【摘 要】
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研究采动条件下断层及其附近煤岩层的应力分布对于矿震、断层冲击地压的机理分析及预防具有重要意义。以兖矿集团济三煤矿6303工作面地质条件为背景建立FLAC3D数值模型,模型中共包含13个岩层和1个45°倾角的正断层。采用界面单元模拟断层接触面和岩层接触面。在断层上盘断层上布置了22个监测节点,获得了工作面分别从正断层上、下盘推进过程中断层各处正应力和切应力的时空分布规律,并建立了逆断层下盘开采的数值
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研究采动条件下断层及其附近煤岩层的应力分布对于矿震、断层冲击地压的机理分析及预防具有重要意义。以兖矿集团济三煤矿6303工作面地质条件为背景建立FLAC3D数值模型,模型中共包含13个岩层和1个45°倾角的正断层。采用界面单元模拟断层接触面和岩层接触面。在断层上盘断层上布置了22个监测节点,获得了工作面分别从正断层上、下盘推进过程中断层各处正应力和切应力的时空分布规律,并建立了逆断层下盘开采的数值模型进行对比。获得了工作面分别从正断层上、下盘推进过程中模型垂直、水平和切应力场的时空分布规律,特别是煤层应力的时空分布规律。研究发现:(1)在工作面从正断层下盘向断层推进的过程中,松动区的范围最大约为113m,最小约为64m;在工作面从正断层上盘向断层推进的过程中,压紧区上方松动区范围最大约为78m,最小约为35m;在工作面从逆断层下盘向断层推进的过程中,松动区的范围最大约为127m,最小约为21m。(2)随着工作面从正断层下盘向断层推进,在开采瞬时稍后普遍存在正应力下降现象。根据安全系数下降确定的开采瞬时稍后断层滑动危险区段多位于松动区前端。根据松动区内切应力上升会增加断层滑动危险的认识,确定的每两次开采之间断层滑动危险区段多位于松动区前端。随着工作面从正断层上盘向断层推进,当工作面临近断层时压紧区上方松动区的断层区段多趋于危险。随着工作面从逆断层下盘向断层推进,当工作面煤壁距断层的水平距离为100m、60m、40m和10m时,每两次开采之间断层滑动危险区段多位于松动区两端。(3)随着工作面从正断层下盘向断层推进,当工作面煤壁距断层水平距离为40m50m时,工作面煤壁附近垂直、水平和切应力的高值区临近断层且受断层阻隔效应影响。随着工作面向前推进,上述高值区逐渐向断层上盘扩展。当工作面煤壁距断层水平距离相同时,断层对煤层垂直、水平及切应力的阻隔效应通常依次减弱;当其由50m减至20m时,断层阻隔效应增强。(4)随着工作面从正断层下盘向断层推进,煤层垂直和水平应力最大值或工作面煤壁距断层水平距离为20m和30m时靠近工作面煤壁的峰值通常分别位于工作面煤壁前方10.5m和11.5m13.5m;切应力最大值位于工作面煤壁前方11.514.5m。随着工作面从正断层上盘向断层推进,断层上盘煤层紧邻工作面煤壁的垂直、水平和切应力分别位于工作面煤壁前方7.5m10.5m、10.5m15.5m和11.5m12.5m。该论文有图26幅,表6个,参考文献60篇。
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