煤系逆断层形成过程及其对采动灾害的影响规律
陈绍杰1
张鑫源2
石瑞明2
李志远3
冯帆1
夏治国4
李学龙1
1.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛2665902.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 2665903.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;九州大学工学府,日本福冈市 819-03954.辽宁科技大学矿业工程学院,辽宁鞍山 110325
摘要：为研究煤系断层形成及其对采动灾害的影响规律,改进了煤系逆断层形成模拟试验系统,采用液压伺服控制实现位移和应力双重精确控制,煤层开采试验时只拆卸煤层后方回采位置部分透明板,保持内部构造应力不被释放,利用该系统进行了煤系逆断层形成与开采试验研究.结果表明:逆断层形成过程中各岩层位移可划分为3个区域:位移区、压缩区、稳定区;位移区绝对位移最大,相对位移较小,其范围随岩层埋深减小而增大;压缩区自上盘向下盘绝对位移逐渐减小,相对位移逐渐增加;稳定区绝对位移与相对位移均最小,其范围随岩层埋深减小而减小;上盘测点位移角随着测点与断层距离的减小逐渐增大,最大达到87.5°;逆断层形成过程中顶、底板水平应力呈先增大后减小的规律,且上盘水平应力大于下盘;断层下盘顶板垂直应力呈上升趋势,上盘煤层顶板垂直应力呈增大—减小—增大的变化趋势;对比分析国内22处煤系逆断层地应力实测数据表明,逆断层构造区域最大水平主应力和垂直主应力比k主要集中在1～4,本文试验中断层稳定后上、下盘k稳定于2～3;煤系逆断层形成后下盘煤层回采过程中,顶板垂直应力与水平应力均呈先增大后减小趋势,近断层岩层在构造应力与采动应力相互叠加作用下产生应力积聚,其峰值应力更高,导致回采后上覆岩层运动更剧烈;工作面向断层方向推进可分为矿压周期演化阶段和动力灾变阶段,在矿压周期演化阶段,煤壁及工作面上方的垂直应力呈周期性显著增加,高应力区域向下盘构造煤迁移,动力灾变阶段中工作面已处于高应力区域,在断层活化的影响下易引发冲击地压等煤矿动力灾害.
关键词：煤系逆断层形成过程构造应力采动应力采动灾害
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51774194)国家自然科学基金(52074169)国家自然科学基金(52174159)
论文发表日期：2023-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 2995-3008 )
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