【摘要】：由于綜放工作面開(kāi)采空間大,對(duì)周邊煤巖體擾動(dòng)強(qiáng)烈,易引發(fā)斷層構(gòu)造活化,進(jìn)而誘發(fā)大能量礦震導(dǎo)致沖擊地壓災(zāi)害,基于趙樓煤礦1303綜放工作面生產(chǎn)和地質(zhì)條件,理論分析了工作面回采對(duì)斷層構(gòu)造擾動(dòng)影響的主控因素。采用相似模擬方法分析了斷層構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)滑移時(shí)空演化特征,并統(tǒng)計(jì)分析了工作面采動(dòng)實(shí)際礦震震源活動(dòng)演化規(guī)律。結(jié)果表明:逆斷層下盤工作面回采,斷層面發(fā)生張拉離層和剪切滑動(dòng)的主控因素為表征開(kāi)采擾動(dòng)垂直作用力Pv和水平作用力Ph的比值k、表征斷層幾何特性的斷層傾角θ、以及表征斷層力學(xué)特性的內(nèi)摩擦角φ;工作面開(kāi)采首先引發(fā)覆巖低層位斷層巖塊滑動(dòng),并隨工作面與斷層面距離的減小逐漸向高層位斷層巖塊擴(kuò)展;斷層誘發(fā)礦震需滿足斷層產(chǎn)生滑動(dòng)失穩(wěn)且滑動(dòng)表現(xiàn)為黏滑兩個(gè)條件。工作面礦震活動(dòng)規(guī)律:采空區(qū)范圍越大,礦震活動(dòng)越劇烈;礦震震源叢集于采空區(qū)區(qū)域,且隨工作面推進(jìn)向前方及高層位巖層轉(zhuǎn)移。對(duì)1303工作面礦震事件影響程度:Fd96斷層張剪失穩(wěn)采空區(qū)覆巖破斷運(yùn)動(dòng)FZ14斷層張剪失穩(wěn)。
【圖文】：

第10期王浩等:綜放工作面采動(dòng)誘發(fā)逆斷層張剪失穩(wěn)特征及礦震活動(dòng)規(guī)律分析圖11303工作面平面布置Fig.1Layoutof1303miningface內(nèi)正斷層走向總體為N35E方向，逆斷層(FZ14)走向?yàn)镹60E方向。FZ14逆斷層落差40～70m，斷層面與工作面軌道巷距離35～50m，對(duì)整個(gè)1303綜放工作面回采勻有嚴(yán)重影響。表1工作面主要斷層特性Table1Characteristicsoffaultsaroundminingface斷層名稱走向/(°)傾角/(°)落差/m性質(zhì)Fd97N36E700～13正Fd96N38E730～12正F07N12E700～12正FX7N32E700～14正FX9N69E650～5正FZ14N60E7040～70逆由于FZ14逆斷層尺度相對(duì)較大，從而其對(duì)1303工作面當(dāng)前區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)影響也較大。針對(duì)FZ14逆斷層，根據(jù)Mohr－Coulomb巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則及Anderson斷層構(gòu)造力學(xué)機(jī)制［19］，由于逆斷層傾角較大(70°)，理論分析認(rèn)為FZ14形成時(shí)的區(qū)域主應(yīng)力組合方向應(yīng)為圖2組合方式，即最大水平應(yīng)力為近水平方向。圖2FZ14形成過(guò)程中空間主應(yīng)力分布Fig.2PrincipalstressforthefaultingofFZ14以上從巖石力學(xué)及斷層構(gòu)造形成機(jī)制角度，理論分析認(rèn)為1303工作面區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主應(yīng)力方向?yàn)榻椒较�。�?yīng)該注意，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分析是一個(gè)十分復(fù)雜系統(tǒng)的過(guò)程，需對(duì)斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行系統(tǒng)分析，而非簡(jiǎn)單的力學(xué)機(jī)制推演。本文研究采掘活動(dòng)對(duì)斷層構(gòu)造活化擾動(dòng)，主要針對(duì)當(dāng)前區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)分析，為采掘應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)引發(fā)斷層活化提供參考。2.2采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)分析采動(dòng)應(yīng)力擾動(dòng)實(shí)質(zhì)是對(duì)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的改變［1，19］，工作面回采引發(fā)原始應(yīng)力場(chǎng)由舊的平衡狀態(tài)向新的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變，并導(dǎo)致局部區(qū)域煤巖體應(yīng)力集中，促使斷層構(gòu)造垂直應(yīng)力與水平主應(yīng)力重新分布，進(jìn)而易引發(fā)斷層失穩(wěn)滑動(dòng)。(1)模型構(gòu)建綜放工作面采空區(qū)與斷層構(gòu)造帶間的煤巖塊體稱為

表1工作面主要斷層特性Table1Characteristicsoffaultsaroundminingface斷層名稱走向/(°)傾角/(°)落差/m性質(zhì)Fd97N36E700～13正Fd96N38E730～12正F07N12E700～12正FX7N32E700～14正FX9N69E650～5正FZ14N60E7040～70逆由于FZ14逆斷層尺度相對(duì)較大，，從而其對(duì)1303工作面當(dāng)前區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)影響也較大。針對(duì)FZ14逆斷層，根據(jù)Mohr－Coulomb巖石強(qiáng)度準(zhǔn)則及Anderson斷層構(gòu)造力學(xué)機(jī)制［19］，由于逆斷層傾角較大(70°)，理論分析認(rèn)為FZ14形成時(shí)的區(qū)域主應(yīng)力組合方向應(yīng)為圖2組合方式，即最大水平應(yīng)力為近水平方向。圖2FZ14形成過(guò)程中空間主應(yīng)力分布Fig.2PrincipalstressforthefaultingofFZ14以上從巖石力學(xué)及斷層構(gòu)造形成機(jī)制角度，理論分析認(rèn)為1303工作面區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主應(yīng)力方向?yàn)榻椒较颉?yīng)該注意，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分析是一個(gè)十分復(fù)雜系統(tǒng)的過(guò)程，需對(duì)斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行系統(tǒng)分析，而非簡(jiǎn)單的力學(xué)機(jī)制推演。本文研究采掘活動(dòng)對(duì)斷層構(gòu)造活化擾動(dòng)，主要針對(duì)當(dāng)前區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)分析，為采掘應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)引發(fā)斷層活化提供參考。2.2采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)分析采動(dòng)應(yīng)力擾動(dòng)實(shí)質(zhì)是對(duì)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的改變［1，19］，工作面回采引發(fā)原始應(yīng)力場(chǎng)由舊的平衡狀態(tài)向新的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變，并導(dǎo)致局部區(qū)域煤巖體應(yīng)力集中，促使斷層構(gòu)造垂直應(yīng)力與水平主應(yīng)力重新分布，進(jìn)而易引發(fā)斷層失穩(wěn)滑動(dòng)。(1)模型構(gòu)建綜放工作面采空區(qū)與斷層構(gòu)造帶間的煤巖塊體稱為斷層巖塊，如圖3所示。采空區(qū)、斷層巖塊、斷層構(gòu)造帶相互間的應(yīng)力嘗位移場(chǎng)時(shí)空演化特征對(duì)斷層構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)活化危險(xiǎn)程度、錯(cuò)動(dòng)形式、錯(cuò)動(dòng)劇烈程度等有重要影響［3，6］。斷層巖塊是連結(jié)采空區(qū)與斷層構(gòu)造帶的實(shí)體結(jié)構(gòu)，分析其應(yīng)力、應(yīng)變受采動(dòng)影響的變化，是研究開(kāi)采擾動(dòng)下斷層活化運(yùn)動(dòng)的關(guān)?

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