煤巖巷交界面、斷層弱面、煤層分叉線等地質(zhì)弱面在采動(dòng)應(yīng)力場下不僅會發(fā)生張拉離層還會發(fā)生剪切滑移,進(jìn)而誘發(fā)沖擊地壓災(zāi)害,針對此問題本文綜合運(yùn)用現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、數(shù)值模擬等方法,對地質(zhì)弱面張剪活化誘沖顯現(xiàn)特征、采動(dòng)應(yīng)力場分布特征、巖石剪切摩擦致震機(jī)制、斷層地質(zhì)弱面對采動(dòng)應(yīng)力場響應(yīng)規(guī)律等進(jìn)行了系統(tǒng)研究,研究發(fā)現(xiàn):(1)采動(dòng)應(yīng)力場下煤巖巷交界面、斷層面、煤層分叉線等地質(zhì)弱面的存在使圍巖沖擊危險(xiǎn)性升高巖層自重應(yīng)力場、構(gòu)造應(yīng)力場、采掘應(yīng)力重分布、礦震應(yīng)力波擾動(dòng)是采動(dòng)應(yīng)力場的主要組成部分。巖層自重應(yīng)力場下,煤巖體承載應(yīng)力大小與埋深成正比關(guān)系,垂直應(yīng)力為最大主應(yīng)力;構(gòu)造應(yīng)力場由地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引發(fā),在地質(zhì)構(gòu)造周邊存在殘余構(gòu)造應(yīng)力,構(gòu)造應(yīng)力有明顯方向性,根據(jù)Anderson斷層構(gòu)造理論,正斷層構(gòu)造周邊巖體,垂直應(yīng)力為最大主應(yīng)力,斷層傾角通常為55⁶5°,平移斷層、逆斷層周邊巖體,水平應(yīng)力為最大主應(yīng)力,平移斷層傾角較大,通常為70⁹0°,逆斷層傾角較小,通常為25³5°,平移斷層和逆斷層周邊構(gòu)造應(yīng)力相對正斷層高;采掘擾動(dòng)應(yīng)力重分布與...

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 沖擊地壓研究現(xiàn)狀
        1.2.2 地質(zhì)弱面張剪活化誘沖研究
    1.3 目前研究存在的問題
    1.4 論文主要研究內(nèi)容、方法及路線
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 研究方法及路線
2 地質(zhì)弱面張剪活化誘發(fā)沖擊地壓案例分析
    2.1 鄰煤巖交界弱面沖擊地壓顯現(xiàn)
        2.1.1 張雙樓礦西一采區(qū)概況
        2.1.2 上山集中巷沖擊破壞情況
        2.1.3 上山集中巷沖擊誘因分析
    2.2 臨斷層弱面沖擊地壓顯現(xiàn)
        2.2.1 躍進(jìn)礦25110工作面概況
        2.2.2 工作面沖擊破壞情況
        2.2.3 工作面沖擊誘因分析
    2.3 臨煤層分叉線弱面沖擊地壓顯現(xiàn)
        2.3.1 趙樓礦1305工作面概況
        2.3.2 工作面沖擊破壞情況
        2.3.3 工作面沖擊誘因分析
    2.4 本章小結(jié)
3 采動(dòng)應(yīng)力場下地質(zhì)弱面張剪活化力學(xué)機(jī)制
    3.1 煤巖采動(dòng)應(yīng)力場構(gòu)成
        3.1.1 巖層自重應(yīng)力場
        3.1.2 構(gòu)造應(yīng)力場
        3.1.3 采掘應(yīng)力重分布
        3.1.4 礦震應(yīng)力波擾動(dòng)
    3.2 地質(zhì)弱面剪切摩擦力學(xué)過程
        3.2.1 巖石剪切摩擦
        3.2.2 巖石粘滑致震機(jī)制
    3.3 采動(dòng)誘發(fā)地質(zhì)弱面張剪活化分析
        3.3.1 采動(dòng)誘發(fā)地質(zhì)弱面張剪活化過程
        3.3.2 遠(yuǎn)場采動(dòng)誘發(fā)地質(zhì)弱面剪切活化
        3.3.3 近場采動(dòng)誘發(fā)地質(zhì)弱面張剪活化
    3.4 礦震擾動(dòng)對地質(zhì)弱面張剪活化影響
        3.4.1 礦震對應(yīng)力大小影響
        3.4.2 礦震對應(yīng)力方向影響
    3.5 本章小結(jié)
4 煤巖組合結(jié)構(gòu)張剪活化規(guī)律及驗(yàn)證
    4.1 煤巖基本力學(xué)參數(shù)測定
        4.1.1 煤巖基本力學(xué)參數(shù)
        4.1.2 煤巖基本力學(xué)參數(shù)測定結(jié)果
    4.2 煤巖組合結(jié)構(gòu)試驗(yàn)
        4.2.1 煤巖剪切摩擦試驗(yàn)
        4.2.2 煤巖組合結(jié)構(gòu)試驗(yàn)
    4.3 煤巖組合結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.1 采動(dòng)引發(fā)整體載荷擾動(dòng)
        4.3.2 采動(dòng)引發(fā)斷層面附近圍巖應(yīng)變擾動(dòng)
        4.3.3 采動(dòng)引發(fā)煤巖震動(dòng)
    4.4 現(xiàn)場礦震數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
        4.4.1 礦震頻次能量變化
        4.4.2 礦震波形頻譜分析
        4.4.3 礦震震源空間位置演化
    4.5 臨斷層面開采相似模擬試驗(yàn)
        4.5.1 相似模型搭建
        4.5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
5 礦震應(yīng)力波擾動(dòng)下煤巖力學(xué)響應(yīng)分析
    5.1 開采擾動(dòng)分類
        5.1.1 靜載荷擾動(dòng)
        5.1.2 動(dòng)載荷擾動(dòng)
    5.2 地質(zhì)弱面及煤巖本構(gòu)模型
        5.2.1 地質(zhì)弱面本構(gòu)模型
        5.2.2 煤巖本構(gòu)模型
        5.2.3 動(dòng)態(tài)分析模型
    5.3 數(shù)值模擬方案
        5.3.1 實(shí)際生產(chǎn)地質(zhì)條件
        5.3.2 數(shù)值模型構(gòu)建
    5.4 靜載擾動(dòng)下煤巖響應(yīng)特征
        5.4.1 靜載開挖圍巖應(yīng)力響應(yīng)特征
        5.4.2 靜載開挖斷層面響應(yīng)特征
    5.5 動(dòng)載擾動(dòng)下煤巖響應(yīng)特征
        5.5.1 動(dòng)載擾動(dòng)源
        5.5.2 動(dòng)載擾動(dòng)斷層面應(yīng)力響應(yīng)特征
        5.5.3 動(dòng)載擾動(dòng)斷層面位移響應(yīng)特征
    5.6 本章小結(jié)
6 地質(zhì)弱面張剪活化誘發(fā)沖擊地壓防治
    6.1 沖擊地壓防治方法
        6.1.1 沖擊地壓防治一般流程
        6.1.2 沖擊地壓危險(xiǎn)預(yù)評估
        6.1.3 沖擊地壓區(qū)域防治方法
        6.1.4 沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警方法
        6.1.5 沖擊地壓解危方法
        6.1.6 沖擊地壓解危效果檢驗(yàn)
    6.2 趙樓礦鄰斷層綜放工作面沖擊地壓防治
        6.2.1 工作面概況
        6.2.2 工作面沖擊危險(xiǎn)評估
        6.2.3 工作面沖擊地壓防治措施
        6.2.4 工作面沖擊地壓防治效果
    6.3 朱集西臨斷層綜采工作面沖擊地壓防治
        6.3.1 工作面概況
        6.3.2 工作面沖擊危險(xiǎn)評估
        6.3.3 工作面沖擊地壓防治措施
        6.3.4 工作面沖擊地壓防治效果
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望與不足
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介



本文編號：3746083