斷層不連續(xù)結構控制著煤巖變形、破壞及力學性質(zhì),該結構與煤層采掘活動之間的相互作用是影響斷層活化的關鍵。論文針對煤礦采掘活動作用下斷層活化誘發(fā)沖擊地壓的監(jiān)測預警難題,把實驗設計煤層采掘應力路徑并再現(xiàn)斷層活化過程作為研究特色;首先,圍繞煤層采掘活動誘發(fā)斷層活化過程的“斷層、采動應力、礦震動載”三個關鍵因素,抽象出采動應力主導型斷層活化和礦震主導型斷層活化兩種類型;然后,以現(xiàn)場調(diào)研與理論分析為指導、室內(nèi)物理實驗為核心,依托真三軸加卸載動靜組合試驗、基于聲發(fā)射系統(tǒng)的聲波被動CT探測、以及基于高速攝像系統(tǒng)的非接觸式數(shù)字照相量測三項關鍵技術,依次開展了煤層采掘應力路徑下斷層活化過程的實驗設計與理論數(shù)值仿真、雙軸斷面加卸載實驗、真三軸斷面瞬間卸載實驗和雙軸動靜組合加載實驗四項主要研究內(nèi)容,以期揭示煤層采掘應力路徑下斷層活化過程的力-聲-變形演化規(guī)律。斷面試樣加卸載實驗結果表明:加卸載初期,垂直應力短暫上升觸發(fā)斷面滑移,后期滑移與試樣損傷破壞相伴相隨,產(chǎn)生近似垂直于斷面的等效劈裂破壞,直至進入黏滑失穩(wěn)狀態(tài)、并延續(xù)至實驗結束;斷面試樣在整體滑移失穩(wěn)前,振鈴計數(shù)急劇上升,可作為斷層活化的前兆信息;聲發(fā)射事... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

研究技術路線

碩士學位論文10ftantan（2-8）另外，需要指出的是，合應力為如圖2-1所示方向時，tan的數(shù)值為正。因此斷層解鎖模式又分為：（1），斷層向下解鎖滑移；（2）tantanf，斷層向上解鎖滑移。由式2-6可以得到如圖2-2所示的tan隨和變化的曲線，。由圖可知，斷層解鎖與否與斷層傾角、斷層面摩擦角f和側壓系數(shù)有關[88]，因此論文在進行實驗方案設計時考慮到了側壓系數(shù)對于實驗結果的影響。圖2-2斷層解鎖與閉鎖力學關系Figure2-2Mehcanicalrelationshipbetweenfaultunlockingandlocking利用仿真平臺實現(xiàn)了采掘擾動應力路徑下斷層活化的加卸載動靜組合實驗，如圖2-3所示。其中圖2-3（a）為動靜組合實驗仿真結果，圖中左上角為雙軸加載示意圖，實驗分為3個階段（如圖中底部的描述）：第1階段，在3方向施加一應力常數(shù)5MPa，1方向以0.1MPa/s的速度加載；第2階段，3方向保持5MPa壓力不變，700s時刻在1方向疊加一大小為10sin0.1t的正弦應力波；第3階段，上述加載條件保持不變，并于1000s時刻在3方向疊加一大小為10sin0.1t的正弦應力波。圖2-3（b）和圖2-3（c）分別為含斷面煤巖體加卸載仿真結果與瞬間卸載仿真結果。Rtantanf

2煤層采掘應力路徑下斷層活化實驗設計11（a）含斷面煤巖體帶圍壓加載動靜組合仿真結果（b）含斷面煤巖體加卸載仿真結果（c）含斷面煤巖體瞬間卸載仿真結果圖2-3斷層活化加卸載動靜組合仿真實驗Figure2-3Dynamicandstaticsimulationexperimentoffaultactivationloadingandunloading2.1.2含斷面試樣的加卸載實驗方案針對采動應力主導型斷層活化，以正斷層為研究對象，設計了含斷面試樣的加卸載實驗，為更直觀地觀察實驗過程中斷面滑移破壞的細節(jié)，實驗設計為雙軸實驗，即通過X和Z軸實現(xiàn)加卸載，將斷面裸露，同時將高速攝像機置于Y后方向與試樣合適的距離處，以便實時監(jiān)測紀錄斷面的滑移狀態(tài)�？紤]實驗夾具的尺寸，試樣尺寸全部加工為75×75×100mm，斷面傾角為45°，斷面使用云石膠與石英砂的混合物粘結，為降低斷面差異對于實驗結果的影響，每個試樣粘結時保證混合物比例一直，且斷面厚度基本一致。設計了兩組對照試驗A、B，其區(qū)別在于A組實驗在上盤卸載，而B組實驗在下盤卸載，分別對應現(xiàn)場工作面位于上盤開采和下盤開采的情況；為充分考慮現(xiàn)場煤層采掘活動引起的加卸載速率比不同的客觀事實，每組實驗試樣的加卸載速率比依次取1∶1、1∶1.5和1∶2，且采用位移加卸載，實驗方案及試樣規(guī)格見表2-1。表2-1加卸載實驗方案及試樣規(guī)格Table2-1Loadingandunloadingexperimentalschemeandsamplespecification實驗分組試樣編號長/mm寬/mm高/mm應力值/MPa加卸載速率/mm/sX軸Z軸加載（Z軸）卸載（X軸）


本文編號：3245802