采动断层活化引发突水机理研究

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文章以山东省兖州煤田星村井田为研究背景,采用相似材料模拟试验的手段,进行采动断层活化突水的观测与分析,探索突水发生的根本原因——断层两盘的相对位移(断层活化)导致煤层顶底板突水,主要从地层沉降变化情况、煤层顶板岩层导水裂隙带高度变化情况等方面分析了断层活化突水的可能性。采动后断层活化的相似材料模拟试验有助于优化断层防水煤柱的留设宽度、制定合理的开采方案,提高生产效率,避免矿井突水事故的发生。

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断层活化引发突水机理研究

文章以山东省兖州煤田星村井田为研究背景,采用相似材料模拟试验的手段,进行采动断层活化突水的观测与分析,探索突水发生的根本原因——断层两盘的相对位移(断层活化)导致煤层顶底板突水,主要从地层沉降变化情况、煤层顶板岩层导水裂隙带高度变化情况等方面分析了断层活化突水的可能性。采动后断层活化的相似材料模拟试验有助于优化断层防水煤柱的留设宽度、制定合理的开采方案,提高生产效率,避免矿井突水事故的发生。

2020-05-23
581KB
断层活化数值模拟及现场监测

采动断层活化数值模拟及现场监测,方家虎,贺宝宝,断层活化影响因素众多,断层倾角是影响断层活化的重要因素。为研究采动条件下不同倾角断层活化情况,运用FLAC3D数值模拟软件,分别

2020-03-11
773KB
工作面回断层活化的相互影响分析

对断层活化进行了数值模拟,并分析了断层活化与工作面回采的相互影响。得出如下规律:当断层面的切向应力达到断层的抗剪强度时,断层便进入非稳定的临界状态,此时轻微扰动便可能导致断层活化,释放巨大能量。开采引起的库伦应力增量Δσm是断层活化的主要原因,断层活化概率增益与Δσm成正比。工作面从断层上盘向断层面推进时,断层面法向应力和切向应力都逐渐增大。工作面从断层上盘向断层面推进时,整体上断层面法向应力下降,切向应力上升,这都导致了断层的活化。工作面回采与断层活化是相互影响的两个方面,工作面开采会引起断层应力场的变化继而导致断层活化,断层的活化反过来又对工作面产生影响。

2020-04-23
370KB
诱发断层活化的微震活规律研究

研究了采动诱发断层活化过程,提出了断层活化过程的4个阶段;结合现场微震监测,分析了微震平面分布、能量与频次随工作面推进度的变化规律以及断层区域微震信号波形特征。研究结果表明:断层活化过程释放能量较大,围岩弹性粘滑振荡过程是能量释放的最主要阶段,围岩塑性粘滑失效过程中产生震动的频次低、能量小,为弹性能积累阶段,微震信号呈持续时间长、频率低、振幅小、衰减慢的波形特征。研究成果为受断层影响的矿井评价断层危险性与预测断层活化导致的冲击矿压提供依据,具有一定的理论意义与实用价值。

2020-04-25
185KB
条件下断层活化失稳特性分析

断层活化失稳会导致突水,研究采动效应下断层系统的变形稳定性问题对煤矿水防治有重要意义。基于非线性理论,通过构建断层与周围介质所构成的系统在采动条件的物理力学方程,进行了断层活化的稳定性分析。研究表明,在采动条件下,随着工作面向断层附近的推进,断层带应力出现显著集中,会导致断层-围岩系统的应变能不断累积。当系统能量达到临界值时,断层会出现突然活化,导致煤矿突水。

2020-05-22
340KB
诱发断层活化规律的试验研究

根据某煤矿F2断层实际地质资料,通过相似材料模拟试验的方法对两盘工作面依次回采对断层活化的影响、断层带的应力变化规律及突水路径的形成进行研究,研究结果表明:随工作面的推进,断层界面的垂直向应力呈现先减小后增大的趋势,且同一推进步距时,上盘界面的应力变化量大于断层带的应力变化量,大于下盘界面的应力变化量;两盘煤层中间地带在两盘依次开采过程中均受到影响,其产生活化突水的可能性较大。

2020-05-02
715KB
硬厚岩层下逆断层应力演化与断层活化特征

上覆硬厚岩层受逆断层切割后,工作面顶板运动、采动应力会有异常变化。采用三维数值计算方法,模拟分析了上、下盘工作面向逆断层推进过程中的采动应力演化特征、煤层顶板运动特征及断层活化规律,并采用工程实例进行了分析验证。研究表明:在逆断层切割作用下,上盘工作面围岩呈倒楔形,采动应力向底板深处、顶板高处转移,围岩应力集中程度大于下盘工作面。下盘工作面与上盘工作面相比,采动应力受工作面与断层距离的影响较大。巨厚岩浆岩及其下部岩层形成类似"杠杆"结构,造成煤层顶板的下沉和反弹。逆断层下盘工作面煤层直接顶断层带活化的可能性大于上盘工作面,高位岩浆岩断层带活化的可能性小于下盘工作面。下盘工作面与逆断层距离40

2020-04-22
1.78MB
影响下逆断层活化规律的数值模拟

煤矿开采过程中断层活化时有发生,是矿井灾害防治研究的热点问题。为了揭示不同断层倾角条件下煤层开采对断层活化的影响,以淮南新集二矿地质采矿条件为例,采用FLAC3D进行数值模拟,系统研究逆断层下煤层开采过程中断层的动态活化规律,阐明了断层活化位置与工作面推进距离、断层倾角之间的关系。研究表明,断层活化可分为累积期、形成期、破坏期3个发育阶段;当工作面回采至工作面推进距离的一半时,断层开始活化,至开采结束,断层滑移量最大;倾角越小的断层面越早开始活化,倾角越大的断层面滑移量越大。研究成果为断层发育区煤炭资源安全开采提供了理论依据和技术参考。

2020-04-27
712KB
浅部煤层开断层活化影响研究

为了研究浅部煤层回采对断层活化影响规律,评估断层活化对工作面回采安全的影响程度,以许厂矿3336综放工作面的F1断层为研究对象,随着采掘工作的推进,采用并行电法对其活化情况进行动态监测,根据视电阻率变化特征分析得出:断层随煤层采动而被重新激活,但该断层未与顶板砂岩含水层发生明显的连通,为不导水断层,因此活化断层基本不影响工作面回采安全。

2020-04-22
1.66MB
临近断层的工作面开诱发断层活化机理研究

基于临近断层构造区工作面开采易诱发冲击地压事故的工程背景,提出了建立断层构造区工作面开采的力学模型并对其计算分析,结果表明:工作面采动对断层弱面造成扰动影响,按距离可分为远场和近场扰动效应;远场采动诱发断层活化时,断层弱面上粘合接触点统计上的破坏形式决定了断层弱面是稳滑状态还是粘滑状态;近场采动诱发断层构造活化时,采掘工作面位于断层下盘岩层时,断层岩块发生向上、向下剪滑失稳及断层岩块张拉离层失稳危险性高于上盘开采方式。

2020-04-28
637KB
固液耦合模式下诱发断层活化及突水的试验研究

以五沟煤矿F16断层地质条件为背景,采用相似材料模拟试验,在固液两相相似的基础上研究临近断层时采动对煤层顶、底板以及工作面前方煤柱的塑性破坏规律以及断层的活化突水规律,研究结果表明:由于断层带具有"屏障"作用,在煤柱的顶板和底板形成更高的集中应力;底板岩层渗透率较大的岩层,底板突水的危险性更大;在相同的煤柱宽度时,含水层水压越大,突水危险性更大。

2020-04-21
346KB
下组煤带压开底板断层活化导水效应实测研究

为探究底板断层采动活化及其阻水性变化特点,选择杨村煤矿4603工作面F6断层进行了采动过程断层带采动应力分布及活化导水效应的现场实测研究。根据实测结果,一方面,底板测点采动应力呈现工作面推过前变化缓慢及工作面临近、推过后增大幅度加剧的特点;另一方面,底板断层带水压在工作面推进过程中变化不大,其中在工作面临近测点时形成一个"水压力降压区"。综合对比分析得出4603工作面底板F6断层未因采动而活化形成导水通道,为认识底板断层采动活化特征提供了重要的实测依据。

2020-05-15
777KB
影响下断层活化规律及其诱发冲击地压的防治

断层的存在导致了煤岩层的不连续及应力变化的不连续。根据微震监测结果分析了采动影响下断层延展长度、落差、走向及强度等对断层活化规律的影响。基于断层活化规律,提出了断层构造型冲击地压防治的基本原则。

2020-04-21
290KB
断层倾角对逆断层活化规律影响的模拟分析

以杨村煤矿10605工作面F5逆断层为研究对象,采用三维有限差分数值软件FLAC3D模拟研究了断层倾角对逆断层活化的影响,揭示了断层倾角对逆断层活化影响的规律。结果表明,当开采逆断层下盘煤层时,断层倾角越小,断层带上的应力就越大;断层倾角越小,断层带两盘相对滑移量越大;断层带受采动影响显现出的孔隙压力范围及破坏程度随断层倾角的增大而减小。小倾角逆断层容易活化,诱发断层突水危险性大,所需留设的防水煤柱的宽度越大。

2020-04-23
995KB
影响下逆冲断层活化”特征试验研究

以义马矿区的F16大型逆冲断层为背景,结合断层影响下5个矿井的地质钻探和井下揭露情况搭建相似模型,在考虑断层面的分形特征和断层面两侧覆岩赋存特征的基础上,综合运用声发射监测、采场覆岩位移和采场应力监测系统,研究采动影响下断层"活化"前后的覆岩运动特征、矿压显现规律和动力响应特征。研究表明:受逆冲断层南北两侧地层覆岩结构复杂和构造运动影响,断层"活化"前后工作面覆岩运动特征、矿压显现规律和动力响应明显不同。断层"活化"前,工作面覆岩"三带"特征明显,底板应力基本不受采动应力影响,声发射信号较弱。进入断层影响区后,顶板离层量呈跳跃式增长,采动应力诱发断层"活化",底板应力达到最大值,声发射的总事件

2020-05-13
1.06MB
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。

2020-05-11
334KB
深部煤层开诱发断层活化突水研究

通过对断裂带从原岩初始状态到活化状态的分析,得出受采动影响产生的渗流场和应力场的耦合作用使得高承压含水层上煤层底板断层活化致灾,总结了断层活化突水影响因素;采用UDEC4.0软件内置的稳态流动分析算法建立渗流-应力耦合模型,模拟了刘桥一矿Ⅱ6611工作面断层活化过程,分析得出工作面推进距离断层区35~55 m范围时,断层破碎带和工作面超前支承应力影响形成的破碎裂隙很有可能成为高承压水与工作面回采空间的贯通通道。

2020-04-18
184KB
关键层效应影响下逆断层活化响应范围力学分析

为了防治冲击地压灾害,提高卸压工作效率,基于关键层理论,建立逆断层上盘回采工作面的断层活化力学分析模型,揭示断层活化机理,获得断层活化响应范围的力学表达式,并且计算得出响应范围随着开采高度和断层倾角的增加而增大;断层接触面摩擦系数越小,断层活化响应范围越大。结合前都煤矿的实际地质条件,计算得出当工作面推进至距离断层33.36 m的位置时,断层开始活化,然后主要采取大直径钻孔,并配合煤层注水、煤体爆破等卸压措施,确保回采工作面安全通过断层,提高防冲工作效率。

2020-04-23
353KB
煤柱挖潜开影响下断层活化危险性研究

为研究防水煤柱挖潜开采影响下断层活化突水机理及危险性,以荆各庄矿F3断层为例,采用力学理论分析及数值模拟分析,建立了煤柱挖潜开采影响下断层活化力学模型、力学判据、数值分析模型,分析了断层活化影响因素,对F3断层活化危险性进行了判定,最后利用钻孔压水试验验证了判定结果。研究表明:煤柱挖潜开采影响下断层活化的主要因素有断层的富水性、断层倾角、断层带特性、断层所处的位置等,F3断层活化指数为-3.81×105,小于0,断层不会出现活化,此结论通过数值模拟分析及现场钻孔压水试验得到验证。

2020-04-25
858KB
条件下断层构造的变形特征实测与分析

采场围岩中断层构造的活化效应一直是矿井防治水工作的重点研究内容。文章结合淮南某矿工作面地质条件,采用分布式光纤传感测试技术,在井下布设钻孔测试系统,对FS2断层进行岩层变形实时监测,获得了测试空间岩体的应变连续观测数据。数据处理结果表明:当工作面推进距离断层40 m左右时,断层开始活化;当工作面距离断层20~30 m时,断层活化效应明显增强。同时利用FLAC3D数值模拟方法,对断层受力变形破坏进行模拟验证,两者结果具有良好的一致性。分析认为:采动引起的断层构造面附近岩层的应变变化特征显著,进一步证明了断层存在采动诱导活化的可能性;且光纤传感测试技术所提供的数据信息量大、精度高,可为矿井评价断层

2020-05-01
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