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采动诱发充填断层活化滞后突水机制研究
被引量：
17
1
作者
张鹏
朱学军
+2 位作者
孙文斌
杨辉
杨帆
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期136-143,共8页
构造致灾突水一直是煤矿安全开采的焦点问题,现有研究缺少对于断层带缓冲作用的考虑以及构造内部特征对于构造本身演化影响的考虑,为了解决这一问题,从构造内因入手,基于岩体极限平衡理论对底板隔水层极限水压进行推导,建立了断层影响...
构造致灾突水一直是煤矿安全开采的焦点问题,现有研究缺少对于断层带缓冲作用的考虑以及构造内部特征对于构造本身演化影响的考虑,为了解决这一问题,从构造内因入手,基于岩体极限平衡理论对底板隔水层极限水压进行推导,建立了断层影响下采动应力力学模型,获得了采动影响下断层活化力学判据;依据断层活化的力学判据,获得了承压水作用下断层内部裂隙扩展演化形成突水通道的演化特征,初步提出了由于断层充填物的不均匀性导致断层内部受力不均衡导致突水通道的连通滞后进而引发底板滞后突水的观点。利用RFPA_(2D)-FLOW二维数值模拟软件对底板断层活化以及最终形成滞后突水的过程进行了模拟。基于理论分析和数值模拟对采动诱发底板断层活化及滞后突水的特征进行了深入的研究,获得了采动影响下诱发断层活化及滞后突水机制。结果表明:当工作面回采过断层后,当断层附近围岩体应力极限平衡状态被打破,极易促使断层活化诱发底板突水灾害发生,同时由于断层充填物的不均匀性及其缓冲作用使得突水滞后。该突水机制为目前存在断层活化及底板滞后突水事故风险的工作面的水害防治提供了参考。
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关键词
煤矿开采
断层
活化
断层
充填
物
底板滞后突水
突水
下载PDF
职称材料
断层突水灾变演化过程划分基础试验研究
被引量：
5
2
作者
孙文斌
杨辉
+3 位作者
赵金海
薛延东
张晓波
刘倩慧
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期118-128,共11页
断层突水严重威胁煤矿开采,灾害呈滞后性、隐蔽性等特征,掌握断层突水灾变演化机制、过程规律,对开展煤矿防治水工作具有重要理论指导意义。通过构建突水演变分析模型,分析了承压水导升路径和断层带演化特征。采用岩石应力−渗流耦合真...
断层突水严重威胁煤矿开采,灾害呈滞后性、隐蔽性等特征,掌握断层突水灾变演化机制、过程规律,对开展煤矿防治水工作具有重要理论指导意义。通过构建突水演变分析模型,分析了承压水导升路径和断层带演化特征。采用岩石应力−渗流耦合真三轴试验系统,结合声发射和数字散斑技术,配制含断层破碎带充填物的大尺寸类岩石试样,研究了双轴加载过程中含不同岩性和产状断层充填物的试样失稳破坏特征,获得了声发射事件和试样变形特征,最后采用改造升级的采动底板突水模拟试验系统和应力、水压、并行电法在线监测子系统,室内再现了采动断层突水演变全过程,获得了各监测参数演变特征。研究结果表明:断层带受开采扰动响应更强烈,更容易破坏失稳为承压水导升提供空间;断层充填物的性质决定了断层活化的强度和难易程度,将一定程度上影响断层突水的时空演化过程;断层尖端受流固耦合作用明显,断层带及隔水层产生的裂隙经历萌生—扩展—贯通阶段,断层与工作面的相对位置关系决定了断层演化带和底板破坏带对接的时空位置;根据承压水导升路径,将断层突水过程划分为“断层活化”“贯通导水”“‘双带’(断层演化带与底板破坏带)对接”3个灾变演化阶段,实现了断层突水演化过程的阶段划分。
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关键词
断层
突水通道
断层
活化
断层
充填
物
相似模拟
灾变特征
底板突水
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职称材料
题名
采动诱发充填断层活化滞后突水机制研究
被引量：
17
1
作者
张鹏
朱学军
孙文斌
杨辉
杨帆
机构
山东科技大学安全与环境工程学院
山东科技大学能源与矿业工程学院
煤炭科学研究总院
出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期136-143,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51974172)
中国博士后科学基金资助项目(2020T130386)
山东省自然科学基金面上资助项目(ZR2019MEE004)。
文摘
构造致灾突水一直是煤矿安全开采的焦点问题,现有研究缺少对于断层带缓冲作用的考虑以及构造内部特征对于构造本身演化影响的考虑,为了解决这一问题,从构造内因入手,基于岩体极限平衡理论对底板隔水层极限水压进行推导,建立了断层影响下采动应力力学模型,获得了采动影响下断层活化力学判据;依据断层活化的力学判据,获得了承压水作用下断层内部裂隙扩展演化形成突水通道的演化特征,初步提出了由于断层充填物的不均匀性导致断层内部受力不均衡导致突水通道的连通滞后进而引发底板滞后突水的观点。利用RFPA_(2D)-FLOW二维数值模拟软件对底板断层活化以及最终形成滞后突水的过程进行了模拟。基于理论分析和数值模拟对采动诱发底板断层活化及滞后突水的特征进行了深入的研究,获得了采动影响下诱发断层活化及滞后突水机制。结果表明:当工作面回采过断层后,当断层附近围岩体应力极限平衡状态被打破,极易促使断层活化诱发底板突水灾害发生,同时由于断层充填物的不均匀性及其缓冲作用使得突水滞后。该突水机制为目前存在断层活化及底板滞后突水事故风险的工作面的水害防治提供了参考。
关键词
煤矿开采
断层
活化
断层
充填
物
底板滞后突水
突水
Keywords
coal mining
fault activation
fault filling
delayed water inrush from floor
water inrush
分类号
TD741 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
断层突水灾变演化过程划分基础试验研究
被引量：
5
2
作者
孙文斌
杨辉
赵金海
薛延东
张晓波
刘倩慧
机构
山东科技大学能源与矿业工程学院
山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地
出处
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期118-128,共11页
基金
国家自然科学基金面上资助项目(51974172,52274131)
泰山学者工程专项经费资助项目(tsqn202211152)。
文摘
断层突水严重威胁煤矿开采,灾害呈滞后性、隐蔽性等特征,掌握断层突水灾变演化机制、过程规律,对开展煤矿防治水工作具有重要理论指导意义。通过构建突水演变分析模型,分析了承压水导升路径和断层带演化特征。采用岩石应力−渗流耦合真三轴试验系统,结合声发射和数字散斑技术,配制含断层破碎带充填物的大尺寸类岩石试样,研究了双轴加载过程中含不同岩性和产状断层充填物的试样失稳破坏特征,获得了声发射事件和试样变形特征,最后采用改造升级的采动底板突水模拟试验系统和应力、水压、并行电法在线监测子系统,室内再现了采动断层突水演变全过程,获得了各监测参数演变特征。研究结果表明:断层带受开采扰动响应更强烈,更容易破坏失稳为承压水导升提供空间;断层充填物的性质决定了断层活化的强度和难易程度,将一定程度上影响断层突水的时空演化过程;断层尖端受流固耦合作用明显,断层带及隔水层产生的裂隙经历萌生—扩展—贯通阶段,断层与工作面的相对位置关系决定了断层演化带和底板破坏带对接的时空位置;根据承压水导升路径,将断层突水过程划分为“断层活化”“贯通导水”“‘双带’(断层演化带与底板破坏带)对接”3个灾变演化阶段,实现了断层突水演化过程的阶段划分。
关键词
断层
突水通道
断层
活化
断层
充填
物
相似模拟
灾变特征
底板突水
Keywords
fault
water inrush channel
fault activation
fault fillings
similar simulation
disaster characteristics
water-inrush
分类号
TD745 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
采动诱发充填断层活化滞后突水机制研究
张鹏
朱学军
孙文斌
杨辉
杨帆
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022
17
下载PDF
职称材料
2
断层突水灾变演化过程划分基础试验研究
孙文斌
杨辉
赵金海
薛延东
张晓波
刘倩慧
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
5
下载PDF
职称材料
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