正断层上盘煤与瓦斯突出特征与地应力场控制机理

• 作者: 曹运兴 张海洋 张震 刘高峰
• 来源期刊: 煤田地质与勘探
• 学科: 工学
• 关键词: 煤与瓦斯突出 正断层 地应力 数值模拟
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 煤炭地质
• 页码范围: 61-69
• 页数: 9页
• 分类号: TD713
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2022.04.008

摘要

断层带是煤与瓦斯突出发生的主要地质单元.大量煤与瓦斯突出案例统计显示,对于正断层,发生在上盘的突出次数和强度明显大于下盘,但造成这一现象的地质机理研究不多,特别是正断层上盘的地应力场在采动前后的变化规律及其对突出发生的控制机理尚未完全揭示.基于此,以河南焦作矿区中马村煤矿DF4正断层为地质模型,应用FLAC3D软件,模拟研究煤层埋深分别为660、800、1000 m,对应3种地应力场(σ1最大主应力、σH最大水平主应力、σh最小水平主应力、σv垂向主应力)状态σ1=σH,σ1=σv,σv=σH=σh条件下,采动前和掘进工作面逼近断层面过程中正断层两盘的地应力场变化规律,探索地应力分布对煤与瓦斯突出的作用.结果表明,未采动原始状态下正断层上盘的地应力值高于下盘;无论上盘巷道还是下盘巷道,在掘进工作面逼近断层过程中,断层上盘的地应力值总是高于下盘;特别是,在巷道掘进至断层面附近10 m时,原始地应力与采动应力在断层带发生积聚叠加,地应力值在断层上盘大幅度增高.采动前后地应力在正断层上盘集中升高,可能是导致正断层上盘更容易发生煤与瓦斯突出的决定性因素.此项研究可为预测和防治煤与瓦斯突出灾害提供理论依据.