深部逆断层倾角影响煤岩冲击失稳的数值分析

"该文基于FLAC3D软件进行了深部逆断层倾角对煤岩冲击失稳影响的数值模拟研究，以义马矿区为例，探讨了不同断层倾角下工作面超前支承压力及弹性能的分布规律。结果表明，断层的存在显著增加工作面的超前支承压力，且压力峰值与断层倾角有密切关系。在40米距离内，当断层倾角小于45度时，压力峰值随倾角增大而增大；超过45度时，压力峰值则随倾角增大而减小。30度倾角的断层产生最低的能量峰值，45度时能量峰值最高。这些发现对于理解和预防煤岩冲击失稳以及制定有效的矿山安全措施具有重要意义。" 本文的研究焦点集中在深部逆断层倾角对煤岩冲击失稳的影响，采用先进的数值模拟工具FLAC3D，构建了针对义马矿区的逆断层简化模型。FLAC3D是一款强大的三维离散元分析软件，广泛应用于地质力学、采矿工程和土木工程等领域，能够精确模拟复杂地质条件下的应力分布和能量变化。 研究发现，随着开采面接近断层，工作面受到的超前支承压力显著上升。这是由于断层的存在改变了原有的地应力状态，使得局部压力增大，可能导致煤岩体的不稳定。进一步分析发现，当断层倾角小于45度时，断层倾角的增加会加剧这种压力增大趋势，这意味着在近距离范围内，更陡峭的断层会带来更大的压力冲击。然而，当断层倾角超过45度后，情况反转，工作面的超前支承压力峰值随倾角增大而减小，这可能是因为更大的倾角导致了能量的分散。 此外，研究还关注了断层对弹性能的影响。弹性能是煤岩体储存的能量，当达到一定阈值时，可能导致冲击失稳事件。数值模拟揭示，断层倾角为30度时，煤岩体的弹性能峰值最低，相对安全；而在45度时，弹性能达到最大值，表明这个角度下冲击失稳的风险较高。 这些研究成果对于理解深部开采条件下逆断层的安全风险具有重要价值，为矿井设计和开采规划提供了科学依据。通过调整开采策略，如适当避开高风险断层倾角区域，可以有效减少冲击失稳事件的发生，从而保障矿工的生命安全和矿山的正常生产。同时，对于断层倾角与煤岩体稳定性关系的深入研究，也为未来开发新的支护技术和防冲措施提供了理论支持。