發(fā)布時(shí)間：2020-11-03 12:02

　　 礦井水害事故大多數(shù)是由于底板突水造成的,而斷層構(gòu)造的存在是造成采動(dòng)底板突水的主要原因之一。在采場(chǎng)支承壓力的作用下,斷層帶巖體內(nèi)部裂隙萌生、擴(kuò)展,當(dāng)斷層上下盤(pán)沿?cái)鄬用娈a(chǎn)生剪切、拉伸作用時(shí),造成上下盤(pán)相互錯(cuò)動(dòng),即發(fā)生了“采動(dòng)斷層活化”。當(dāng)斷層貫穿煤層和富含水層時(shí),斷層上下盤(pán)的錯(cuò)位移動(dòng)就會(huì)造成煤層底板和含水層之間的距離減小,隔水層的有效厚度也隨之變小,增大了斷層突水的可能性。斷層帶內(nèi)裂隙貫通,形成突水通道,造成嚴(yán)重的突水事故。因此,在采動(dòng)支承壓力和水壓作用下的斷層活化及突水機(jī)理的研究是降低和解決承壓開(kāi)采突水危害的重中之重。本文運(yùn)用理論分析和數(shù)值模擬方法,結(jié)合斷層產(chǎn)狀要素對(duì)斷層活化的影響,以開(kāi)采采動(dòng)裂隙萌生、斷層活化及形成的突水通道為研究重點(diǎn),來(lái)揭示出采動(dòng)底板斷層活化及突水機(jī)理,得到以下結(jié)論:(1)考慮采場(chǎng)底板支撐壓力分布規(guī)律和含水層水壓的影響,完善了采場(chǎng)底板斷層活化機(jī)理的力學(xué)模型,基于彈性力學(xué)基本理論,推導(dǎo)出斷層任意一點(diǎn)的正應(yīng)力與剪應(yīng)力公式,得到斷層活化的力學(xué)判據(jù)以及底板隔水層破壞的判據(jù)。(2)通過(guò)數(shù)值模擬相關(guān)軟件FLAC3D,分析了不同推進(jìn)距離、斷層傾角、斷層落差以及推進(jìn)方向條件下,斷層的活化特性。斷層帶較其周圍巖層的強(qiáng)度低,隨著工作面的推進(jìn),采場(chǎng)塑性區(qū)“包圍圈”與剪應(yīng)力逐漸增大;斷層落差越大,斷層越容易活化;小傾角斷層易發(fā)生壓剪破壞和裂隙發(fā)育明顯。(3)通過(guò)軟件模擬出采動(dòng)過(guò)程中斷層活化底板突水通道的演化過(guò)程,分析了采動(dòng)斷層活化底板的滲流特征,在留設(shè)防水煤柱時(shí),斷層落差增大,留設(shè)的防水煤柱隨之增大;斷層傾角越小,需要留設(shè)的防水煤柱則越寬。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD745
【部分圖文】：

所發(fā)生的滯后突水問(wèn)題均與斷層的力學(xué)性質(zhì)相關(guān)，即與斷層的類型相關(guān)。??（１）根據(jù)斷層（面）形成機(jī)理的不同，可劃分為正斷層（張性斷裂面）、逆斷??層（壓性斷裂面）、平移斷層（扭性斷裂面）。如圖２．２?（ａ）、（ｂ）、（ｃ）所示，對(duì)于正??斷層，主應(yīng)力ｑ為垂直分布，ａ２、ａ３為水平分布，其斷裂面為由拉伸作用產(chǎn)生??９??

ｅ水源?＼?＼??圖２．１斷層活化及突水路徑優(yōu)化１３６１??Ｆｉｇ２．１?Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ?ｉｎｒｕｓｈ?ｐａｓｓａｇｅｗａｙ?ｂｙ?ｆａｕｌｔ?ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ１，６＇??經(jīng)過(guò)對(duì)大量煤層底板斷層活化突水事故分析研宄，學(xué)者總結(jié)出底板斷層活??化突水的過(guò)程：在采場(chǎng)支承壓力的作用下，斷層帶巖體內(nèi)部裂隙萌生、擴(kuò)展，??當(dāng)斷層上下盤(pán)沿?cái)鄬用娈a(chǎn)生剪切、拉伸作用時(shí)，造成上下盤(pán)相互錯(cuò)動(dòng)，即發(fā)生??了“采動(dòng)斷層活化”�；罨慕Y(jié)果是發(fā)生孔隙流一裂隙流一管道流的滲流轉(zhuǎn)換，??最終導(dǎo)致水量較大的斷層突水事故＠］。??２．２斷層活化機(jī)理分析??斷層活化是由于斷層的上下盤(pán)相互錯(cuò)動(dòng)，通常由采動(dòng)支承壓力引起，活化??后的斷層由非導(dǎo)水變?yōu)閷?dǎo)水。一旦斷層發(fā)生初始活化，其上下盤(pán)巖層會(huì)沿著斷??層面發(fā)生剪切位移

合剪切破壞機(jī)制，因此，斷層活化的力學(xué)判據(jù)為：當(dāng)點(diǎn)斷層面上的剪應(yīng)力＆達(dá)??到斷層面的剪切破壞強(qiáng)度ｒ時(shí)，即ｒ？＞Ｔ時(shí)，斷層發(fā)生活化。??考慮采場(chǎng)推進(jìn)距離對(duì)斷層活化的影響，反映在圖２－３所示的力學(xué)模型中即??為參數(shù)Ｓ，、Ｓ４的不同情況，采場(chǎng)推進(jìn)時(shí)斷減小，而Ｓ４不斷增加。假設(shè)切??眼距離斷層?１１０ｍ，固定?Ｈ＝９００ｍ，?／＝２５０００Ｎ／ｍ３，０＝４５°，８２＝８６＝２０１７１，??Ｓ３＝Ｓ５＝ｌ〇ｍ，?Ｋ尸３．５，?Ｋ２＝２．５，ａ＝０．?８?，?ｚ?取?０￣１５０ｍ，而推進(jìn)距離?Ｌ?分別取?３０ｍ，??６０ｍ，，?９０ｍ，１２０ｍ，１５０ｍ，對(duì)應(yīng)著參數(shù)?Ｓ４?分別為?３０ｍ，?６０ｍ，?９０ｍ，１２０ｍ，１５０ｍ，??參數(shù)Ｓ，分別為５０ｍ，?２０ｍ，－１０ｍ，－４０ｍ，－７０ｍ，計(jì)算得到斷層面上的剪應(yīng)力??分布規(guī)律見(jiàn)圖２．４。??１４?ｆ??１２?■?—Ｌ＝３０ｍ?－Ａ—Ｌ＝６０ｍ??＾?一［?＝９（）ｍ?Ｍ?ｌ，１２０ｍ??＼?８?■?—４—１?＝１５０ｍ??�。叮�??０?＾￣ｔ－ｉ，ｂ丨丨丨丨丨丨丨丨■丨丨??＿２?１００?１２０?１４０?１６０??－４?■??－６?■??ｚ／ｍ??圖２．４不同推進(jìn)距離下斷層面上剪應(yīng)力分布??Ｆｉｇ．２．４?Ｓｈｅａｒ?ｓｔｒｅｓｓ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｎ?ｆａｕｌｔ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｄｖａｎｃｅ?ｄｉｓｔａｎｃｅ??由圖２．４可以看出
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本文編號(hào)：2868544