采动影响下断层稳定性分析及控制策略

"采动影响下断层稳定性的力学机理及其控制研究" 本文主要探讨了在采矿活动影响下，断层稳定性的问题以及相关的力学机制。断层在受到开采活动的扰动时，容易活化，这可能导致一系列矿山安全事故，如塌方、冒顶、突水、矿震和冲击地压等。为了深入理解这些现象并制定相应的控制策略，研究人员将断层、上盘和下盘作为一个整体系统进行分析。 研究中，采用了Anderson断层模型和Mohr-Coulomb强度准则作为理论基础。Anderson断层模型考虑了断层两侧岩体的压力分布和剪切力，而Mohr-Coulomb强度准则则用于描述岩石材料的破坏条件。通过数学分析，作者揭示了断层稳定性与多个关键参数之间的关系。 首先，断层的稳定状态由视摩擦因数k1和断层摩擦因数k的大小决定。当k1小于k时，断层处于自锁状态，意味着稳定性较高；反之，当k1大于等于k时，断层活化，即可能发生滑动，稳定性降低。视摩擦因数k1是地应力（σ1和σ3）、断层面黏聚力c以及断层裂隙流体压力pi等综合因素的体现，数值越大，表示断层更趋向活化。另一方面，摩擦因数k由断层内摩擦角φ决定，反映了断层带与上下盘接触面的粗糙程度，φ越大，k越大，断层稳定性越好。 文章进一步讨论了系统参数如何影响断层稳定性。断层倾角α与断层特征角α1的接近程度、断层内摩擦角φ的大小、断层面黏聚力c的强弱以及断层裂隙流体压力pi的高低，都是决定断层是否易于活化的关键因素。当断层倾角α接近α1，或φ减小，c减小，pi增大时，断层活化的可能性显著增加。 基于这些发现，研究者可以为矿山安全生产提供指导，例如通过监测和控制上述参数的变化，预测并防止断层活化引发的灾害。同时，优化开采设计，减轻对断层的扰动，也是提高矿井安全性的重要手段。 这项研究对于理解断层在采矿活动中的行为，预防矿山事故，以及制定有效的安全措施具有重要意义。它强调了对地质参数的精确评估和动态监测在保障矿山安全中的关键作用。