深部断层防水煤柱留设宽度模拟试验分析

"本文主要探讨了深部断层防水煤柱留设宽度的模拟试验，旨在研究断层对煤层开采安全的影响，并通过实验确定合理的煤柱宽度，以防止矿井突水和岩层坍塌事故。作者孙伟对阳泉煤矿一采区的F1断层进行了相似模拟试验，分析了断层带岩体的变形、煤层底板的应力和位移变化。试验结果表明，随着开采距离的增加，断层会发生变形和开裂，且煤层底板应力变化显著，尤其是靠近断层区域。煤柱宽度的减小会导致断层带岩体位移加剧，存在活化风险。基于试验数据和经验公式，建议F1断层的防水煤柱留设宽度至少为50米，以确保深部断层开采的安全性。" 本文涉及的主要知识点包括： 1. **深部断层的影响**：深部断层是煤矿开采中的重大安全隐患，可能导致矿井突水、岩层不稳定等问题，对开采安全构成威胁。 2. **防水煤柱的作用**：防水煤柱是防止地下水通过断层进入开采区的重要手段，其宽度的设定直接影响到煤层开采的安全性和经济效益。 3. **模拟试验方法**：采用相似模拟试验来研究断层对煤层开采的影响，这种方法能直观地观察和分析断层带岩体的变形、煤层底板的应力分布及位移情况。 4. **试验结果分析**：试验显示，随着开采距离的增加，断层会逐渐变形并产生裂缝，煤层底板应力变化显著，尤其在断层附近。此外，较窄的煤柱会导致断层带岩体位移增大，增加活动断层的风险。 5. **煤柱宽度的确定**：基于试验数据和经验公式，推荐F1断层的防水煤柱留设宽度不应低于50米，以防止深部断层带岩体的位移差异，保障开采安全。 6. **相关研究对比**：文中还引用了其他学者的研究，如刘兵通过LMBP算法研究煤柱宽度与断层应力的关系，翟晓荣通过相似材料模拟分析煤层底板应力变化，张培森利用数值模拟还原断层突水通道形成过程，李洪恩通过数值模拟研究断层煤层底板破坏区和应力区的影响。 这些研究成果和模拟试验对于理解深部断层条件下煤层开采的安全策略，以及优化防水煤柱设计具有重要意义，为实际矿山安全生产提供了科学依据。