孔間電阻率CT法作為一種傳統(tǒng)的物探技術(shù)手段，可行性、實用性強;布里淵光纖應(yīng)變測試法靈敏度強，精準(zhǔn)度高。這2種方法無論從前期測試方案設(shè)計、現(xiàn)場的施工安裝、后期的數(shù)據(jù)采集與處理，還是到最終的監(jiān)測結(jié)果解析，整個過程清晰、準(zhǔn)