為研究大型逆斷層保護(hù)煤柱留設(shè)問題,以鄒莊礦井F₂₅逆斷層為工程背景,對(duì)該斷層切割煤層底板奧陶系灰?guī)r可能導(dǎo)致87采區(qū)煤層回采過程中斷層"活化"突水情況進(jìn)行分析,利用FLAC3D軟件對(duì)留設(shè)不同寬度煤柱下應(yīng)力場(chǎng)、塑性破壞區(qū)、斷層帶附近巖體垂向應(yīng)力變化及斷層"活化"規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,隨著留設(shè)煤柱寬度變小,采動(dòng)應(yīng)力穿越斷層帶,在上盤形成應(yīng)力集中區(qū),垂向應(yīng)力的演化明顯滯后于水平應(yīng)力;當(dāng)煤柱寬度減小到20 m時(shí),煤層頂?shù)装灞憩F(xiàn)出不同應(yīng)力演化特征,且塑性破壞區(qū)與斷層帶導(dǎo)通,從而導(dǎo)致煤層頂斷層帶先于煤層底斷層帶"活化",經(jīng)分析得知鄒莊礦井F₂₅逆斷層保留煤柱為20 m較為合理,與該礦井實(shí)際生產(chǎn)吻合。本研究結(jié)果為分析類似工程背景下保護(hù)煤柱留設(shè)具有一定參考價(jià)值。 

【文章來源】：東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,43(03)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

18和24勘查線地震地質(zhì)剖面圖

上盤的太原組灰?guī)r,含水量少、斷層帶導(dǎo)水性差,基本不會(huì)發(fā)生礦井突水,但斷層下盤奧陶系灰?guī)r含大量水,由于煤層采動(dòng),會(huì)致使斷層帶發(fā)生滑移、“活化”,從而發(fā)生礦井突水現(xiàn)象。為合理留設(shè)F25逆斷層帶煤柱寬度,根據(jù)工程地質(zhì)背景,建立了三維數(shù)值模型(圖2),模型X、Y、Z分別為315 m、210 m、150 m,模型由478 800個(gè)單元格和499 746個(gè)單元節(jié)點(diǎn)組成,工作面位于斷層下盤。模型底部邊界XY面采用全約束條件,頂部采用自由邊界條件,上覆巖層荷載計(jì)算值為15 Mpa,X、Y方向采用全部固定,以Mohr-Coulomb作為煤巖體材料屈服準(zhǔn)則。煤層沿Y軸方向開挖,為消除邊界影響,分別留設(shè)40 m、30 m、20 m、10 m約束煤柱,進(jìn)行4次不同保留煤柱條件下的模擬開挖,巖層力學(xué)屬性參數(shù)如表1所示。

表1 巖組物理力學(xué)參數(shù)Table 1 Physical and mechanical parameters of rock association 巖性 體積模量/GPa 剪切模量/GPa 內(nèi)摩擦角/(°) 內(nèi)聚力/MPa 抗拉強(qiáng)度/MPa 密度/(g·cm-3) 泥巖下 9.9 6.2 32 2.00 2.43 2.62 82煤 3.3 1.1 25 1.00 0.15 1.40 粉砂巖中 8.8 7.4 31 1.21 1.13 2.53 砂巖中 7.4 6.8 37 2.68 3.09 2.59 泥巖中 8.8 4.5 28 1.00 0.85 0.49 72煤 3.3 1.1 25 1.00 0.15 1.40 泥巖上 9.2 5.2 32 1.34 1.76 2.54 砂巖上 22.0 24.0 40 6.51 6.12 2.68 粉砂巖上 13.0 11.0 34 2.80 2.36 2.62 斷層帶 1.0 1.0 13 1.20 0.05 2.00 灰?guī)r 17.9 18.9 40 7.10 4.20 2.60圖4 不同寬度煤柱下垂直應(yīng)力場(chǎng)云圖

【參考文獻(xiàn)】：
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