工作面回采诱发逆断层活化特性及应用研究

摘要

我国矿井水灾害问题突出，矿井突水与多种因素有关，据相关资料统计，绝大多数的矿井突水事故都与断层有关，工作面回采诱发断层活化，活化后的断层与采动产生的底板裂隙贯通形成导水通道，从而引发矿井突水。本文通过理论分析、试验模拟、数值模拟等方法，系统地研究了逆断层两盘工作面依次回采过程中断层活化的力学机理及活化特性，为断层防水煤柱的合理留设提供理论依据。本文主要研究内容及主要研究成果如下:
　　(1)在进一步了解断层带力学性质及水文地质特征的基础上，分析了断层带充水特征、断层带导水性影响因素及采矿与断层导水或突水的关系。针对采动引起断层活化及突水的力学特征，建立了逆断层两盘开采活化突水的力学模型，计算了逆断层下盘煤层开采和上盘煤层开采时的突水关键路径。
　　(2)根据杨村煤矿实际地质条件，采用相似材料模拟的试验方法，研究了逆断层下盘和上盘工作面依次回采期间，断层附近煤层顶、底板以及工作面前方煤柱的塑性破坏情况，得出了两盘工作面回采过程中，煤层顶、底板及断层带的应力变化规律以及两盘叠加采动效应下的断层活化规律。
　　(3)应用数值模拟的研究方法，在断层倾角、断层破碎带厚度、断层落差等不同工况条件下，研究了在逆断层两盘煤层开采过程中覆岩应力变化规律及破坏特征、断层的活化规律及渗流特征。在每个工况条件下，从煤层开采过程中覆岩应力场特征、断层带应力场变化特征、断层两盘滑移规律、覆岩破坏特征四个方面研究断层的活化特征，从岩层孔隙压力变化规律、断层面上的水流矢量变化特征两个方面研究了断层的渗流特征，得到了不同影响因素条件下逆断层的活化规律。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 国内外相关研究存在的问题

1．4 研究的内容及创新点

1．5 研究技术路线

2 断层水力学性质及活化突水机理研究

2．1 断层力学性质及水文地质特征

2．2 断层突水的影响因素

2．3 逆断层活化突水机理的力学研究

2．4 本章小结

3 断层活化相似模拟试验研究

3．1 研究区域的地质条件概况

3．2 试验目的

3．3 试验理论依据

3．4 试验设备

3．5 试验设计

3．6 试验模型制作

3．7 试验结果分析

3．8 本章小结

4 两盘开采诱发逆断层活化的数值模拟研究

4．1 模型的建立

4．2 计算参数

4．3 研究内容与计算方案

4．4 计算结果分析

4．5 本章小节

5 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果