采动软弱覆岩结构下断层对覆岩破坏规律影响研 究.pdfVIP

第 37卷 第 3期 大 连 大 学 学 报 Vol-37NO．3 2016年 O6月 J0URNALOFDALIAN UNIVERSITY Jun．2016 采动软弱覆岩结构下断层对覆岩破坏规律影响研究 刘 磊 ，赵德深 (大连大学 建筑_T-程学院，辽宁 大连 l16622) 摘 要：复杂地质构造下软弱覆岩透水规律是一个极其复杂的物理力学和时间演化过程。本文以大平煤矿N1Sl工作 面为例，应用非线性有限元软件Midas(GTS)，采用Morh．Coulomb准则，建立了二维有限元模型，结合 N1s1工作 面的实测数据，模拟研究了复杂地质构造下软弱覆岩中断层附近的应力场、断层附近的位移场、破坏场随3-作面推 进过程的分布演化规律。 关键词：软弱覆岩；断层；覆岩破坏 中图分类号：TD323 文献标识码：A 文章编号：1008—2395(2016)03—0020—05 收稿 日期：2016．04—02 作者简介：刘磊(1989一)，男，硕士研究生，研究方向：矿山开采与沉陷控制。 通讯作者：赵德深(1957)，男，博士，教授，研究方向：矿山开采与沉陷控制。 0 引言 1 工程地质条件与力学参数 在我国煤炭作为主要的能源 ，长期有力地支撑 了 1．1 煤层特征 国民经济的较快发展。根据 2015年 2月 26日国家统 白垩系含煤地层构成井 田唯一煤层。厚度 2．22～ 计局公布的 ((2014年国民经济和社会发展统计公报》 44．77m，一般 15m左右，含有 2～39个煤分层，纯 显示，2014年我 国煤炭消费量约为 35．1亿吨。然而， 煤厚度 0．52～21．47m，一般为 8m；可采厚度 0．80-- 我国有近百亿吨的煤炭受到地表水体(江、河、湖、 l6．67m，一般为 6m。 海等1、松散含水层、基岩含水层等水体威胁_l之]，采 矿 中频繁发生的透水事故降低了生产效率，影响着矿 1．2 覆岩力学参数 工身体健康，威胁着矿工生命安全 。研究表 明，断裂 大平煤矿 N1S1T作面倾斜长度 277m，走向 构造是导致煤矿突水的主要因素，其 中以断层构造为 1420m，采厚 8．69～15-3m，平均采厚 9m。根据人 甚，据统计，80％的突水事故与断层有关。采动断层 平煤矿地质报告，N1S1工作面 1钻孔岩层力学参数 在矿压和地下水压的共 同作用下发生错动活化并伴 见表 1。 生裂隙，为突水通道的形成提供了重要的条件。因此， 研究采动断层活化规律及其对导水裂隙带高度的影 响，无疑具有重要的理论意义和实用价值 qJ。 表 1 N1S1工作面钻孔岩石物理力学参数 标号 岩层 真实厚度m E(GPa) D P(g／cm3)C(MPa) (。) at(MPa) 18 第四系 30 17 砂岩 53 16 砂岩 43 15 砂岩 38 l4 砂岩 37