多断层影响工作面覆岩结构演化规律及采动应力分布特征

摘要

断层带附近地质条件极为复杂，具有软弱、破碎等特点。由于断层破坏了岩层的连续性，附近应力分布十分异常，特别是进入多断层或断层群区域，受断层相互作用的影响，极易引起动力灾害事故，对煤矿的安全生产产生重大影响。
　　本文通过理论分析、UDEC和FLAC3D软件建立两断层不同间距的数值模型，改变工作面开采顺序，对上、下盘工作面分别过多断层区域时的覆岩结构演化规律及采动应力分布特征进行了研究，并通过现场工程实例进行了验证，主要研究成果如下：
　　（1）断层间距对多断层上盘区域及下盘区域影响较小，对两断层中间区域覆岩结构影响较大。断层间距较远时，下盘工作面过多断层区域覆岩结构演化规律依次为：“梯形”空间覆岩结构发生破坏—断层下盘形成“梯形”结构—“三角形”结构—两断层中间区域形成“Γ”型覆岩结构—“梯形”结构—“三角形”结构—多断层上盘形成小范围“梯形”结构。断层间距小于60m后，两断层中间区域直接形成“三角形”结构，并沿断层发生整体性错动现象。
　　（2）上盘工作面过多断层区域覆岩结构演化规律依次为：“梯形”空间覆岩结构—多断层上盘形成“倒梯形”结构—两断层中间区域形成“三角形”破断结构—“倒三角形”结构—多断层下盘形成“三角形”破断结构。随着断层间距减小，上述覆岩结构演化无明显差别，未发生大面积或整体性垮落现象。上盘工作面过多断层与下盘工作面过断层相比较，较为安全。
　　（3）工作面开采顺序及两断层间距对多断层上盘区域和多断层下盘区域采动应力影响较小，两断层中间区域工作面采动应力受断层间距及开采顺序影响较大。断层间距较远时，上、下盘工作面分别推过两断层中间区域，两断层中间区域工作面最大应力峰值受断层间距变形影响较小，应力峰值位置保持不变。断层间距小于60m的两断层中间区域工作面，最大应力峰值逐渐减小，最大应力峰值位置分别向各工作面前方断层靠近。

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摘 要

Abstract

Contents

1绪论

1.1课题问题的提出及研究意义

1.2国内外覆岩结构研究现状

1.3断层附近采动应力研究现状

1.4课题研究的主要内容及研究方法

1.4.1课题研究的主要内容

1.4.2研究方法路线

2 断层对工作面顶板稳定性影响分析

2.1断层附近工作面采动应力研究

2.2断层对工作面顶板稳定性影响分析

2.3开采诱发断层失稳的力学作用机理分析

2.4本章小结

3 多断层影响工作面覆岩结构演化规律

3.1 UDEC模型建立及开采方案

3.2下盘工作面开采不同断层间距覆岩结构演化规律

3.2.1断层间距120m工作面开采

3.2.2断层间距90m工作面开采

3.2.3断层间距60m工作面开采

3.2.4断层间距30m工作面开采

3.3上盘工作面开采不同断层间距覆岩结构演化规律

3.3.1断层间距120m工作面开采

3.3.2断层间距90m工作面开采

3.3.3断层间距60m工作面开采

3.3.4断层间距30m工作面开采

3.4 本章小结

4 多断层影响工作面采动应力分布特征

4.1 FLAC3D 模型的建立及开采方案

4.2下盘工作面开采不同断层间距采动应力分布特征

4.2.1 断层间距120m工作面开采

4.2.2 断层间距90m工作面开采

4.2.3 断层间距60m工作面开采

4.2.4 断层间距30m工作面开采

4.2.5 下盘工作面开采不同断层间距对采动应力的影响

4.3上盘工作面开采不同断层间距采动应力分布特征

4.3.1 断层间距120m工作面开采

4.3.2 断层间距90m工作面开采

4.3.3 断层间距60m工作面开采

4.3.4断层间距30m工作面开采

4.3.5上盘工作面开采不同断层间距对采动应力的影响

4.4 本章小结

5 工程实例分析

5.1杨柳煤矿工程实例

5.1.1杨柳煤矿10416工作面概况

5.1.2 10416工作面微震活动规律

5.2梁宝寺煤矿工程实例

5.2.1梁宝寺35002工作面概况

5.2.2 35002工作面地质构造

5.2.3 35002工作面微震活动规律

5.3本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间成果

致谢