逆断层活化诱发冲击地压的危险性研究

采用FLAC3.03D数值模拟软件,以接触面单元模拟断层上下盘构造关系,模拟在逆断层地质构造下,工作面从断层下盘向断层面推进过程中,矿山压力分布规律以及断层带位移变化规律。结果表明,在逆断层地质构造下,工作面从下盘向断层推进过程中,距断层面距离不断减小,断层滑移量随工作面的推进逐渐增大;逆断层面上应力变化受采动影响活化范围在断层面前方40 m处,剪切应力与法向应力随工作面的推进逐渐增大,剪切应力变化高于法向应力,诱发冲击危险性增大。     

逆断层倾角对断层两侧巷道围岩稳定性的影响

运用UDEC数值模拟软件,建立40°、60°、80°3种倾角的逆断层模型。通过分析巷道围岩塑性破坏特征、顶底板和两帮的移近量以及围岩垂直应力分布特征,研究逆断层倾角和上下盘关系对两侧巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明:巷道在逆断层上盘时,随断层倾角增大,围岩稳定性有降低的趋势;若巷道布置在逆断层下盘,断层倾角为60°时巷道围岩稳定性最差;若巷道布置在逆断层下盘,则顶底板移近量均小于在上盘时,而围岩塑性区范围、两帮移近量和巷道两侧应力的集中程度大于上盘,且断层倾角越大差值越大。     

煤巷掘进过断层应力变化规律数值模拟研究

以钱家营煤矿5~#煤层巷道掘进过AF_(41)和AF_(42)逆断层为例,采用FLAC~(3D)模拟了巷道掘进围岩应力分布及变化规律。结果表明:断层附近煤岩体初始垂直应力较大,构造应力影响范围为30 m;随着巷道掘进,断层附近围岩应力逐渐增大,应力集中程度更加显著;对于逆断层而言,沿断层下盘向断层掘进更容易导致应力集中,将更容易引起冲击地压。研究结果将为有断层赋存的复杂地质环境中巷道支护和安全掘进提供理论指导。     

逆断层下盘工作面回采扰动引发断层活化特征的试验研究

为分析逆断层下盘工作面回采对断层面错动失稳影响,在双轴等压加载条件下,试验获得了逆断层下盘煤层回采扰动下断层活化失稳特征。结果表明:回采工作面围岩由内向外形成采动卸压区、支承升压区、原始应力区的动态演化将诱发断层构造错动活化,且逆断层构造更易受回采工作面扰动区影响;双向等压条件下逆断层下盘煤层开挖,垂直方向扰动与水平方向扰动载荷比由1逐渐增加至6,断层面发生离层或剪滑失稳的危险升高;断层构造面附近应变呈不均匀分布,且煤层处应变明显高于顶、底板岩层;煤层开挖引发的声发射事件84%能量分布在10-13~10-10 J,主要分布于煤层顶板岩层,且跨越断层面声发射事件较少,表明断层构造对应力扰动有阻断作用;开挖煤层与断层面交叉处是声发射事件集聚区域,发生错动失稳危险性较高。对比赵楼煤矿1303工作面实际矿震数据,矿震震源与试验声发射源空间分布特征具有一定相似性,佐证了类逆断层组合结构岩石试验方法的可行性。     

东滩矿六采区现今应力场对古构造裂隙控制性分析

通过对东滩矿六采区范围内的不良地质构造分类及对古构造运动的研究,得知区内构造是燕山运动和喜山运动共同作用的结果,根据矿区构造特征阐明了古构造应力场的性质。结合矿区地应力实测结果,给出2种对区内岩体是否会继续沿着断裂面继续滑动的判别方法,并判定采区处于稳定的地应力场,不会发生构造运动。当今水平应力的方向与大小以及岩体所处的深度直接影响了裂隙的后续发育状态并影响了岩层的导水性,深度应该作为裂隙评价的重要因素之一。     

断层上下盘采动活化突水数值模拟研究

 摘 要：为了研究断层上下盘开采活动对断层活化突水的影响规律,本文利用数值计算软件FLAC3d,结合赵固二矿F109正断层的实际地质条件,建立数值计算模型。研究了工作面分别布置于断层上下盘时周边围岩应力场与渗流场的耦合作用,以及周边岩体应力和位移的变化情况。模拟结果表明,断层活化突水是塑性破坏场与渗流场相互耦合作用的过程;当工作面布置在断层上盘时,开采过程中底板位移量较大,断层上盘承受的垂向应力较断层下盘要大。断层上下盘开采活动对断层活化影响作用不同,工作面布置于断层下盘开采更安全。     

工作面沿正断层走向推进断层煤柱应力演化规律研究

以朝阳煤矿3101(东)工作面工程地质条件为背景,采用FLAC~(3D)数值模拟,研究了工作面沿正断层上下盘推进过程中,断层煤柱对采动应力分布演化规律的影响特征。研究结果表明:断层对煤层顶底板的应力传播阻隔效应显著,导致断层煤柱易形成应力集中区;断层上盘的应力阻隔效应相对于下盘较弱,相同断层煤柱下,断层下盘煤柱先于上盘失稳;断层上盘应力集中区域都靠近煤壁,分布较为单一。下盘应力集中区域在断层煤柱大于40 m时分布在断层煤柱上,小于40 m时最高应力值逐渐转移到煤壁上。通过现场实例验证了工作面沿正断层布置时不同断层煤柱条件下煤柱应力演化的差异性,在现场实践中,需要根据具体的工程地质条件进行分析预测,提前做好巷道与工作面的维护措施,保证安全高效生产。     

逆断层两盘依次回采诱发其应力变化规律的试验分析

以某煤矿F5逆断层地质条件为背景,采用相似材料模拟试验,对逆断层两盘依次回采过程中断层附近煤层顶、底板及断层带的应力演化规律和断层活化规律进行研究。结果表明,由于断层带具有"屏障"作用,在断层保护煤柱的顶、底板会形成较高的集中应力;随工作面推进,断层带及上、下盘断层界面的垂向应力一开始有所降低,而后缓慢增加。     

正断层活化诱发冲击地压危险性研究

采用FLAC3.03D数值模拟软件,以接触面单元模拟断层上下盘构造关系,模拟在正断层地质构造下,工作面从断层下盘向断层面推进过程中,矿山压力分布规律以及断层带位移变化规律。研究结果表明,在正断层地质构造下,下盘工作面推进过程中,距断层面距离不断减小,断层带位移发生变化;断层面上应力变化受采动影响活化范围在断层面前方40 m处,剪切应力与法向应力随工作面的推进逐渐增大,剪切应力变化高于法向应力,距离断层面越近,诱发冲击危险性增大。     

金竹山矿区地质构造特征及其对瓦斯分布的控制作用

从金竹山矿区地质构造特征出发,对其断裂和褶皱构造特征进行研究,发现矿区构造较为复杂,矿区范围内次一级褶曲较少,主要分布于西北翼,断层较发育,主要发育于井田边界及两翼浅部,以逆断层为主,正断层次之。通过分析矿区内各构造的活动强度,建立构造运动生热的数学模型对断裂摩擦热能释放量进行模拟,通过估算对比金竹山矿区西北翼和东南翼煤层断面活动的生热量,发现西北翼煤层断层面总生热量较高,东南翼仅八十亭断层规模较大,为5.04×1011J,而且东南翼逆断层多与附近的正断层沟通,造成应力释放,使得早期生成的瓦斯得到有效的逸散,整个东南翼断层附近的煤与瓦斯突出的为危险级别要小于西北翼。     

穿断层组岩巷围岩变形及控制技术研究

以任楼矿中六运输大巷掘进过F_2断层组为背景,采用FLAC~(3D)有限差分程序,分析了断层结构下巷道掘进应力场分布变化规律与不同位置处巷道变形破坏特征,提出了"下盘控顶、上盘控帮、底板反拱"的支护方式,并在现场成功进行了工业性试验。研究结果表明:F_2断层组附近存在明显的垂直应力增高区;断层构造对巷道变形破坏的影响范围为10~20m,确定加强支护范围为F_2断层构造带前后60m;在当前地质状况下,F_2断层上盘巷道围岩变形大于F_2断层下盘段并且两断层上下盘破坏影响区没有明显相互作用。     

逆断层两盘开采诱发顶底板及断层应力变化规律的试验研究

以某煤矿F10逆断层地质条件为背景,采用相似材料模拟试验,对上、下盘煤层开采过程中断层附近煤层顶、底板及断层带的应力变化规律进行研究。研究结果表明:由于断层的"屏障"作用,集中应力很难穿过断层而被限制在工作面一侧,造成断层附近越靠近断层应力集中程度越高;下盘开采对于煤层顶、底板以及断层带的影响较上盘要明显;在其他因素相同情况下,煤层赋存深度越大、上覆载荷越大,其开采过程中应力集中就越明显。     

逆断层两盘开采诱发顶底板及断层应力变化规律的试验研究北大核心

以某煤矿F10逆断层地质条件为背景,采用相似材料模拟试验,对上、下盘煤层开采过程中断层附近煤层顶、底板及断层带的应力变化规律进行研究。研究结果表明:由于断层的"屏障"作用,集中应力很难穿过断层而被限制在工作面一侧,造成断层附近越靠近断层应力集中程度越高;下盘开采对于煤层顶、底板以及断层带的影响较上盘要明显;在其他因素相同情况下,煤层赋存深度越大、上覆载荷越大,其开采过程中应力集中就越明显。     

五矿锅底山断层区域己_(16-17)煤层瓦斯赋存规律分析

运用瓦斯地质理论和方法,依据锅底山断层形成机理及其发育规律,结合断层区域内煤层厚度、同生和次生构造以及构造煤的分布特征,将断层区域己16-17煤层划分为2个地质单元,锅底山上盘和锅底山下盘。依据断层区域内己16-17煤层地勘瓦斯含量和实测瓦斯含量数据,分析2个地质单元的瓦斯赋存特征,即相同标高下锅底山断层上盘煤层瓦斯含量较下盘高。研究得出地质构造、煤层埋深和构造煤分布是矿井己16-17煤层瓦斯赋存的主要控制因素,即煤层瓦斯含量整体上随煤层埋深的增加而增加,但由于受锅底山断层构造活动影响,瓦斯含量分布又具有一定的差异性。     

煤系逆断层发育过程及上盘岩层应力演化规律试验研究

基于逆断层形成的地质及力学成因,研制了煤系地层逆断层发育地质力学试验系统,利用该试验系统研究了逆断层发育过程及上盘岩层应力变形演化规律。结果表明:该系统可模拟煤系地层中逆断层发育过程,从而更加真实地反映近断层附近煤层初始应力分布规律,设置的断层诱发装置可准确控制逆断层起裂位置,逆断层倾角主要取决于岩层性质,落差主要取决于水平应力;煤系地层中逆断层发育过程可分为岩层压缩、局部起裂、逆断层贯通和上下盘错动滑移4个阶段;逆断层形成初期,断层附近区域上盘岩层自下而上水平应力增长幅值呈现单调递减趋势,逆断层基底起裂后,岩层内部水平应力开始下降,断层附近区域上盘岩层自上而下水平应力下降幅度均增大,越靠近断层,水平应力下降速率及幅度越大,其中距模型底部5 cm岩层且距断层右侧12 cm和2 cm处水平应力较峰值降低0.05,0.08 MPa;随着断层不断发育,模型内部水平应力下降速率减缓,上下盘滑动停止后,距模型底部5cm岩层水平应力仍比原始应力大0.01MPa,上盘下部岩层仍具有一定程度的构造应力。     

井下地质构造受采动影响下的力学响应分析

井下地质构造对矿产开采影响很大。分析了断层的构造力学模型及受力机制。针对断层这一常见的地质构造形式,以潞安某矿为背景,建立了离散元模型,研究了工作面推采下断层及巷道围岩的力学响应。研究结果表明,在采动影响下,断层面上正应力和切应力基本呈线性增长,且正应力增率明显;在工作面推采完毕后,至断层露头竖直距离小的测点处岩体有向下滑动趋势,竖直距离较大处的断层面岩体有向上滑动趋势。     

花秋二矿构造特征分析

利用矿区勘探资料及野外地质资料,对矿区构造基本形态、断层发育特征及其分布规律进行了分析研究。研究认为矿区的构造格局是多期构造运动综合作用、相互叠加的结果,构造均为压性及压扭性组成,断裂以正断层为主,逆断层、平移断层次之,其构造特征与区域构造特征相一致。这一结论对下一步煤矿开采具有指导意义。     

多重地质构造影响下的煤与瓦斯突出危险性研究

煤与瓦斯突出灾害是我国煤矿的主要灾害之一,严重阻碍煤矿的安全、高效生产。大多数煤层形成后,经历了多期构造运动的改造,形成了复杂的构造体系。我国大多数煤矿受多重地质构造的影响,造成了煤矿瓦斯地质特征更加复杂。以平顶山矿区为例,通过对矿区构造背景、地质构造特征、矿井分布与地质构造部位关系及不同构造部位矿井的煤与瓦斯突出危险性分析,揭示了地质构造对煤与瓦斯突出灾害具有控制性作用,且受多重地质构造影响的煤层煤与瓦斯突出特征更为复杂,研究成果可指导煤矿瓦斯灾害的防治。     

望谟县杨家堡上金矿矿床特征及找矿方向探讨

对杨家堡上金矿区进行地质勘查,分析其地质构造、矿石质量及围岩蚀变等特征,并对其成矿规律进行初步探讨,认为该区北东向的逆冲断层及北东向的P/T层间滑脱断层为重要的导、控矿构造,为下一步该区金矿勘查工作的找矿方向提供了一定的依据。     

断层落差对逆断层活化规律影响的模拟研究

以某煤矿F5逆断层实际地质资料为背景,采用FLAC3D软件,对逆断层上、下两盘工作面依次回采时断层带的应力演化规律及断层的活化规律进行研究,揭示了工作面采动中落差与逆断层活化之间的联系。研究可知,下盘煤层开采时,断层落差与断层带正应力及两盘滑移量的变化成正比,即随落差的增大而增大,断层也更容易活化;上盘煤层开采时,随着断层落差的增大,断层的两盘滑移量及其所受的正应力均减小,断层落差越小,其活化程度反而越高,突水危险性更大,因此两盘开采呈现不同的规律,在实际中需加以区分,并有针对性地做好防治措施。