采动影响下断层活化诱发冲击机理研究

摘要

针对采掘扰动时断层区冲击灾害频繁发生的现状,运用理论分析、数值模拟以及工程实践等方法,研究断层区的冲击机制。建立了断层摩擦系数力学模型,理论推导得出断层静摩擦系数和断层动态摩擦系数的公式。公式表明断层静摩擦系数与断层倾角、围岩侧压系数有关,断层动摩擦系数随工作面推进距离的变化而变化。采用FLAC3D数值模拟软件模拟了煤层开采过程中断层应力增量的变化规律,发现当工作面向断层推进时,断层应力增量先缓慢降低后迅速上升至峰值;当工作面过断层后,断层动摩擦系数先迅速下降后波动式上升至一常数。研究表明,星村矿3303工作面冲击的主要诱发因素为采动影响下断层活化,断层周围煤岩体能量积聚应力集中。现场实践表明,通过采取大直径钻孔卸压、顶板预裂爆破等防冲措施,有效降低了冲击危险性,保证了工作面的顺利回采。