采动作用下岩溶山体深大裂隙扩展贯通机理研究
发布时间：2021-04-09 08:02
岩溶坡体裂隙的扩展贯通是造成坡体失稳破坏的重要因素。为研究采动作用下高陡岩溶坡体随裂隙扩展贯通的失稳破坏机理,采用离散元（Universal Distinct Element Code,UDEC）数值模拟,研究了采动作用下坡体裂隙的发展规律。研究结果表明:采动作用对岩溶坡体的稳定性具有重要的影响作用,主要表现在煤层上覆岩体新生裂隙的发育以及诱发坡体原有裂隙的扩展;坡体内部裂隙的发育具有一定的时空效应,裂隙带高度随着采空区范围的增加而增加;坡体原有深大裂隙对坡体的破坏具有控制作用,坡体破坏时崩滑体沿着主控裂隙发生滑动;二维模型显示,含深大裂隙岩溶坡体在采动作用下形成类似"悬臂梁结构",悬臂梁结构沿着主控裂隙发生断裂,坡体中间软岩被挤出,最终主控裂隙与临空面扩展贯通,坡体发生崩塌破坏。
【文章来源】：地质力学学报. 2020,26(04)CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
2 坡表监测点水平和垂直位移曲线图（监测点位置见图9)
M10-1工作面上覆岩层监测点的水平位移和垂直位移随工况变化的曲线如图13a、14b所示。根据图13a中测点5的水平方向位移曲线的变化，仍然可以得出坡体中间软岩部分向临空面被挤出的结论。由图9可知测点5的位置处于坡体中间，水平位移在开采M14-2工作面时发生突变并持续增加，到开采M14-3工作面时，测点5的水平位移已经超过其他测点，这是由于坡体中间软岩被悬臂梁断裂岩体向临空面挤出而导致。图13b中，各测点垂直位移突变点都不一样，测点位置越高，其垂直位移发生突变的工况越靠后，从侧面说明了采动作用对山体内部的影响具有一定的时空效应，随着开采工作面的推进，山体内部位移区域逐渐增大，山体的稳定性也随之降低。2.2.2 采动作用下坡体裂隙演化分析
在煤层工作面推进过程中，坡体裂隙首先出现在靠近煤层的上覆岩层中，当工作面进一步推进，裂隙逐渐发育，上覆岩层出现离层现象（图14a）。随着采空区持续增大，煤层顶板开始断裂坍塌充填采空区（图14b），上覆岩层裂隙进一步向上扩展。煤层开采工作面继续推进，裂隙带（陈建鹏等，2020）的高度呈现出一定的时空效应，可以发现工况越靠后，裂隙带的高度越大（图14c、14d）。在此次模拟中，工况越靠后，坡体内部煤层采空区范围越大，即裂隙带高度随采空区范围的增加而增加。统计不同工况开采下M10-1工作面上覆岩层裂隙带高度，绘制裂隙带高度时空演化图（图15）。从图中可见，M10-1工作面开采结束后，裂缝高度达到了64 m；开采M10-2工作面时，裂隙高度继续增加到84 m；在开采M10-3工作面时，裂隙高几乎没有增加，从图11c也可以看出M10-3工作面开采结束后，位移影响区域变化很小；M14-1开采结束后，裂隙带高度增长较快，高度增加到了118 m，原因是M14-1位于M10-1工作面正下方，煤层开采后，裂隙带正下方形成了新的采空区，在煤层顶板断裂坍塌充填采空区时，上覆岩层裂隙继续向上扩展；M14-2开采结束后裂隙带高度增加了14 m，而在M14-3开采过程中，裂隙带高度增加较少。
【参考文献】：
期刊论文
[1]南阳煤矿两带高度UDEC数值模拟研究[J]. 陈建鹏,胡涛,李柱和,郑纲. 煤炭技术. 2020(04)
[2]贵州深部四级断裂构造特征及与重要矿产的关系[J]. 王亮,胡从亮,张嘉玮,陈国勇. 地质力学学报. 2019(01)
[3]黔南龙里地区岩溶地下水水化学特征及水质评价[J]. 张荣,王中美,周向阳. 水利水电技术. 2019(05)
[4]大型层状基岩滑坡软弱夹层演化特征研究——以重庆武隆鸡尾山滑坡为例[J]. 朱赛楠,殷跃平,李滨. 工程地质学报. 2018(06)
[5]陡倾煤层开采条件下上覆山体变形破坏物理模型试验研究[J]. 贺凯,高杨,王文沛,朱赛楠. 地质力学学报. 2018(03)
[6]贵州纳雍“8·28”崩塌破坏过程与变形破坏机理初探[J]. 肖锐铧,陈红旗,冷洋洋,魏云杰,王文沛. 中国地质灾害与防治学报. 2018(01)
[7]楞古水电站碎裂岩质边坡变形破坏模式研究[J]. 张御阳,黄润秋,裴向军,魏玉峰,王梓龙,王刚,肖华波. 工程地质学报. 2017(02)
[8]煤层开采过程中覆岩移动规律的UDEC数值模拟[J]. 朱训国,夏洪春,王忠昶. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2016(12)
[9]云南镇雄中屯镇头屯村大型滑坡成因分析[J]. 徐永强,殷志强,张楠,撒兰鹏. 中国地质灾害与防治学报. 2015(04)
[10]滑移型岸坡失稳机理及计算方法研究[J]. 徐晗,黄成涛,李彪,潘家军,黄斌. 土木工程学报. 2015(S2)
本文编号：3127253
【文章来源】：地质力学学报. 2020,26(04)CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
2 坡表监测点水平和垂直位移曲线图（监测点位置见图9)
M10-1工作面上覆岩层监测点的水平位移和垂直位移随工况变化的曲线如图13a、14b所示。根据图13a中测点5的水平方向位移曲线的变化，仍然可以得出坡体中间软岩部分向临空面被挤出的结论。由图9可知测点5的位置处于坡体中间，水平位移在开采M14-2工作面时发生突变并持续增加，到开采M14-3工作面时，测点5的水平位移已经超过其他测点，这是由于坡体中间软岩被悬臂梁断裂岩体向临空面挤出而导致。图13b中，各测点垂直位移突变点都不一样，测点位置越高，其垂直位移发生突变的工况越靠后，从侧面说明了采动作用对山体内部的影响具有一定的时空效应，随着开采工作面的推进，山体内部位移区域逐渐增大，山体的稳定性也随之降低。2.2.2 采动作用下坡体裂隙演化分析
在煤层工作面推进过程中，坡体裂隙首先出现在靠近煤层的上覆岩层中，当工作面进一步推进，裂隙逐渐发育，上覆岩层出现离层现象（图14a）。随着采空区持续增大，煤层顶板开始断裂坍塌充填采空区（图14b），上覆岩层裂隙进一步向上扩展。煤层开采工作面继续推进，裂隙带（陈建鹏等，2020）的高度呈现出一定的时空效应，可以发现工况越靠后，裂隙带的高度越大（图14c、14d）。在此次模拟中，工况越靠后，坡体内部煤层采空区范围越大，即裂隙带高度随采空区范围的增加而增加。统计不同工况开采下M10-1工作面上覆岩层裂隙带高度，绘制裂隙带高度时空演化图（图15）。从图中可见，M10-1工作面开采结束后，裂缝高度达到了64 m；开采M10-2工作面时，裂隙高度继续增加到84 m；在开采M10-3工作面时，裂隙高几乎没有增加，从图11c也可以看出M10-3工作面开采结束后，位移影响区域变化很小；M14-1开采结束后，裂隙带高度增长较快，高度增加到了118 m，原因是M14-1位于M10-1工作面正下方，煤层开采后，裂隙带正下方形成了新的采空区，在煤层顶板断裂坍塌充填采空区时，上覆岩层裂隙继续向上扩展；M14-2开采结束后裂隙带高度增加了14 m，而在M14-3开采过程中，裂隙带高度增加较少。
【参考文献】：
期刊论文
[1]南阳煤矿两带高度UDEC数值模拟研究[J]. 陈建鹏,胡涛,李柱和,郑纲. 煤炭技术. 2020(04)
[2]贵州深部四级断裂构造特征及与重要矿产的关系[J]. 王亮,胡从亮,张嘉玮,陈国勇. 地质力学学报. 2019(01)
[3]黔南龙里地区岩溶地下水水化学特征及水质评价[J]. 张荣,王中美,周向阳. 水利水电技术. 2019(05)
[4]大型层状基岩滑坡软弱夹层演化特征研究——以重庆武隆鸡尾山滑坡为例[J]. 朱赛楠,殷跃平,李滨. 工程地质学报. 2018(06)
[5]陡倾煤层开采条件下上覆山体变形破坏物理模型试验研究[J]. 贺凯,高杨,王文沛,朱赛楠. 地质力学学报. 2018(03)
[6]贵州纳雍“8·28”崩塌破坏过程与变形破坏机理初探[J]. 肖锐铧,陈红旗,冷洋洋,魏云杰,王文沛. 中国地质灾害与防治学报. 2018(01)
[7]楞古水电站碎裂岩质边坡变形破坏模式研究[J]. 张御阳,黄润秋,裴向军,魏玉峰,王梓龙,王刚,肖华波. 工程地质学报. 2017(02)
[8]煤层开采过程中覆岩移动规律的UDEC数值模拟[J]. 朱训国,夏洪春,王忠昶. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2016(12)
[9]云南镇雄中屯镇头屯村大型滑坡成因分析[J]. 徐永强,殷志强,张楠,撒兰鹏. 中国地质灾害与防治学报. 2015(04)
[10]滑移型岸坡失稳机理及计算方法研究[J]. 徐晗,黄成涛,李彪,潘家军,黄斌. 土木工程学报. 2015(S2)
本文编号：3127253
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