正断层开采：支承应力演化与安全风险

"本文主要探讨了在正断层环境下厚煤层开采的工作面向正断层推进时的支承应力演化规律，通过FLAC3D数值模拟方法进行深入研究。研究发现，断层的存在会破坏顶底板岩层的完整性，导致断层煤柱出现显著的应力集中现象。当工作面向下盘推进时，支承应力突然增加，可能导致煤柱的塑性破坏并释放大量能量。而上盘向正断层推进的过程中，应力则平缓上升，并能将部分应力传递至下盘，形成小规模的应力集中区域，呈现出‘双驼峰’的应力曲线特征。这些发现对于理解正断层开采的灾害风险及制定安全开采策略具有重要意义。" 这篇研究主要关注的是在地质结构中存在正断层条件下的煤炭开采问题，特别是厚煤层的开采。正断层是一种地质构造，表现为岩石沿垂直方向的断裂和相对垂直滑移，这对煤矿开采的安全性和效率有重大影响。文章中，研究人员采用了先进的FLAC3D数值模拟技术来模拟和分析这种复杂地质条件下的开采过程。 研究的核心是支承应力的演化规律，这是煤矿开采中一个关键的力学参数，它直接影响着矿井的稳定性以及可能引发的地质灾害，如煤与瓦斯突出、地压活动等。作者指出，当工作面向正断层推进时，断层的存在使得顶底板的连续性受到破坏，从而阻隔了采动应力的分布，导致断层煤柱区域出现明显的应力集中。这种情况增加了煤柱破裂和动力灾害的风险。 进一步的研究发现，如果工作面向下盘推进，支承应力会突然增大，这可能会触发煤柱的塑性变形，进而释放大量的弹性能量，这是一个严重的安全问题。相反，当工作面向上盘推进时，虽然支承应力也会增加，但增加趋势较为平缓，而且部分应力可以传递到下盘，形成相对较小的应力集中区，形成所谓的“双驼峰”应力曲线形状。这一发现揭示了应力分布的复杂性，对优化开采路径和预防灾害具有实际指导意义。 这项研究为理解和应对正断层开采的挑战提供了理论依据，对于提高煤炭开采的安全性和可持续性具有重要的科学价值。通过深入研究支承应力的演变，可以更好地预测和控制矿井中的力学环境，从而减少潜在的地质灾害，保障矿工的生命安全和煤炭资源的高效利用。