【摘要】：斷層活化是危害礦井安全的重大災害之一,加強對于斷層活化規(guī)律的研究,在此基礎(chǔ)上確定了煤礦斷層安全煤柱的尺寸,對于斷層活化突水,減少人員與經(jīng)濟的損失具有重要意義。論文總結(jié)了國內(nèi)外斷層突水的類型與活化條件,以及斷層活化體內(nèi)應力的變化規(guī)律和斷層安全煤柱。在此基礎(chǔ)之上本論文通過分析斷層處的應力變化規(guī)律的動態(tài)分析,并結(jié)合室內(nèi)模型試驗和數(shù)值模擬,對斷層采動活化進行了研究。論文以紅四煤礦寧夏紅墩子礦區(qū)為基礎(chǔ),研究了該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造情況與水文地質(zhì)情況,并且發(fā)現(xiàn)斷層切斷整個山西組地層,并延伸至古近系地層下端的含水層,當隨著煤礦開采尺寸的增加,斷層會產(chǎn)生新的破壞,使得頂部古近系砂巖含水層的水沿著斷層進入巷道,造成突水事件。本文通過大量的文獻資料閱讀,對斷層的活化過程做出了合理的分析,分析可知,斷層相對于正常地層來說具有一定的阻隔能力,并且這種阻隔能力會使得斷層體內(nèi)應力發(fā)生改變,斷層活化主要是由于煤礦開采導致斷層體內(nèi)的阻隔能力不斷積累,使得斷層處出現(xiàn)應力集中,從而使斷層發(fā)生滑移,產(chǎn)生裂縫。對研究區(qū)內(nèi)斷層活化應力演化規(guī)律作了模型試驗研究,分析了煤礦采動情況下斷層法向應力與切向應力的動態(tài)演化與頂板“兩帶”變化趨勢。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在含有斷層的煤礦開采時,斷層處的法向應力減小與切向應力增加,才會使得斷層發(fā)生活化突水。并且在隨著煤礦推進尺寸的增加,其頂板的“兩帶”發(fā)育高度相對于正常地層有所增加。論文設(shè)計了兩種數(shù)值模擬方案,一種為水平地層,斷層傾角為55°,一種為地層傾角為6°斷層傾角為55°,分析了采動影響下斷層帶應力的變化趨勢,并結(jié)合塑性區(qū)變化得出兩種環(huán)境下開采留設(shè)安全煤柱的尺寸,在第一種情況條件下開采應留設(shè)安全煤柱尺寸為30m,在煤層第二種情況條件下開采應留設(shè)安全煤柱尺寸為35m。
【圖文】：

（1）確定斷層活化與突水的影響因素，并作出規(guī)律性總結(jié)。（2）通過數(shù)值模擬與模型試驗相結(jié)合的方法分析采動影響下紅四煤礦—寧夏銀川市紅墩子礦區(qū)某工作面在采動作用下對斷層應力、頂板“兩帶”發(fā)育、塑性區(qū)發(fā)育等隨著時間空間的變化規(guī)律。（3）綜合室內(nèi)模型試驗和數(shù)值模擬分析的結(jié)果，探討在導水斷層條件開采下的采動斷層活化突水的時空演化規(guī)律研究，以及預留斷水煤柱尺寸。1.3.2 技術(shù)路線本論文的技術(shù)路線是：首先通過大量的文獻與斷層突水的文章等，確定斷層活化突水的主要影響因素，，與斷層活化的本質(zhì)研究；然后通過研究礦區(qū)的水文地質(zhì)資料，確定 5 煤開采對 DF6 斷層活化突水的相似模擬實驗與數(shù)值模擬分析模型相結(jié)合的方法，對斷層周圍應力、頂板“兩帶”的變化規(guī)律和塑像區(qū)變化規(guī)律，對斷層的活化時空演化作出合理研究；最后通過兩種方法的對比確定斷層防水煤柱的尺寸。論文的技術(shù)路線圖如 1-4 所示：

13向北北西向北轉(zhuǎn)為北北東向，南北兩端部為 F4 斷層所斷，在區(qū)內(nèi)長度約 18km。斜東翼寬緩，傾角約 5-15°，西翼陡，傾該背斜由地震線 HD4-HD19 控制。，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷層主要有三組：雙井梁斷層，斷距大于 100m。斷距 50-200m。圖 2-1 紅墩子礦區(qū)構(gòu)造分布示意圖igure 2-1 Structural Distribution Diagram ofHongdunzi Mining Area
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD822.3

【參考文獻】

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本文編號：2627699