采动条件下断层活动性综合监测方法与模拟研究
发布时间：2021-01-09 04:19
煤炭资源开采过程中,会遇到各种地质灾害问题,其中采动条件下,断层活动引发的一系列矿井事故造成了巨大的经济损失和人员伤亡。这引起了矿山人们广泛的关注和高度的重视,正设法采用相关监测技术手段和方法来研究采场断层活动发育的规律。目前,对于采场断层活动规律的研究单一方法过多,定量化程度不高,探测精度难以保证。因此,综合利用相关监测技术和数值模拟手段对采动影响下的断层活动性进行有效的探测和分析,发现其变化规律和演变机理对于矿山煤层安全、高效生产具有重大的意义。本文首先介绍了孔间电阻率CT法和布里渊光纤应变测试法2中测试手段的工作原理、采集方式以及后期数据的处理与分析方法;接着结合淮南某矿区的地层条件,运用FLAC3D软件建立不同断层倾角、落差、采动方向的开采模型,研究模型开采过程中断层接触面位置相对位移和剪切应力的时空演化规律,揭示了不同影响因素下断层产生活化时的响应特征;最后分别构建孔间电阻率CT法和光纤应变测试法2种现场原位方法的测试系统,根据地电场和应变场的响应特征进行断层活化带区域围岩的裂隙发育及其演化规律研究。主要获得的结论如下:（1）基于FLAC3D数值模拟方法对不同倾角、不同落差、...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国煤炭资源储量与深度的关系
采用孔间电阻率 CT 法、布里渊光数值模拟方法分析采动过程中断层活化产，这不仅关系到煤炭资源回收和矿区发展，更关系到生命财产的安全；而且断展显得尤为的迫切和重要；有助于我们经济价值和社会意义的工作；此外该研地质、采矿工程、岩体力学、地下水动矿井断层活化机制及防治的深入和完善1.2 国内外研究现状1.2.1 采场断层活动性力学模型研究现状采煤过程中，断层面附近应力产生前人的研究经验表明构建采动诱发断层最基本方法。性
使得 BOTDR 和 BOTDA 系统的空间分辨率小于 1m[47]。对于国外而言，国内对布里渊传感原理、传感性能的改善有着广泛，到目前为止已有二十多年，这些研究涉及了电厂、隧道、大坝测等诸多方面。国内对布里渊散射光纤传感技术的研究侧重于对，其研究的单位主要是高校和一些科研院所。在 BOTDR 的工程应大的突破[48-53]。如图 3 所示。2005 年和 2006 年，施斌、丁勇等利技术进行隧道的健康诊断[54-55]。2009 年，李成宾等将 BOTDR 技线路和电力系统上，指出该技术在这方面具有广阔的应用前景[5均等将 BOTDR 技术应用于地面沉降变形监测中，现场采用 4 种不进行分析和对比，得出水平向定点和竖向直埋式监测 2 种方法适合监测[57]。2015 年，张丹、张平松等将 BOTDR 分布式光纤传感技覆岩变形与破坏规律的监测中，并根据传感光缆的应变分布特征划和导水裂隙带的高度，对矿山煤层安全、高效开采具有重大的意，候公羽等基于 BOTDR 的巷道-隧道应变监测技术的基础上，通传感光纤的应变量来分析巷道顶板变形的沉降量[59]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式光纤技术在矿井温度测试中的实验[J]. 徐宝超,翟恩发,许时昂,程爱民,高银贵. 矿业安全与环保. 2017(04)
[2]基于BOTDR的光纤应变与顶板沉降变形关系的模型构建与试验研究[J]. 侯公羽,谢冰冰,江玉生,殷姝雅,韩育琛. 岩土力学. 2017(05)
[3]关键层效应影响下逆断层活化响应范围力学分析[J]. 周睿,张占存,闫斌移. 煤矿安全. 2016(10)
[4]基于距离加权约束算法的围岩三维电阻率CT反演成像研究[J]. 刘征宇,李术才,刘斌,范克睿,聂利超,张欣欣. 岩土工程学报. 2017(04)
[5]断层活化对建(构)筑物保护煤柱留设的影响分析[J]. 赵兵朝,刘樟荣,王文彬,冯文生. 矿业安全与环保. 2015(06)
[6]采动影响下逆断层特征参数对断层活化的作用规律[J]. 徐晓惠,吕进国,刘闯,白润才,李胜. 重庆大学学报. 2015(03)
[7]急倾斜煤层深部开采对浅部断层活化影响的数值模拟研究[J]. 孔祥如,王开斌,陈丁,徐富文,贾吉哲. 科技创新导报. 2015(10)
[8]采场覆岩变形与破坏的分布式光纤监测与分析[J]. 张丹,张平松,施斌,王宏宪,李长圣. 岩土工程学报. 2015(05)
[9]大型断层采动活化特征及对断层防水煤柱影响模拟研究[J]. 张缓缓,刘启蒙,张周鑫,宋马可. 煤矿安全. 2014(12)
[10]基于梯度塑性理论的断层活化机理[J]. 林远东,涂敏,刘文震,吴建强. 煤炭学报. 2012(12)
博士论文
[1]采场底板断层活化及突水力学机理研究[D]. 卜万奎.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]采动诱发断层活化规律及微震监测研究[D]. 谢建敏.江西理工大学 2015
[2]采动影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出机理研究[D]. 潘超.贵州大学 2015
[3]地面沉降变形分布式光纤传感监测技术研究[D]. 席均.南京大学 2012
[4]断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D]. 薛志鹏.河南理工大学 2010
[5]工作面水害电阻率CT法探测实验研究[D]. 李文.山东科技大学 2005
本文编号：2965957
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国煤炭资源储量与深度的关系
采用孔间电阻率 CT 法、布里渊光数值模拟方法分析采动过程中断层活化产，这不仅关系到煤炭资源回收和矿区发展，更关系到生命财产的安全；而且断展显得尤为的迫切和重要；有助于我们经济价值和社会意义的工作；此外该研地质、采矿工程、岩体力学、地下水动矿井断层活化机制及防治的深入和完善1.2 国内外研究现状1.2.1 采场断层活动性力学模型研究现状采煤过程中，断层面附近应力产生前人的研究经验表明构建采动诱发断层最基本方法。性
使得 BOTDR 和 BOTDA 系统的空间分辨率小于 1m[47]。对于国外而言，国内对布里渊传感原理、传感性能的改善有着广泛，到目前为止已有二十多年，这些研究涉及了电厂、隧道、大坝测等诸多方面。国内对布里渊散射光纤传感技术的研究侧重于对，其研究的单位主要是高校和一些科研院所。在 BOTDR 的工程应大的突破[48-53]。如图 3 所示。2005 年和 2006 年，施斌、丁勇等利技术进行隧道的健康诊断[54-55]。2009 年，李成宾等将 BOTDR 技线路和电力系统上，指出该技术在这方面具有广阔的应用前景[5均等将 BOTDR 技术应用于地面沉降变形监测中，现场采用 4 种不进行分析和对比，得出水平向定点和竖向直埋式监测 2 种方法适合监测[57]。2015 年，张丹、张平松等将 BOTDR 分布式光纤传感技覆岩变形与破坏规律的监测中，并根据传感光缆的应变分布特征划和导水裂隙带的高度，对矿山煤层安全、高效开采具有重大的意，候公羽等基于 BOTDR 的巷道-隧道应变监测技术的基础上，通传感光纤的应变量来分析巷道顶板变形的沉降量[59]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式光纤技术在矿井温度测试中的实验[J]. 徐宝超,翟恩发,许时昂,程爱民,高银贵. 矿业安全与环保. 2017(04)
[2]基于BOTDR的光纤应变与顶板沉降变形关系的模型构建与试验研究[J]. 侯公羽,谢冰冰,江玉生,殷姝雅,韩育琛. 岩土力学. 2017(05)
[3]关键层效应影响下逆断层活化响应范围力学分析[J]. 周睿,张占存,闫斌移. 煤矿安全. 2016(10)
[4]基于距离加权约束算法的围岩三维电阻率CT反演成像研究[J]. 刘征宇,李术才,刘斌,范克睿,聂利超,张欣欣. 岩土工程学报. 2017(04)
[5]断层活化对建(构)筑物保护煤柱留设的影响分析[J]. 赵兵朝,刘樟荣,王文彬,冯文生. 矿业安全与环保. 2015(06)
[6]采动影响下逆断层特征参数对断层活化的作用规律[J]. 徐晓惠,吕进国,刘闯,白润才,李胜. 重庆大学学报. 2015(03)
[7]急倾斜煤层深部开采对浅部断层活化影响的数值模拟研究[J]. 孔祥如,王开斌,陈丁,徐富文,贾吉哲. 科技创新导报. 2015(10)
[8]采场覆岩变形与破坏的分布式光纤监测与分析[J]. 张丹,张平松,施斌,王宏宪,李长圣. 岩土工程学报. 2015(05)
[9]大型断层采动活化特征及对断层防水煤柱影响模拟研究[J]. 张缓缓,刘启蒙,张周鑫,宋马可. 煤矿安全. 2014(12)
[10]基于梯度塑性理论的断层活化机理[J]. 林远东,涂敏,刘文震,吴建强. 煤炭学报. 2012(12)
博士论文
[1]采场底板断层活化及突水力学机理研究[D]. 卜万奎.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]采动诱发断层活化规律及微震监测研究[D]. 谢建敏.江西理工大学 2015
[2]采动影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出机理研究[D]. 潘超.贵州大学 2015
[3]地面沉降变形分布式光纤传感监测技术研究[D]. 席均.南京大学 2012
[4]断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D]. 薛志鹏.河南理工大学 2010
[5]工作面水害电阻率CT法探测实验研究[D]. 李文.山东科技大学 2005
本文编号：2965957
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