本文關鍵詞：采動影響下斷層活化誘導煤與瓦斯突出機理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《貴州大學》 2015年

采動影響下斷層活化誘導煤與瓦斯突出機理研究

潘超  

【摘要】：斷層影響帶內(nèi)的煤與瓦斯突出是影響煤礦安全開采的一大動力災害,其發(fā)生原因往往是由開采時開采擾動引起斷層活化所誘發(fā)的。目前的研究主要集中在靜態(tài)或準靜態(tài)作用方面,而忽略了大部分斷層影響帶內(nèi)的突出都是發(fā)生在開采、掘進、爆破等過程中的應力擾動所誘發(fā)的,對采動影響下斷層活化誘發(fā)突出研究較少。因此,為了保障煤礦安全生產(chǎn),研究采動影響下斷層活化誘導煤與瓦斯突出機理有著廣泛的工程意義。論文以斷層影響帶內(nèi)的突出現(xiàn)象為主要研究對象,基于綜合作用假說,考慮工程現(xiàn)場實際情況,采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究了開采擾動條件下斷層活化誘導突出過程中的斷層活化規(guī)律、斷層及相關煤層的應力分布規(guī)律及變形破壞特征、瓦斯運移及突出動態(tài)特征,進而揭示了開采擾動、斷層活化、突出之間的因果關系,確定了開采擾動對斷層活化誘發(fā)突出的作用機理。并在分析地應力、瓦斯壓力、斷層構造等影響因素在采動影響下斷層活化誘導突出中作用的基礎上,主要得到了以下有益的結(jié)論:(1)采動影響下斷層活化誘導突出過程可分為,應力集中階段、開采擾動誘發(fā)煤巖破裂階段、瓦斯壓力驅(qū)動裂隙擴展階段和突出發(fā)生階段四個階段,各個階段地應力、瓦斯壓力、斷層都具有各自的作用。(2)開采擾動、斷層活化及突出之間是相互影響的,開采擾動作用下斷層影響帶內(nèi)的地應力狀態(tài)是影響突出的主控因素,為突出的發(fā)生提供了主要動力,較大構造應力是造成高地應力的決定性因素;高壓瓦斯條件下,開采擾動引起的斷層活化成為觸發(fā)突出發(fā)生的主要誘因,且斷層活化誘致的破壞形態(tài)與工作面所處的地應力狀態(tài)緊密相關;瓦斯是影響突出發(fā)生的物質(zhì)基礎,而高地應力影響著高瓦斯壓力的存在,瓦斯壓力是控制突出發(fā)生過程的主要因素。(3)突出危險性與斷層構造緊密相關,由于開采擾動的影響及應力場的復雜性,在同一斷層影響帶內(nèi)的應力集中程度并不同,影響著瓦斯運移及富集,間接控制了突出發(fā)生的邊界條件。同時,本文基于煤體的雙重孔隙介質(zhì)物理模型,進行了考慮采動影響的斷層影響帶內(nèi)瓦斯運移機制研究,建立了考慮采動影響的煤層瓦斯運移數(shù)學模型,并研究了采動影響下斷層影響帶內(nèi)的瓦斯壓力梯度變化規(guī)律;基于“砌體梁”理論,研究了斷層活化機制;基于RFPA2D-Gasflow程序的彈性損傷本構關系,分析了采動影響下的斷層影響帶內(nèi)煤體的損傷破壞機制。研究表明:地應力的演化對煤層瓦斯賦存及運移起主導控制作用,地應力通過控制瓦斯賦存及運移影響著斷層影響內(nèi)的突出的發(fā)生;工作面由斷層下盤向斷層推進時,斷層易出現(xiàn)活化現(xiàn)象,而工作面由斷層上盤向斷層推過斷層后,斷層才易于活化甚至滑移。本文通過瓦斯煤巖破裂過程分析系統(tǒng)RFPA2D-Gasflow,在考慮巖體材料細觀結(jié)構的非均勻性基礎上,系統(tǒng)開展了采動影響下斷層活化誘導突出機理的研究,取得了一些有益的研究成果,對斷層影響帶內(nèi)的突出防治及監(jiān)測具有一定的理論價值。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD713.1
【目錄】：

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本文編號：193454