采动影响下断层冲击危险性数值模拟研究

"采动影响下断层冲击危险数值模拟" 在煤炭开采过程中，断层的存在会显著影响矿井的安全性，特别是当它们与冲击地压相互作用时。冲击地压是由于煤岩体在高压状态下积累的弹性能突然释放所导致的一种动力灾害，常见于高应力区域，如煤柱、断层带和褶曲构造带附近。本文关注的是断层如何在采动影响下加剧冲击地压的风险，并通过数值模拟方法进行了深入研究。 文章基于FLAC3D数值模拟软件和正交试验设计，利用山东鲁西矿区的具体地质资料，分析了断层倾角和落差对断层附近应力分布的影响。模拟结果显示，当开切眼设置在断层上盘时，断层带附近的应力集中更为严重，对比之下，下盘开采时的情况较为缓和。此外，断层倾角的增大和落差的增加都会导致应力峰值的提升。例如，当断层倾角为75°且落差达到30米时，支承压力峰值可高达47.3 MPa。这种高压力状态增加了煤壁前方的冲击危险。 在分析过程中，作者还指出，现有的研究往往只关注断层倾角或单一的开采条件，而忽视了其他可能影响冲击地压的因素，如断层落差。同时，文献中提及的动静载叠加理论认为，断层型冲击地压是由于采矿活动引发的动态载荷与煤柱静态载荷的结合效应。这一理论强调了断层活化在冲击地压形成中的关键作用。 在断层面力学结构的分析中，逆断层被作为例子，以理解断层附近的支承压力分布。通过弹性力学原理，可以计算断层面上的正应力和剪应力，进而了解断层倾角对应力状态的影响。这些计算结果对于预测和预防断层引发的冲击地压至关重要。 该研究揭示了断层在不同开采条件下的力学响应，为优化开采方案、降低冲击地压风险提供了科学依据。未来的研究应当进一步考虑其他地质因素，如煤岩性质、开采顺序和速度，以全面理解并控制采动影响下的断层冲击危险。