采动条件下褶皱构造区不均匀应力场演化特征研究

• 作者: 江灿 王宏伟 石瑞明 邓代新 闫鑫
• 来源期刊: 煤炭科学技术
• 学科: 工学
• 关键词: 褶皱构造 冲击地压 矿山压力 支承压力
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 所属期刊栏目: 煤炭行业青年科学家论坛
• 页码范围: 59-69
• 页数: 11页
• 分类号: TD324
• 字数: 5869字
• 语种: 中文

摘要

褶皱作为地壳岩层运动形成的地质构造之一,其附近岩层分布较大的残余不均匀构造应力,是诱发煤矿冲击地压的主要因素.针对这一问题,以义马煤田千秋煤矿21221工作面为工程地质背景,建立了褶皱构造赋存条件下的数值模型,施加了不均匀构造应力,分析了工作面开采时褶皱构造区域应力场的演化特征,研究了采动影响下褶皱构造不同区域矿压显现规律.研究结果表明:褶皱构造的原岩应力场的分布具有明显的空间分布区域性,即垂直应力和水平应力在向斜和背斜轴部表现出不同的分区特性,向斜轴部处出现了应力集中.随着工作面推进过向斜和背斜,水平应力和垂直应力在采空区顶板和底板均形成了椭圆形卸压区,垂直应力卸压区演化沿褶皱向斜或背斜法线方向逐渐扩大,垂直应力在工作面超前区域出现了一定范围的应力集中,应力集中区远离轴部扩大;水平应力在工作面垂直方向上较远处区域出现了应力集中,应力集中区逐步向顶板和底板远处发育,水平应力在卸压区内顶板应力的释放程度要明显高于底板.在工作面过褶皱轴部和翼部阶段,工作面超前支承压力的峰值随开采距离的增加而增大,应力集中系数则先增大后减小.工作面自背斜轴部俯采时工作面前方支承压力较大,自向斜轴部仰采时较小.当工作面过褶皱轴部时,直接顶受压状态的应力集中程度逐渐减小,减小的过程伴随着能量释放激增的现象,此时极易诱发冲击地压.