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地下开挖引发断层冲击地压是岩体力学的一个难题,对其进行的各方面研究虽然已经有了很多工程应用经验,然而机理方面的研究还很不成熟。我国是一个矿难频发的国家,其中由于地下开采的动力扰动导致失稳引发的动力灾害非常严重。因此该方面的研究具有很重要的理论与现实意义。
系统地总结了断层冲击地压问题的研究现状及其进展,概括了断层冲击地压动力灾害发生机理研究的主要成果,指出了该方面的主要研究内容、存在的问题及发展趋势。
对断层冲击地压的动力学机理进行了探讨,扼要论述了断层在近断层地下开挖中起到的动力学控制作用。结合抚顺老虎台矿区断层冲击地压的实际,采用有限元方法,建立了断层冲击地压有限元数值模型,利用有限元软件进行了分析。模型把矿体开挖分成三个步骤,分别对丌挖前、一次开挖后、二次开挖后及三次开挖后进行数值模拟,分析在各个开挖步骤过程中应力、应变及能量的变化,通过其来分析近断层开挖过程中的冲击地压发生机理及破坏情况。
通过数值模拟得出结论,随着开采范围的不断扩大,或者越接近断层,断层处集中的应力就越大,应力也在不断积累,当煤体或围岩达到其极限强度时,就会通过喷射等方式释放其积累的弹性能,诱发断层冲击地压。巷道开挖构成了断层引发冲击地压的先决条件。对老虎台矿区断层冲击地压发生规律和特点进行了分析,提出了防治冲击地压的对策和措施。