采动影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出机理研究

发布时间：2016-11-26 03:05

  本文关键词：采动影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《贵州大学》 2015年

采动影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出机理研究

潘超  

【摘要】：断层影响带内的煤与瓦斯突出是影响煤矿安全开采的一大动力灾害,其发生原因往往是由开采时开采扰动引起断层活化所诱发的。目前的研究主要集中在静态或准静态作用方面,而忽略了大部分断层影响带内的突出都是发生在开采、掘进、爆破等过程中的应力扰动所诱发的,对采动影响下断层活化诱发突出研究较少。因此,为了保障煤矿安全生产,研究采动影响下断层活化诱导煤与瓦斯突出机理有着广泛的工程意义。论文以断层影响带内的突出现象为主要研究对象,基于综合作用假说,考虑工程现场实际情况,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,系统研究了开采扰动条件下断层活化诱导突出过程中的断层活化规律、断层及相关煤层的应力分布规律及变形破坏特征、瓦斯运移及突出动态特征,进而揭示了开采扰动、断层活化、突出之间的因果关系,确定了开采扰动对断层活化诱发突出的作用机理。并在分析地应力、瓦斯压力、断层构造等影响因素在采动影响下断层活化诱导突出中作用的基础上,主要得到了以下有益的结论:(1)采动影响下断层活化诱导突出过程可分为,应力集中阶段、开采扰动诱发煤岩破裂阶段、瓦斯压力驱动裂隙扩展阶段和突出发生阶段四个阶段,各个阶段地应力、瓦斯压力、断层都具有各自的作用。(2)开采扰动、断层活化及突出之间是相互影响的,开采扰动作用下断层影响带内的地应力状态是影响突出的主控因素,为突出的发生提供了主要动力,较大构造应力是造成高地应力的决定性因素;高压瓦斯条件下,开采扰动引起的断层活化成为触发突出发生的主要诱因,且断层活化诱致的破坏形态与工作面所处的地应力状态紧密相关;瓦斯是影响突出发生的物质基础,而高地应力影响着高瓦斯压力的存在,瓦斯压力是控制突出发生过程的主要因素。(3)突出危险性与断层构造紧密相关,由于开采扰动的影响及应力场的复杂性,在同一断层影响带内的应力集中程度并不同,影响着瓦斯运移及富集,间接控制了突出发生的边界条件。同时,本文基于煤体的双重孔隙介质物理模型,进行了考虑采动影响的断层影响带内瓦斯运移机制研究,建立了考虑采动影响的煤层瓦斯运移数学模型,并研究了采动影响下断层影响带内的瓦斯压力梯度变化规律;基于“砌体梁”理论,研究了断层活化机制;基于RFPA2D-Gasflow程序的弹性损伤本构关系,分析了采动影响下的断层影响带内煤体的损伤破坏机制。研究表明:地应力的演化对煤层瓦斯赋存及运移起主导控制作用,地应力通过控制瓦斯赋存及运移影响着断层影响内的突出的发生;工作面由断层下盘向断层推进时,断层易出现活化现象,而工作面由断层上盘向断层推过断层后,断层才易于活化甚至滑移。本文通过瓦斯煤岩破裂过程分析系统RFPA2D-Gasflow,在考虑岩体材料细观结构的非均匀性基础上,系统开展了采动影响下断层活化诱导突出机理的研究,取得了一些有益的研究成果,对断层影响带内的突出防治及监测具有一定的理论价值。

【关键词】：
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD713.1
【目录】：

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本文编号：193454