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摘要：该文根据南山矿3下128工作面地质条件和开采特点，分析了断层构造与3下128工作面冲击危险性的关系，主要运用理论分析和数值模拟的研究方法来简析其应力和能量的特征，分析结果为下一步采取防冲措施提供了依据，对于相似地质条件下煤矿安全开采具有指导意义。
关键词：断层构造；冲击地压；理论分析；数值模拟
随着国内煤矿开采深度的增加，地应力升高，再加上有些矿井地质构造复杂，造成了动压显现问题。煤矿冲击地压的形成与矿井深部区域地质特征、构造形成演化过程及区域应力环境等因素有着密切的关系[1]。断层冲击地压是煤矿一大自然灾害，其发生的影响因素极其复杂[2]。针对具体的地质条件和开采特点，分析特定条件下的冲击地压影响因素，尤其是断层构造与冲击地压的关系，为下一步划分冲击地压危险区域及做到有重点地防冲提供了依据，有利于矿井的安全高效生产。
1工作面概况
3下128工作面位于3下煤层，位置如图1所示，煤层赋存较稳定，煤层结构复杂，f=1～2，煤厚2.4～3.2m，平均厚度2.8m，煤层厚度变化较小；煤层倾角3～13°，平均7°。受较大断层影响，煤层局部破碎、节理裂隙较发育。该工作面整体属于一单斜构造区，地层走向NE，倾向SE，地层倾角3～12°，平均7°，煤层结构复杂，轨道巷掘进邻近F3-1断层（H=0～19 ∠70°），运输巷掘进邻近张庄断层（H=0～28 ∠70°），断层附近构造应力较大。
2地质构造与冲击地压关系分析
（1）实验室模拟
图2所示为实验室模拟工作面开采接近断层时的煤岩层的应变情况。由图可知，推采至离断层40m左右时煤岩层的应变量开始急剧变大，过断层20m左右煤岩层应变量趋于稳定。这是由于该工作面属于深部开采，上覆岩层的原始应力很高，工作面推采至断层附近受采动，断层上下盘和垂直应力的耦合作用，应力在断层附近迅速升高，煤岩体受到的弹性能量急剧，很大可能发生冲击危险。
（2）工作面应力状态分析
由3下128工作面地质平面图可知，工作面东、西部两侧为F3-1断层和张庄断层，北侧为两断层接近区域，南侧为采区大巷；工作面掘进区域埋深-630～670m；上部存在采空区压煤边界。因此3下128工作面的主要水平应力为水平构造应力，主要垂直应力为垂直重应力和上部煤柱应力，如图3所示。
（2）工作面构造影响评价
根据3下128工作面地质情况分析，工作面回采区域构造以断层为主。
3下128工作面在掘进及回采过程中揭露F3-1（H=8.6m）、张庄断层分支（H=1.5m），临近张庄断层，其他一些列小断層，存在冲击地压危险性；根据一般经验，当工作面推采到断层F3-1（H=8.6m）前后60m时，最易诱发冲击地压；当工作面推采到断层H<5m前后30m时，最易诱发冲击地压。如图4所示的区域为断层影响的危险区域。
3 数值模拟分析
3下128工作面出现落差大于3m的断层，工作面掘进过程中会揭露这些断层，需要进行动力监测，适当降低掘进和回采速度，防止断层区域冲击地压显现。
如图5断层附近主应力和图6断层附近声发射图所示。断层区工作面应力很高，能量很大。
断层切断了煤岩体的连续性，断层上盘对断层下盘有加压的作用应力很容易升高，能量大量积聚。当工作面回采至断层附近时，煤壁超前应力会对工作面和断层断裂带有下压的作用，冲击危险性极高。由数值模拟和理论分析可以得出，断层附近是冲击危险区，需要布控一定的防冲措施。本煤矿实施的措施有大直径钻孔卸压方法和深孔爆破使得煤岩体由弹性能状态提前进入塑性状态，能量得以大量释放，应力向工作面后面转移，塑性区为煤岩体内部而非煤岩体冲出巷道发生冲击危险。
4结论
（1）3下128工作面冲击地压力源主要是断层构造带来的水平构造应力以及上覆岩层带来的垂直重应力和上部煤柱应力的耦合作用。
（2）根据生产经验，断层落差H=3m左右，推采至断层前后30m易诱发冲击地压；断层落差H=5.5m左右，推采至断层前后40m易诱发冲击地压；断层落差H=7.5m左右，推采至断层前后60m易诱发冲击地压。
（3）断层切断了煤岩体的连续性，冲击危险性很高，断层附近需要实施大直径钻孔和深孔爆破等卸压措施来保证安全工作面过断层。
参考文献：
[1]姜耀东，潘一山，姜福兴，等.我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治[J].煤炭学报，2014，39（2）：205-213.
[2]潘一山，王来贵，章梦涛，徐秉业. 断层冲击地压发生的理论与试验研究[J]. 岩石力学与工程学报，1998，（06）：642-649.
[3]王永瑞，魏辉. 深部孤岛工作面残留煤柱冲击地压防治技术研究[J]. 中国煤炭，2017，（5）：57-59+78.
关键词：断层构造；冲击地压；理论分析；数值模拟
随着国内煤矿开采深度的增加，地应力升高，再加上有些矿井地质构造复杂，造成了动压显现问题。煤矿冲击地压的形成与矿井深部区域地质特征、构造形成演化过程及区域应力环境等因素有着密切的关系[1]。断层冲击地压是煤矿一大自然灾害，其发生的影响因素极其复杂[2]。针对具体的地质条件和开采特点，分析特定条件下的冲击地压影响因素，尤其是断层构造与冲击地压的关系，为下一步划分冲击地压危险区域及做到有重点地防冲提供了依据，有利于矿井的安全高效生产。
1工作面概况
3下128工作面位于3下煤层，位置如图1所示，煤层赋存较稳定，煤层结构复杂，f=1～2，煤厚2.4～3.2m，平均厚度2.8m，煤层厚度变化较小；煤层倾角3～13°，平均7°。受较大断层影响，煤层局部破碎、节理裂隙较发育。该工作面整体属于一单斜构造区，地层走向NE，倾向SE，地层倾角3～12°，平均7°，煤层结构复杂，轨道巷掘进邻近F3-1断层（H=0～19 ∠70°），运输巷掘进邻近张庄断层（H=0～28 ∠70°），断层附近构造应力较大。
2地质构造与冲击地压关系分析
（1）实验室模拟
图2所示为实验室模拟工作面开采接近断层时的煤岩层的应变情况。由图可知，推采至离断层40m左右时煤岩层的应变量开始急剧变大，过断层20m左右煤岩层应变量趋于稳定。这是由于该工作面属于深部开采，上覆岩层的原始应力很高，工作面推采至断层附近受采动，断层上下盘和垂直应力的耦合作用，应力在断层附近迅速升高，煤岩体受到的弹性能量急剧，很大可能发生冲击危险。
（2）工作面应力状态分析
由3下128工作面地质平面图可知，工作面东、西部两侧为F3-1断层和张庄断层，北侧为两断层接近区域，南侧为采区大巷；工作面掘进区域埋深-630～670m；上部存在采空区压煤边界。因此3下128工作面的主要水平应力为水平构造应力，主要垂直应力为垂直重应力和上部煤柱应力，如图3所示。
（2）工作面构造影响评价
根据3下128工作面地质情况分析，工作面回采区域构造以断层为主。
3下128工作面在掘进及回采过程中揭露F3-1（H=8.6m）、张庄断层分支（H=1.5m），临近张庄断层，其他一些列小断層，存在冲击地压危险性；根据一般经验，当工作面推采到断层F3-1（H=8.6m）前后60m时，最易诱发冲击地压；当工作面推采到断层H<5m前后30m时，最易诱发冲击地压。如图4所示的区域为断层影响的危险区域。
3 数值模拟分析
3下128工作面出现落差大于3m的断层，工作面掘进过程中会揭露这些断层，需要进行动力监测，适当降低掘进和回采速度，防止断层区域冲击地压显现。
如图5断层附近主应力和图6断层附近声发射图所示。断层区工作面应力很高，能量很大。
断层切断了煤岩体的连续性，断层上盘对断层下盘有加压的作用应力很容易升高，能量大量积聚。当工作面回采至断层附近时，煤壁超前应力会对工作面和断层断裂带有下压的作用，冲击危险性极高。由数值模拟和理论分析可以得出，断层附近是冲击危险区，需要布控一定的防冲措施。本煤矿实施的措施有大直径钻孔卸压方法和深孔爆破使得煤岩体由弹性能状态提前进入塑性状态，能量得以大量释放，应力向工作面后面转移，塑性区为煤岩体内部而非煤岩体冲出巷道发生冲击危险。
4结论
（1）3下128工作面冲击地压力源主要是断层构造带来的水平构造应力以及上覆岩层带来的垂直重应力和上部煤柱应力的耦合作用。
（2）根据生产经验，断层落差H=3m左右，推采至断层前后30m易诱发冲击地压；断层落差H=5.5m左右，推采至断层前后40m易诱发冲击地压；断层落差H=7.5m左右，推采至断层前后60m易诱发冲击地压。
（3）断层切断了煤岩体的连续性，冲击危险性很高，断层附近需要实施大直径钻孔和深孔爆破等卸压措施来保证安全工作面过断层。
参考文献：
[1]姜耀东，潘一山，姜福兴，等.我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治[J].煤炭学报，2014，39（2）：205-213.
[2]潘一山，王来贵，章梦涛，徐秉业. 断层冲击地压发生的理论与试验研究[J]. 岩石力学与工程学报，1998，（06）：642-649.
[3]王永瑞，魏辉. 深部孤岛工作面残留煤柱冲击地压防治技术研究[J]. 中国煤炭，2017，（5）：57-59+78.