峰峰矿区采动断层滑移数值模拟研究

发布时间：2020-02-12 19:06

【摘要】：开采沉陷过程中的地表移动很容易受到断层等复杂地质构造的影响。与一般情况下的开采沉陷规律相比,当井下开采遇到断层时,地表的沉陷影响范围及地面建筑物的破坏程度会发生变化。因此,掌握断层下采煤的地表沉陷规律对保护地面建筑物、设计煤矿开采方案有重要的意义。本文以峰峰矿区为例,研究不同因素对断层下采煤的组合影响。本文在查阅大量文献及实例分析的基础上,采用基于正交试验设计的方法进行数值模拟研究,主要工作及研究结论见下:(1)简要介绍了断层对开采沉陷规律的影响,分析了峰峰矿区采矿实践中遇到的断层下采煤实例,概括该区域内断层下采煤的主要影响因素;(2)对数值模拟软件及正交试验设计进行了介绍,采用基于正交试验设计进行数值模拟的研究方法,建立了峰峰矿区的基础数值模型,确定了该区域的岩石力学实验参数;(3)分析了不同模拟方法建立断层带的实验结果,通过对比下沉曲线和水平移动曲线确定采用弱化法进行断层下采煤模拟可以得到明显的实验效果;(4)基于正交试验设计对正断层上盘开采、正断层下盘开采、逆断层上盘开采和逆断层下盘开采进行数值模拟,分析了采动断层滑移的显著因素、主要影响因素敏感性与影响规律;(5)以峰峰矿区某井田内断层下采煤为例,基于前述断层下采煤地面影响模拟实验进行分析研究,确定了上盘开采、下盘开采的断层保护煤柱尺寸。
【图文】：

示意图,断层,示意图,移动角

一侧的岩体沿断层带发生滑移产生离层空间。以垂直于断层走向的剖面进行分析，按照工作面在上盘开采和下盘开采的不同，可以将其分为两类情况。在上盘开采中，根据断层倾角与基岩移动角的相对大小关系又可以分为两种情况。图2-1中，不考虑地表松散层并将断层带简化为断层面，表示了上述情况，图中为断层倾角，为基岩移动角。（a）（b）（c）图 2-1 断层对开采沉陷影响示意图Figure 2-1 Fault affected to mining subsidence（1）工作面位于断层上盘，若大于，此时断层位于移动边界内部，断层上盘活化沿断层面滑移导致实际的移动角变大，基岩面移动范围减小，同时在断层露头处出现台阶，见图 2-1（a）；（2）工作面位于断层上盘

峰峰矿区,概略图

图 2-3 峰峰矿区构造概略图Figure 2-3 Geological structure skeleton diagram of the Feng-Feng mining area断层下采煤实例分析峰矿区在断层下采煤实践中遇到了一些采动损害的异常现象，在此行分析。表 2-1~表 2-3 中介绍了 19 个断层下采煤的地质采矿条件开采与断层面的相对关系、采煤方法及引起的地表破坏等。析断层下采煤的地质采矿条件及对地面的影响，可以得到以下结论1）在地表都出现了明显的非连续变形，严重的出现了槽形下沉或过了正常情况的地表移动变形；2）地表变形集中出现的位置大都在断层或煤层在地表的露头处；3）地表破坏集中区呈带状分布，其走向与断层或煤层在地表露头并随着走向而变化；4）地表破坏集中出现的时间一般滞后于开采时间，，大断距断层的。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD325

【参考文献】