深部开采临近断层引发的应力演化与冲击地压风险分析

"该研究主要关注深部开采中临近断层的应力场演化规律，以解决耿村煤矿东部区段深部开采时遇到的冲击地压问题。通过数值计算和相似材料实验，研究人员分析了开采深度增加和接近F16逆冲断层时，围岩应力场的变化情况。研究结果显示，随着开采的深入和靠近断层，应力集中程度增加，断层上盘的水平推力、覆岩重力和采空区岩层下滑力的综合作用可能导致断层下盘岩体发生扭转，增加了冲击地压的风险。据此，他们认为冲击地压失稳模式是由于F16逆冲断层的存在，加上井田边界煤柱的影响，形成了高应力、大范围、区域性的稳定性丧失问题。" 这篇学术论文详细探讨了深部采矿环境下，尤其是面临F16逆冲断层时，如何理解和预测围岩应力场的演变。在深部开采过程中，矿工经常面临的一个挑战是如何安全地处理断层附近的开采作业，因为这可能会导致严重的地质灾害，如冲击地压。冲击地压是指在地下开采过程中，由于岩石应力的异常释放而产生的突发性压力事件，对矿井的安全构成极大威胁。 罗浩、李忠华、王爱文和肖永惠等人采用了数值计算方法，这是一种利用计算机模拟来分析复杂地质力学问题的工具，可以精确地模拟不同开采条件下的应力分布。同时，他们还进行了相似材料实验，通过模拟实际地质条件，验证和补充数值计算的结果，提高了研究的可信度。 研究表明，随着开采深度的增加，断层附近的压力显著增大。这种增大的压力可能导致断层上盘对下盘施加更大的水平推力，同时覆岩重力和采空区岩层的下滑力也起到关键作用。这些力的叠加效应可能使断层下盘岩体沿着特定轴线发生扭曲，从而引发冲击地压事件。这种扭曲现象揭示了断层下盘的稳定性降低，加剧了潜在的危险。 研究人员进一步提出了一个冲击地压失稳的模式，指出F16逆冲断层的存在，结合井田边界煤柱的影响，会形成一个高应力、大范围、区域性的不稳定区域。这一模式对于预测和预防冲击地压事故具有重要意义，为制定有效的安全开采策略提供了理论依据。 这项研究对于深部开采的工程实践具有很高的指导价值，它不仅揭示了断层附近应力场的演变规律，还为防止冲击地压提供了科学的决策支持。未来的研究可能需要进一步探索如何在实际操作中应用这些发现，以确保深部开采的可持续性和安全性。