断层影响下覆岩破坏规律研究

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182煤矿开采2015年第6期-15-基于断层影响下的覆岩应力演化规律分析

基于断层影响下的覆岩应力演化规律分析李广波，宁建国，肖志民，顾清恒，李建政，王俊（山东科技大学矿业与安全工程学院，山东青岛266590）［摘要］在断层影响下，覆岩的破断形式以及应力分布等都将发生变化。

为分析断层对覆岩应力演化的影响，采用FLAC 3D数值计算方法，以某矿的断层赋存特点为工程背景，模拟分析了下盘工作面向正断层推进过程中工作面超前支承压力与弹性应变能分布规律。

研究结果表明：由于断层带的存在，阻隔了覆岩的应力传播。

随着工作面逐渐接近断层，工作面超前支承压力与弹性应变能显著增高；断层处的应力与弹性应变能大量积聚，极易诱发冲击地压。

该研究对相似地质条件下的煤层冲击地压的预测及防治起到指导作用。

［关键词］断层；冲击地压；超前支承压力；弹性应变能；数值模拟［中图分类号］TD322［文献标识码］A［文章编号］1006-6225（2015）06-0015-04Analysis of Stress Evolution Law of Overburden Strata Based on the Influence of FaultLI Guang-bo ，NING Jian-guo ，XIAO Zhi-min ，GU Qing-heng ，LI Jian-zheng ，WANG Jun（College of Mining and Safety Engineering ，Shandong Univrsity of Science and technology ，Qingdao 266590，China ）Abstract ：Under the influence of fault ，forms and the stress distribution of the overburden rock will change.To analyze the effect of fault on the stress evolution law of coal face with FLAC 3D numerical calculation method ，the fault occurrence characteristics of a mine as engineering background ，the simulation analysis of the footwall face normal fault efforts to promote the advance abutment pressure and the elastic strain energy in the process of distribution.The results show that the fault block of strata stress significantly．As working face close to the fault ，advance abutment pressure and the elastic strain energy increased significantly ；vertical stress and elastic strain energy accumulation near the fault ，easy to induce impact ground pressure.The study of similar geological conditions of the prediction and prevention of percussive ground pressure of coal seam play a guiding role.Key words ：fault ；rock burst ；lead abutment pressure ；elastic energy ；numerical simulation［收稿日期］2015－5－11［DOI ］10.13532/11－3677/td.2015.06.004［基金项目］国家自然科学基金项目（51274133）；高等学校博士学科点专项科研基金（20123718110013）；山东省自然科学基金重点项目（ZＲ2012EEZ002）［作者简介］李广波(1989－)，男，山东烟台人，在读硕士研究生，从事采矿及矿山压力与岩层控制研究。

王坡煤矿断层影响下采场围岩破坏和底板突水的数值模拟

１矿井基本情况
王坡煤矿位于山西省晋城市郊区西北部，属沁
水煤田樊庄勘探区，地层总体走向北东或北北东，倾
向北西，倾角５。～ｌ０。，构造属于简单类。主采二叠系下统山西组３号煤层，平均厚５．９７ｍ，为中灰、低磷、特低硫、高发热量、高灰熔点、高强度、易选的无
ｓｅａｍｍｉｎｉｎｇｉｎＷａｎｇｐｏａｕｌｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｆｒｏｍｃｏａｌｌｏｆｏｒ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＺｈａｏＧｕａｎｇｒｕｉ
（ＳｈａｎｘｉＴｉａｎｄｉＷａｎｇｐｏＭｉｎｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎｃｈｅｎｇ０４８０２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆａｕｌｔｏｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｆｒｏｍｃｏａｌｌｏｆｏｒ，ｂｙｕｓｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＲＦ —
ＰＡ２ＤＦｌｏｗ，ｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｐｓｏｆｆａｕｌｔｏｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｗａｔｅｒｉｎｒｕｓｈｆｒｏｍｃｏａｌｌｏｆｏｒｗａｓａｎａｌｙｓｅｄａｓｔｈｅ

厚表土层薄基岩条件下分层开采覆岩破坏规律研究_陈学星

根据该矿条件, 用有限差分法 FLAC 数值模拟软件分别对 3 上 207 工作面和 3 下 207 工作面开采后的断
裂带发育高度进行数值模拟。 3 . 1 计算参数为取得现场顶底板岩层的实际力学参数 , 专门对顶底板岩层进行了取芯 , 并完成了煤层顶板岩层的岩 ∃ 21∃
2010 年 12 月
矿业安全与环保
第 37 卷第 6期
石力学参数测试, 依据测试结果 , 选取模拟计算的各岩层力学参数见表 3 。
表 3 计算岩层组物理力学性质指标
体积模量 / 岩性 GP a 砂质页岩煤泥岩粗砂岩中砂岩细砂岩 0. 82 1. 19 0. 67 5. 38 2. 02 5. 91 GP a 0. 59 0. 37 0. 31 4. 20 1. 71 4. 62 MP a 2. 00 1. 05 2. 00 7. 00 8. 00 7. 33 切变模量 / 黏聚力 / 内摩擦角 / 抗拉强度 / ( ∋) 30 . 00 21 . 00 15 . 00 32 . 00 34 . 00 31 . 00 MP a 0. 89 0. 30 0. 10 0. 89 0. 86 1. 05 密度 / ( g /cm ) 2. 46 1. 28 2. 61 2. 60 2. 65 2. 62
垛层根据该矿条件用有限差分法flac数值模拟软件分别对3上207工作面和3下207工作面开采后的断31计算参数2010年l2月矿业安全与环保第3732模拟结果33模拟结果分析煤层上分层3207工作面开采后上覆23207工作面开采后稳定一段时间在此基煤层下分层的开采3下207工作面进行模拟计算结果表明随着3下207工作面的推进上覆岩层的破坏范围加大但破坏范围增加趋势减缓3下207根据矿井煤层顶板岩性柱状描述3煤层直接顶板为一薄层泥岩和3煤层及泥岩互层老顶为厚20余m的中粒砂岩再往上则是相对软弱的岩层按由于观测区域两层煤间距不足1m3下207工作分层开采后裂高总厚度的732

断层活动对地下结构的影响分析和抗震设计技术研究

断层活动对地下结构的影响分析和抗震设计技术研究地震是自然界一种破坏力极强的地质灾害事件，而断层活动是地震产生的主要原因之一。

在地震中，断层活动引起的地面破裂、地震波传播等一系列变化对地下结构造成了巨大的不利影响。

因此，对断层活动对地下结构的影响进行分析和研究，并在抗震设计中应用相关技术成为了极为重要的课题。

首先，断层活动会造成地表的破裂与位移，从而引发地震波的传播。

这些地震波在传播过程中会对地下结构造成动力荷载，导致地下结构的震动响应。

在地震波中，水平地震波会导致地下结构产生水平位移和摩擦力，垂直地震波则会引起地下结构的垂直位移和挤压力。

这些位移和力对地下结构的稳定性和安全性造成了很大的威胁。

其次，断层活动还会导致地下水系统发生改变，进而对地下结构产生一系列的影响。

地下水是构筑物周围存在的一种重要力学环境。

在地震中，地下水的流动受到断层活动的干扰，可能会引发地下水位的变化、水压的增加等情况。

这些变化会对地下结构的承载能力和稳定性产生直接影响，增加了地下结构的风险。

为了对断层活动对地下结构的影响进行分析和研究，以及提高地下结构的抗震能力，需要开展抗震设计技术的研究。

首先，需要进行地震活动潜能评估，以确定地下结构所处地区可能的地震威胁。

这需要收集相关的地震活动和断层活动的数据，并进行地震活动性评估和预测。

通过将断层活动的数据与地下结构的设计参数相结合，可以对地下结构的抗震需求进行合理评估。

其次，需要开展地震作用下地下结构的数值模拟及动力响应分析。

通过使用现代计算机软件和数值模拟方法，可以对地震波荷载传递过程进行模拟，从而预测地下结构在地震事件中的响应。

这些分析包括地下结构的位移、应力、变形、振动频率等方面的研究，可以为抗震设计提供重要的参考依据。

此外，还需要进行地下结构抗震设计的优化研究。

优化设计可以通过改进结构的几何形状、材料选择、连接方式、结构布局等方面，提高地下结构的抗震能力。

例如，采用合适的基础形式和处理地表沉降的方案可以减少地震波对地下结构的影响。

典型地质条件下采动覆岩变形破坏规律的试验研究

典型地质条件下采动覆岩变形破坏规律的试验研究王新丰;李隆钦;邱引贵【摘要】为了研究典型地质条件下厚煤层采动过程中的覆岩运移规律和顶板破断机理,以某矿16223典型地质工作面的厚煤层开采为工程背景,基于相似原理和量纲分析理论,运用相似模型试验系统分析工作面采动期间的顶板破断过程、垮落形态、覆岩变形特征及应力演化规律.研究表明:采动覆岩具有初始破坏的突发性、中期破坏的阶段性和后期破坏的延展性特征,裂隙发育和贯通过程呈现方向性和区间性特点,覆岩的失稳变形表现出非线性和不连续性,顶板应力在岩层活动的不同时期存在明显的应力分区和不均匀特性.研究结论可为典型地质条件下的煤层开采技术研发和岩层控制措施制定提供借鉴和参考.%In order to study the law of overlying strata movement and roof breaking mechanism in mining process of thick coal seam under typical geological conditions, taking the thick coal seam mining in 16223 working face of one coal mine under typical geological conditions as the engineering background, based on similarity theory and dimensional analysis theory, similarity model test was used to study roof breaking process and collapse shape,the deformation characteristics of overburden and stress evolutionary law in mining process of working face.The research shows that in the thick coal seam, the overlying strata of the coal bed have the characteristics of burst of initial failure, the stage of medium damage and extension of late damage.The fracture development and the process of penetrating are presented with the characteristics of orientation and interval.The instability of the overlying rock shows nonlinear and discontinuous deformation.Roof stress has obvious stresszoning and uneven characteristics in different periods of rock activity.The research conclusions can provide reference for developing coal seam mining technology and constituting formation control measures under typical geological conditions.【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》【年(卷),期】2017(039)003【总页数】6页(P275-280)【关键词】典型地质;采动覆岩;破坏规律;模型试验;岩层控制【作者】王新丰;李隆钦;邱引贵【作者单位】湘潭大学岩土力学与工程安全湖南省重点实验室,湖南湘潭 411105;湘潭大学环境与资源学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学环境与资源学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学环境与资源学院,湖南湘潭 411105【正文语种】中文【中图分类】TD32厚煤层综合机械化开采是我国煤炭开采的主体，也是今后相当长时期内的重点发展方向。

大采深条件下采煤活动引起的覆岩移动变形及破坏规律研究

对未来发展趋势预测
随着科技的进步和煤炭行业的不断发展，对大采深条件下采煤活动引起的覆岩移动变形破坏规律的研究将更加深入和全面。
未来可能会涌现出更多先进的监测技术和数值模拟方法，为相关领域的研究提供更加有力的支持。
同时，随着环保意识的不断提高和可持续发展理念的深入人心，煤炭开采将更加注重环境保护和资源利用效率的提升，这也将对覆岩移动变形破坏规律的研究提出更高的要求和挑战。
包括工作面位置、地质条件、煤层赋存情况等。
覆岩移动变形观测
布置观测站，采用仪器对覆岩移动变形进行实时监测。
效果评价指标体系建立
安全性指标
包括顶板冒落、煤壁片帮、支架稳定性等。
生产性指标
包括采煤机割煤速度、工作面推进度、煤炭采出率等。
经济性指标
包括吨煤成本、设备维护费用、人工费用等。
效果评价方法及实施步骤
3
后续研究方向
根据研究现状和存在问题，提出后续研究方向和重点。
07
结论与展望
主要研究结论总结
01
大采深条件下采煤活动会引起覆岩产生显著的移动、变形和破坏。
02
覆岩移动变形破坏规律受地质条件、开采技术、支护方式等多种因素影响。
03
通过现场监测、数值模拟等手段，可以有效分析覆岩移动变形破坏的过程和机制。
边界元法
将问题域边界离散化为边界单元，通过求解边界积分方程得到域内任意点的解。
数值模拟方案设计及实施
模型建立
根据实际地质条件和采煤工作面参数，建立三维数值模型。
边界条件设置
考虑采动影响范围、地质构造等因素，设置合理的边界条件。
材料参数选取
根据岩石力学实验结果，选取合适的岩石物理力学参数。

综采重复开采的覆岩破坏规律

综采重复开采的覆岩破坏规律
综采重复开采的覆岩破坏规律主要包括以下几个方面：
1. 层理破坏规律：覆岩由于地质构造和沉积环境等原因，会形成一定的层理结构，其物理力学性质存在一定差异。

在综采过程中，当矿石层受到采动影响时，沿层理面可能发生滑移破坏，导致矿石层片断化。

层理破坏一般以脆性断裂为主，破坏面呈平行或近平行状。

2. 石灰岩溶蚀破坏规律：在综采作业中，当覆岩中存在石灰岩等易溶解的岩石时，地下水可能会对其产生溶蚀作用，导致覆岩破坏。

石灰岩溶蚀破坏一般以溶孔、溶洞和溶缝等形式出现，破坏面呈不规则形状。

3. 煤与岩层相互作用破坏规律：综采作业中，矿石层与覆岩之间存在相互作用关系，煤与岩层的相互作用可能导致覆岩破碎和沉陷等现象。

比如煤层底部和覆岩之间的冲击、压力、剪切等作用可能导致覆岩的破坏和变形。

4. 动力破碎效应：综采作业中，机械设备的振动和敲击作用会引起覆岩的破碎和破坏。

特别是对于破碎易的覆岩岩石，其破碎面呈散乱分布，可根据破碎程度来判断覆岩的破坏情况。

综采重复开采的覆岩破坏规律受多种因素的影响，如地质条件、开采方法、煤层厚度和岩石性质等，因此具体规律可能因地而异。

在实际综采工程中，应根据具体情况采取相应的工程措施，以减少覆岩破坏对开采的影响。

覆岩破坏规律的综合研究技术体系

覆岩破坏规律的综合研究技术体系3煤炭科学研究总院北京开采研究所康永华兖州矿务局兴隆庄煤矿孔凡铭阜新矿务局孙　凯摘　要　通过对水体下采煤条件下覆岩破坏规律综合研究技术体系的基本原理、研究内容与方法、测试技术与手段以及实施步骤等进行阐述,为正确地研究掌握及预计覆岩破坏规律提供了保证。

关键词　覆岩破坏　技术体系　系统工程水体下采煤是在地表或煤层上覆岩层中存在水体情况下如何实现安全采煤的技术,其关键因素之一就是要正确掌握和预计覆岩破坏规律及特征。

而正确应用覆岩破坏规律的综合研究技术体系则是实现这一目的的最佳选择。

1　基本原理覆岩破坏规律研究涉及到采矿、地质、岩石力学等多个学科领域,是一项包含多项研究技术和内容的工作。

将那些具有各自的研究目的的诸项研究技术,如覆岩移动、采场矿压显现、地表移动等相关规律的研究以及先进的探测技术等,统一于覆岩破坏规律研究这一目的,就形成了一套综合研究技术体系。

系统工程原理是建立这一技术体系的基本理论。

系统工程是为了更好地达到系统目标,而对系统的构成要素,组织结构,信息流动和控制机构等进行分析与设计的技术,它是一种组织并管理系统的规划、研究、设计、制造、试验及使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方3国家自然科学基金资助(编号:59634030)。

法。

系统工程与其它工程学的不同之点即在于它是跨越许多学科的学科,而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。

从根本意义上讲,系统工程是一种思想方法,而不是一种可以不偏不倚地照此办理就能得到预期结果的技术。

它着重于研究被开发系统(又称为目的系统)和环境之间的关系。

它最基本的作用和意义就在于运用系统的观点,从整体上有效合理地开发工程的价值。

2　研究内容、方法及测试技术手段为了达到正确掌握及预计覆岩破坏规律的目的,在覆岩破坏规律综合研究技术体系中,所采用的研究内容、方法及测试技术手段很多,大体上可分为现场测试、室内分析及理论研究等几个方面。

覆岩破坏离层时空分布规律

覆岩破坏离层时空分布规律
覆岩破坏时空分布规律是指在地质作用的影响下，岩石地层或覆盖层在时间和空间上的破坏、移动和堆积规律。

覆岩破坏离层时空分布规律与地质结构、地层性质、地震活动等多种因素相关。

以下是一些相关规律：
1. 地质结构：地质构造对覆岩破坏离层时空分布有重要影响。

例如，构造线路和断层的存在可以导致破碎带的形成，进而影响覆岩的破坏和移动。

2. 地层性质：不同的地层具有不同的力学性质和抗压强度，对覆岩破坏的方式和程度产生影响。

例如，韧性地层相对较好地抵抗破碎和位移。

3. 地震活动：地震活动可以导致地层的破坏和位移。

大地震会造成广泛的地层破坏，而小地震则可能仅在离震中较近的地区产生破坏。

4. 岩土介质：岩土介质的性质也会影响覆岩破坏离层时空分布。

例如，黏土地层具有较高的可塑性，容易发生位移和流变性变化。

总体来说，覆岩破坏离层的时空分布规律是一个复杂的问题，涉及多个因素的综合作用。

具体规律需要通过实地观察、实验研究和数值模拟等手段进行深入研究。

厚表土层薄基岩条件下分层开采覆岩破坏规律研究

下开采至关重要，定断裂带发育高度的方法通常确有经验公式、理论计算 … 、相似模拟＿等。笔者运用２Ｊ
实测和计算机模拟研究的方法，研究了厚表土层薄基岩条件下厚煤层分层开采时煤层顶板上覆岩层导水断裂带的发育高度以及覆岩破坏的规律。
明，随着工作面停采时间的增加，采动裂隙尤其是上部的微小裂隙将会部分闭合，致使导水断裂带发育高度降低；当基岩柱厚度较小时，导水断裂带发育高度也较小；同时厚煤层分层开采随分层数的增加，断裂带的高度增长幅度逐渐降低。关键词：岩；层开采；坏规律；覆分破导水断裂带中图分类号：Ｄ２Ｔ７５２Ｔ３；Ｄ４．文献标志码：Ａ文章编号：０８— ４５２１００２０１０４９（００）６— ００— ３
２１１月００年２
矿业安全与环保
第３７卷第６期
厚表土层薄基岩条件下分层开采覆岩破坏规律研究
陈学星刘伟韬张培森，，
（．东理工大学，东淄博２５；．东科技大学资环学院，东青岛２６１）１山山５￣０２山山６５０
的断裂带发育高度及覆岩变形破坏规律，当于上相部３煤层开采稳定以后，分层３下下煤层开采后的综合影响。
１工程概况
某矿主采煤层埋深２０ｍ，中仅表土层厚度就８其

含水松散层下煤层开采覆岩破坏规律的数值模拟研究

含水松散层下煤层开采覆岩破坏规律的数值模拟研究
随着沿海城市的日益火热，煤炭的开采也变得更加重要。

含水松散层下的煤层开采，开采的时候可能会出现覆岩的破坏现象。

而覆岩的破坏规律是影响煤层开采的关键，因此数值模拟研究覆岩的破坏规律就显得尤为重要。

首先，我们来介绍覆岩的破坏情况及其影响因素。

覆岩的破坏受环境温度、压力、覆岩厚度及破坏类型等多种因素的影响，其中温度、压力最为重要。

在煤层开采时，高压有利于煤炭的脆性，更容易破裂;而高温对覆岩的影响更加显著，其可增强覆岩的稳定性，减少破坏扩散，从而影响煤炭的开采。

其次，介绍数值模拟研究的方法。

数字模拟研究可以把不同的环境参数和覆岩厚度、破坏类型等多种参数加以综合考虑，通过模拟图像来预测覆岩的破坏规律，从而更好地对煤层开采造成的破坏有所掌握。

数字模拟技术也可以用于分析覆岩的压缩、抗剪、断裂等力学性质。

这些信息可以有效地反映覆岩的强度，并可以为下一步的操作提供参考。

最后，我们来看一下数值模拟的应用。

数值模拟的结果可以为含水松散层下煤层开采提供重要参考信息，为研究者提供实践指导。

如分析煤层开采时可能出现的覆岩破坏规律，可以给出有效的破绽补救措施，使煤层开采更加安全、顺利。

综上所述，通过数值模拟研究含水松散层下煤层开采覆岩破坏规
律，可以更好地对煤层开采造成的破坏有所了解，为煤层开采提供有效的参考和实践指导，保证煤炭的安全开采。

综采工作面覆岩移动和破坏规律研究

技术研发
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综采工作面覆岩移动和破坏规律研究
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近距离煤层采空区下工作面覆岩破断规律研究

近距离煤层采空区下工作面覆岩破断规律研究发布时间：2022-08-26T10:12:29.579Z 来源：《科技新时代》2022年1月2期作者：吴治兴任小浪陈永春安照稳罗大佑[导读] 本文以贵州某煤矿近距离开采为背景吴治兴任小浪陈永春安照稳罗大佑六盘水师范学院矿业与机械工程学院，贵州六盘水 553004摘要：本文以贵州某煤矿近距离开采为背景，建立了断裂上覆岩层第二次“活化”的结构力学模型，推导了覆岩离层距离的递推计算公式，为类似条件下的煤层群开采裂隙带的高度估计提供了参考。

关键词：近距离煤层；覆岩破断；二次“活化”；裂隙带高度1 引言煤层开采后，上覆岩层可能发生变形、破坏和移动。

采空区上方通常形成三个区域，即垮落带、裂隙带和弯曲下沉带[1]。

当上覆岩层中存在强含水层且裂隙带到达该区域时，可能会出现水流通道，这可能会导致顶板渗流事故[2]。

在贵州山区浅埋煤层群的煤矿，断裂带很容易到达地表，造成地表水流失和生态环境破坏[3]。

影响这三个带发育高度的主要因素包括开采高度、开采长度和顶板岩性[4]。

由于多个开采活动，近距离煤层群开采的三个区域的开发高度大于单个煤层的开采高度。

这可能导致安全事故，如水从采矿工作面流出。

因此，研究近距离煤层群开采中上覆岩层的运动和破碎带的发育规律，对安全节水具有重要意义。

国内外学者对这些主题进行了广泛研究，在近距离煤层裂隙发育规律研究方面取得了一些进展。

然而，上覆岩层的第二个“活化”过程尚不完全清楚，近距离煤层群开采期间，“活化”过程与水流裂隙带发育之间的关系需要进一步研究。

因此，本研究结合贵州省某煤矿的实际情况，探讨了近距离煤层群开采中上覆岩层破碎的力学机理和破碎带的发育规律，为类似条件下的其他矿井水裂隙带的高度估计提供了参考。

2 工程概况贵州某煤矿地表为丘陵，属石漠化区。

地表标高+1337～+1520m，生态环境脆弱，松散层厚度薄。

矿区由6个开采煤层组成，1307号工作面长斜长160m，平均开采深度172m，煤层平均厚度2.97m，平均倾角8.6°。

断层影响下底板应力分布和破坏分析

断层影响下底板应力分布和破坏分析石油工业是一个自给自足的部门，它的安全性和可靠性是其发展的核心问题。

底板应力是影响石油井构造强度的主要因素之一，由于受到水平裂缝、泥岩破碎性、深层强度以及各种人为因素的影响，测定底板应力场具有重要的实际意义。

应力集中会对地层造成过度负荷，石油井的安全性直接受到下层应力的影响，而该影响则又决定了井的效率和安全性，因此，研究其变化规律水平有重要意义。

首先，我们需要评估井的壁身结构的孔隙结构、渗透率和岩性，以及井底部分的厚度和泥岩破坏等特征，从而确定井的底板应力情况。

对于测定底板应力分布及破坏特性，利用勘探钻机压力传感器进行测量，以确定井斜运动位置及应力分布情况，并且采用诸如UF （ufs）、测井（logging）等检测手段可以收集更多的数据，从而予以深入分析。

根据获取的数据，可以采用钻井实验数据和形态分析的方法对底板破坏进行研究，这一过程由一组井构造和表面应力数据组成，该组数据可以用来描述井构造的形态，从而可以建立模型，以计算底板应力分布和应力集中点，定义破坏规律。

此外，研究下层应力对井身破坏的影响，还可以采用实验模拟，例如使用有限元法封装模型，仿真不同的应力分布和应力感应参数，分析不同条件下的地层响应，为了了解底板应力对井身破坏的影响及破坏过程的转换，从而为提高井的安全性提供有效的参考。

总之，研究底板应力场分布和破坏规律，对于石油开采过程中的安全性和可靠性有着极其重要的作用和意义。

可以利用实验数据和专业技术仿真，建立底板应力模型，通过检测手段结合数学计算，分析和研究不同测井或研究和分析底板应力分布，大大提高了石油开采安全性，从而有效提高了开采效率，为石油行业的可持续发展提供了可靠的技术保证。

正断层下盘工作面开采覆岩离层演化规律

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｆａｕｌｔｅｘｉｓｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｂｓｃｉｓｓｉｏｎｌａｙｅｒｕｎｄｅｒｔｈｅ
ｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｆａｕｌｔｓｐａｃｅ．ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｏｆａｂｓｃｉｓｓｉｏｎｌａｙｅｒｓｐａｃｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｌａｗｓａｎｄｌａｔｅｒａｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎ．Ｓｔｕｄｉｅｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆａｕｈｂｅｆｏｒｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎ，ｓｔｒａｔａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｆｏｒｍａｂｓｃｉｓｓｉｏｎｌａｙｅｒｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｉｇｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｗｉｔｈｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｄｖａｎｃｉｎｇ，ｒｉｓｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｌａｙｅｒｓｏｆａｈｉｇｈｌｙ；Ａｆｔｅｒｔｈｅｆａｕｌｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎ，ｓｔｒａｔａｉｎｔｅｎｓｅｍｏｖｅｍｅｎｔｏｃｃｕｒｓ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏａｓｈａｒｐｉｎｃｒｅａｓｅｉｓｓｅｅｎｒｆｏｍｔｈｅｌａｙｅｒｓｏｆａｈｉｇｈｌｙ，ａｌｏｎｇｗｉｔｈｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｄｖａｎｃｉｎｇｕｎｔｉｌｒｅｖｅａｌｆａｕｌｔｓ，ｆｒｏｍｌａｙｅｒｓｏｆａｈｅｉｇｈｔｎｏｔｉｎｃｒｅａｓｅ；Ｂｅｆｏｒｅｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｓｐａｎｏｆｂｓａｅｉｓ — ｓｉｏｎｌａｙｅｒｕｎｔｉｌｆａｕｌｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｄｖａｎｃｅ，ｗｈｅｎｔｈｅｓｐａｎｏｆａｂｓｃｉｓｓｉｏｎｌａｙｅｒｅｘｔｅｎｄｅｄｔｏＤｕａｎＣｅｎｇＣｈｕ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｆａｕｌｔｂｌｏｃｋ，ａｂｓｃｉｓｓｉｏｎｌａｙｅｒｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｓｐａｎｉＳｃｈａｎｇｅ．

地下开采覆岩变形破坏规律研究综述

地下开采覆岩变形破坏规律研究综述秦洪岩;题正义;杨艳国;张峰【摘要】地下开采必然造成覆岩的变形破坏,掌握开采后覆岩变形破坏规律将对矿井水防治,瓦斯运移规律,保护层开采,瓦斯抽采,以及地表移动变形控制等具有重要的指导意义.文章对国内外的覆岩变形破坏经典理论进行了介绍,充分阐述了各个理论对覆岩变形破坏规律研究的促进作用.总结了我国对垮落法开采和充填开采覆岩变形破坏规律的研究现状,并对具有代表性和突出贡献的成果进行了详细的说明.可以得出,我国对垮落法开采覆岩变形破坏规律的研究已经相对完善,在国际上也处于领先水平,而对充填开采覆岩变形破坏规律的研究相对滞后,仍然有很多关键技术和工作值得去深入研究.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2017(026)012【总页数】5页(P1-5)【关键词】地下开采;覆岩变形破坏;变形破坏机理;破坏范围【作者】秦洪岩;题正义;杨艳国;张峰【作者单位】华北科技学院安全工程学院,北京101601;辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新 123000【正文语种】中文【中图分类】TD325随着煤炭资源的大面积开采，致使覆岩原岩应力状态发生改变，导致上覆岩层的移动和变形，甚至破坏，以至于引起地表的塌陷、工作面支承压力的急剧变化、冲击地压的发生、水与瓦斯的流动等一些安全问题及环境问题。

掌握开采后的覆岩变形破坏规律和特征，对矿井安全生产具有极其重要的意义。

国内外在描述回采过程中发生的覆岩变形破坏主要有以下几种理论和假说。

1928年德国的Huck和Gillitzer提出的压力拱假说指出，由于压力拱的存在使得支架失去了对外部岩层的支撑作用，因此覆岩的重量由压力拱全部承受，并传递到压力拱拱脚，从而使采场区域的应力降低，而采场内的支架所承载的重量完全来自压力拱内部的岩石[1,2]。

压力拱假说对回采工作面处于减压范围及其前后的支承压力改变的原因给出了经典的解释，但并不详尽，并且没有对岩层变形-移动-破坏的发展过程及支架围岩关系等内容进行分析。

断层对岩体稳定性的影响分析

断层对岩体稳定性的影响分析岩体是地壳中的一种岩石结构体，由于地壳运动和地质变动的影响，岩体中常常存在断层。

断层是地壳运动过程中发生的破裂带，对于岩体的稳定性具有重要影响。

本文将分析断层对岩体稳定性的影响，并探讨相应的应对措施。

一、断层的形成与特征断层形成主要由两块岩石板块之间的滑动引起。

当地壳运动达到一定程度时，岩石板块之间的摩擦力无法抵抗地壳的运动，从而导致断层的形成。

断层具有一定的特征，例如断层面的倾角、位移量、滑动速率等都是影响岩体稳定性的重要因素。

二、断层对岩体稳定性的影响1. 岩体裂隙扩展断层的形成常常伴随着岩体裂隙的扩展。

断层活动使得岩体表面有更多的裂缝和缺陷，这减弱了岩体的整体强度，加剧了岩石的破碎和破裂现象。

裂隙和缺陷的扩展对岩体的稳定性造成了重大威胁。

2. 地表沉降断层活动还会引起地表的沉降。

当断层发生滑动时，岩石板块之间的位移会导致地面的沉降，从而改变地表的形态。

这种地表沉降可能会造成地面下陷、地基沉降等问题，对建筑物和基础设施的稳定性造成威胁。

3. 地震活动断层是地震发生的主要地点之一。

断层的滑动会释放大量的地震能量，造成地震的发生。

地震对岩体的稳定性造成了直接影响，可能引发岩体破裂、岩层滑坡等灾害。

地震活动是断层对岩体稳定性影响的最为直接且暴力的体现。

三、应对措施1. 岩体加固针对受断层影响较大的岩体，可以采取加固措施，例如注浆加固、预应力锚杆加固等。

这些措施可以增加岩体的整体强度，减轻断层对岩体的影响。

2. 规避断层带在工程规划和设计中，可以避免穿越断层带的区域，减少岩体被断层影响的程度。

通过合理的工程布局，减少断层带对工程造成的潜在风险。

3. 强化监测及预警措施及时监测和预警断层的活动情况对于保障岩体稳定性至关重要。

利用现代地质技术，可以对断层进行实时监测，并根据监测结果及时发出预警，采取相应的避险和保护措施。

结论断层作为地壳运动的产物，对于岩体的稳定性具有重要的影响。

采动影响下覆岩运动诱发工作面破裂演化规律

采动影响下覆岩运动诱发工作面破裂演化规律下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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厚松散含水层下采场结构对覆岩破坏规律影响机制研究

厚松散含水层下采场结构对覆岩破坏规律影响机制研究本文通过实验室分析、理论分析、相似材料模拟与数值模拟试验等多种研究手段,在掌握四含的富水性及沉积特征的基础上,系统地对朱仙庄煤矿厚松散含水层下开采不同采场结构对覆岩的力学特征的影响及其覆岩破坏、运移规律做了深入的研究。

其主要工作有：1.根据现场调研、室内分析数据测试结果,对厚松散层含水层的富水性及沉积特征进行了充分研究,结果表明：松散层第四含水层为弱～极弱含水层,覆盖在煤系地层之上的含粘性土砂砾层,具有砂砾成分含量低,泥质成分较高的特征,对留设防砂煤柱起到了良好的阻隔效果。

2.在特定基岩厚度下,采用相似材料模拟和FLAC3D数值模拟不同厚度对覆岩移动破坏影响规律研究,结果表明：厚松散含水层下一次性采全厚综放开采时,垮落带高度为27m 左右,触及到含水层,有突水的威胁；采取间歇式分层开采时,工作面可以安全回采。

3.在特定基岩厚度下,采用相似材料模拟和FLAC3D数值模拟不同工作面长度对覆岩移动破坏影响规律研究,结果表明：随工作面长度的增加,两带高度呈非线性增长趋势。

上分层开采时,工作面长度在110m范围内,冒落带高度增加趋势缓慢,当工作面长度大于110m时,覆岩破坏情况严重,冒落带高度增加趋势变大,因此,上分层开采工作面长度不宜超过110m；下分层开采时,工作面长度在120m 范围内,冒落带高度增加趋势缓慢,当工作面长度大于120m时,冒落带高度增加趋势变大,因此,下分层工作面长度不宜超过120m。

在上述研究的基础上,将864工作面进行间歇式分层开采,上分层为3m,下分层为6m,上分层工作面长度为110m、下分层工作面长度为120m进行回采。

同时建立特定基岩厚度条件下支架—围岩力学模型,对工作面合理工作阻力进行预测,为支架选型和工作阻力参数确定提供了依据。

研究成果对该矿及两淮矿区以后在厚松散含水层下特厚煤层相似条件的开采有一定的借鉴意义。

覆岩采动破断规律研究

覆岩采动破断规律研究摘要：以矿区首采区地质补充勘探工程为基础，结合收集到的井田水文地质、工程地质、工作面开采等相关资料。

采用数值模拟对采区首采面及后续工作面开采上覆整体移动带坚硬火成岩岩床初次破断及周期破断距进行了研究，结果显示火成岩的初次破断距为225～250m，周期破断距为100～125m，研究结果与微震数据分析结果一致。

研究成果对坚硬覆岩条件下煤层开采具有较重要的理论和实践意义。

关键词：火成岩；数值模拟；破断距；1 工程地质条件1.1 采区地层情况采区内未见基岩裸露。

经钻探揭露，新生界松散层下伏地层自上而下分别为二叠系的上石盒子组、下石盒子组和山西组；石炭系的太原组。

其中山西组中的煤层为本采区主采煤层，下石盒子组中均有岩浆呈层状侵入，火成岩厚度大于130 m。

与下伏山西组呈整合接触。

1.2 采区地质构造矿区位于童亭背斜东翼北端。

地层走向在浅部为近于南北向，向东倾斜的单斜构造，地层倾角15°～20°；深部次一级褶曲较发育，主体上呈向东延深，地层倾角5°～10°，较平缓，矿内断层较发育。

首采区位于矿井的东南部，总体上为一背斜构造，地层倾角4°～12°；区内以查出断层11条，全为正断层；落差大于30m的断层有2条，5～30m的断层为3条，小于5m的断层为6条。

首采区平面图、地质剖面图及地层情况见图1-1、1-2、1-3图1-3 岩组综合柱状图2首采区火成岩破断距数值模拟2.1 模型建立本次模拟的是首采区的10416工作面在推进过程中其上覆火成岩的破断规律，根据矿上首采区的资料，区内有两层火成岩，称为上火成岩和下火成岩。

416工作面的走向长1183m，面长180m，两工作面之间有5m的煤岩柱。

本次模拟的高度范围仅为上火成岩到10煤。

为了避免模型边界对模拟的影响，模型在水平方向左右两侧各延伸200m，前后各延伸150m，竖直向下延伸50m。

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断层影响下覆岩破坏规律研究尹立明,郭惟嘉,尹增德(山东科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东青岛266510)摘要:应用A N SYS有限元分析软件和相似材料模拟实验,分析在采动和断层影响下覆岩变形破坏和矿压分布规律。

结果表明:在采动影响下断层活化 ,断层带及其影响范围内的岩体破碎,表现为周期断裂步距小,冒落带高,尤其是断层下盘,顶板稳定性差。

通过断层后,顶板岩体中支撑力减小,比无断层存在的情况低。

但断层对于上覆岩层导水裂隙带的高度和范围的影响不明显。

关键词:断层;开采;覆岩破坏;数值计算;相似模拟试验中图分类号:T D325 文献标志码:A 文章编号:1672-3767(2009)04-0059-05Study on Failure Law of Overlaying Strata under Influence of FaultsYIN L-i m ing,GUO We-i jia,YIN Zeng-de(Key L oboratory o f M ining Disaster Prevention and Contr ol,M inistry of Education,SU ST,Qing dao,Shandong266510,China)Abstract:T he aut ho rs analy zed the laws o f defo rmatio n and failur e o f ov erla ying str ata and the distributio n o f mine pr essures under the influence of faults and mining activities by applying the AN SY S finite element softw ar e and sim-i lar mater ials simulation test.T he results indicated that the faults w ere act ivated by coal mining,and the r ock-mass in fault zo ne and it s influential range w as bro ken,and the distance o f per iodic weighting decreased and the cav ing zo ne increased,particularly,the r oof stability in the footw all of fault seemed to be weakened.T he suppo rting force of t he r ock mass in r oof decreased after passing t he fault,and it was lo wer than that w ithout the ex istence o f fault.T he heig ht and sco pe o f water flo wing fractured zo ne in o ver lying strata w ere not influenced by the existence of fault ev idently.Key words:fault;mining;failure of o ver lay ing strat a;numer ical calculation;similar simulation test岩体是经过漫长的地质演化过程而形成的复杂结构体,由于地质构造运动的影响,其内部存在大量的断层、节理、层理和地质弱面。

这些地质结构面的存在,破坏了岩体的整体性,影响着岩体的变形性质和强度特性,从而导致岩体开采沉陷更加复杂,是影响顶板稳定性的重要地质因素之一。

长期以来,国内外不少学者已注意到断层对采矿的影响,并已进行了卓有成效的研究[1-6]。

在采动影响下,易于使构造结构面活化 [7],使煤层顶板稳定性受到影响。

尤其是当开采区域断层比较发育时,断层对上覆岩层破坏规律、矿压分布规律的影响十分明显,在这种情况下就必须考虑断层的影响。

本文以兖州矿业集团鲍店煤矿5307工作面煤层及其顶底板岩体为对象,通过室内数值、物理模拟研究,探讨了在采动和断层双重影响下的覆岩破坏规律,为矿井开采灾害预测与防治提供理论与技术依据。

1 研究区顶底板岩性和力学参数鲍店煤矿5307工作面开采的煤层为山西组3层煤。

厚度8 20~8 87m。

煤层直接顶为深灰色粉砂岩,主要成分为石英长石,泥质胶结,裂隙较发育,呈水平层理,硬度f=4~6,厚度为4 37m。

老顶为灰~收稿日期:2009-06-06基金项目:国家自然科学基金项目(50874070);国家自然科学基金重点项目(50874070);教育部博士点基金项目(20080424004);山东省自然科学基金项目(Y2008F01)。

作者简介:尹立明(1979 ),男,山东平度人,讲师,博士研究生,主要从事开采沉陷和矿山压力方面的研究.表1 各岩层岩石力学参数表T ab.1 T he mechanic parameters fo r strata岩性厚度/m 弹性模量E /M Pa 泊松比内聚力C /M Pa 内摩擦角 /( )容重 /(kg/m 3)细砂岩12.642000.21 4.2372560中砂岩 6.550000.23 4.5382560细砂岩 6.842000.21 4.2372560粗砂岩10.060000.185392560中粗砂岩 4.655000.2 4.5382560粘土岩 5.225000.33292400粉砂岩 4.935000.244352500粉细砂互层 4.840000.22 4.1362500粘土岩9.025000.33292400粉砂岩 5.335000.244352500粘土岩 2.625000.33292400粉砂岩 5.235000.244352500粘土岩 2.125000.33292400粉细砂互层 5.140000.22 4.1362500中砂岩23.750000.23 4.5382560粉砂岩 4.435000.244352500煤38.730000.25 2.5271400粉砂岩20.035000.244352500冒落矸石2000.35251700灰白色粉细砂岩互层、中砂岩、粉砂岩,以中砂岩为主,主要成分为石英长石,泥钙质胶结,坚硬致密,具有水平层理及缓波状层理,硬度f =6~10,厚度为23 68m 。

其工作面内煤层倾角2 5 ~17 ,各岩层的岩性参数见表1。

2 数值计算计算模型采用走向方向的平面应变模型,模型走向长度为1600m,高为148 7m,煤层平均埋深为380m,煤厚8 7m,考虑到煤层底板对采动后上覆岩层的影响较小,模型底板岩层模拟厚度为20m,模型上方至地表岩体的自重施加垂直方向的载荷(P = H =2 6 230 7=6MPa)。

模型侧边界施加水平约束,底板施加水平与垂直约束,计算采用Drucker -Prager 屈服准则。

在粘土岩与粉砂岩之间设置了接触,用来模拟离层。

在模型的中部从煤层开始,设立一条倾角为60 ,垂高为66 3m 的断层进行模拟,并将结果同无断层情况进行比较。

开挖距离为断层前后各300m,以每步50m来分步开挖。

在无断层未充分采动时,上覆岩层的原岩应力在采空区内未得到充分释放,当工作面推进至300m 时,原岩应力在采空区内基本释放完,越靠近工作面,由于采空区后部老顶不断断裂、触矸、压实,而工作面煤壁上方悬臂梁仍然传递上方岩层的力,导致工作面煤壁后方拉应力向煤壁逐渐增大。

而在煤壁前方由于煤体支承,在煤壁前出现较大的压应力,并逐渐向前方减小。

在断层影响下,与无断层相比,在工作面过断层前拉应力为1MPa 的等值线不再是对称的马鞍型 ,而变为一头高另一头低的马头型 [8]。

这是因为对于具有断层构造的裂隙岩体,在其附近不能再简单地从第一主应力一个方面来判断岩石的破坏情况。

由于断层的存在,使得周围岩体对上覆岩层的支撑能力降低,从而导致其远处采空区的导水裂隙带高度要略低于没有断层时的高度,如图1、图2所示。

产生这样的原因主要是由于工作面位于断层的下盘,因而其岩层的断裂模型由原来的两端固支的梁(图3(a))变为一端固支的悬臂梁(图3(b))。

这是由于断层处粘结力破坏。

对于图3(a)中的梁,其最大弯矩在A点和C点,值为ql2/12。

对于图3(b)中的梁,其最大弯矩在D点,值为ql2/2。

从而可以得出,图3(b)中的梁要先于图3(a)中的梁在其端部断裂,并且由于断层的存在,使得周围岩体对上覆岩层的支撑能力降低,从而导致其远处的导水裂隙带高度要略低于没有断层时的高度。

而在断层处的导水裂隙带高度要略高于远处,且其最大高度要低于没有断层时的高度。

在工作面推过断层后,沿断层面有一应力集中,随着推进逐渐减小。

在断层后上方的岩层里第一主应力为零的等值线随采掘推进逐渐向下方岩层扩展。

当推进至600m时,断层两盘各形成一形状和范围相似的零等值线区,如图4、图5所示。

这是因为断层是采场岩层中最大的软弱面,采掘工作形成的矿压对其影响必然更为强烈。

矿山压力对顶底板的破坏作用主要发生在采场周边的应力集中区,在采场顶底部的岩层内,由于采掘活动打破了断层两盘岩层的天然平衡,使得应力重新分布,引起断层重新活动。

若断裂走向与支承压力方向重合时,则形成剪切应力集中区。

此时,剪应力将沿断裂面传播至很大深度,如果断裂面含水,则使其内聚力和摩擦角降低。

当剪应力足以克服断裂面阻力时,则沿断裂构造面发生不可逆滑动或张开,造成岩体的剧烈破坏,形成统一连续的破坏带。

综合上面的分析结果,断层对于导水裂隙带高度的影响可以简化为如图6所示的状况。

3 相似材料模拟模拟试验采用平面应力模型,模型架的长宽高为4m 0 3m 2m,有效试验高度为1 8m。

几何比例为1 100,推进长度为400m。

模型实行分层建造,按每分层的厚度(体积)加入一定重量的相似材料,轴压成确定的密度,保证容重相似。

模型建造完毕后即进行养护,当模型材料的容重和含水率以及力学性质都满足相似准则时,开始开采。

模型两端分别保留50m煤柱,以消除边界条件的影响。

工作面推进到45m时,在距开切眼42 4m处,直接顶与老顶出现断裂线,但未垮落,老顶上方出现细小离层。

随着开采的继续,离层逐渐发育变大,在推进至开切眼60m处时,直接顶从断裂线处垮落。

随着开采的继续,直接顶也随之垮落,而老顶发生弯曲下沉,显现较明显。