采动影响下断层滑移失稳的动力学分析及数值模拟

作者

朱广安窦林名刘阳苏振国李慧李静
单位

中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室
摘要

为研究开采扰动下断层滑移失稳诱发冲击矿压的致灾条件,基于"砌体梁"理论分析了开采过程中断层围岩系统的受力状态和力学响应.首先推导了断层面正应力、剪应力的计算公式,进而得到断层滑移失稳与覆岩"关键层"的破断和采场的推进的关系;利用数值模拟计算比较了不同开采影响因素下的断层面位移场、应力场、速度场和能量场的响应规律.结果表明:断层滑移对采动影响具有不同的敏感性,断层带上剪切位移和应力分布受断层摩擦角、采深、断层位置和回采方式等影响较大;而受断层力学性质(诸如法向刚度、切向刚度等)影响较小.受采动覆岩演化高度影响,断层带上不同位置处的应力路径变化较大,临近断层处易出现滑移.最大滑移速度和震源参数与最大剪切位移呈正相关关系.
关键词

断层滑移冲击矿压动力学分析数值模拟
基金项目(Foundation)

国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB226805)；国家自然基金和神华集团有限公司联合资助项目(51174285)；煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题(SKLCRSM10X05)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)；
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