煤炭学报

作者：张宁博, 赵善坤, 赵阳, 王寅, 秦凯, 李云鹏, 姜黎明,

关键词：逆冲断层, 单侧卸载, 力学模型, 冲击地压,

逆冲断层失稳诱发的冲击地压严重威胁着煤矿的安全，但目前采动条件下逆冲断层的失稳机理仍不清楚，使得断层冲击地压防治工作缺乏科学指导。 为探索逆冲断层卸载失稳机理，基于典型逆冲断层控制型矿区的工程地质概况，分析了逆冲断层冲击地压的显现特征;采用相似模拟和数值模拟手段，研究了开采扰动引起的逆冲断层卸荷效应，阐明了义马矿区逆冲断层卸载失稳的模式及过程;通过实验室实验方法，揭示了单侧卸载过程中逆冲断层失稳瞬态的位移场时空演化规律，建立了断层卸载失稳的力学模型，阐释了断层失稳瞬间的黏滑过程。 研究结果表明:随着开采范围与F16断层距离的减小，断层冲击地压危险性显著增大，冲击地压所释放能量急剧增高;采动引起逆冲断层产生卸荷效应，即开采扰动使得断层带新裂纹萌生并局部离层，断层带上交错出现应力集中区和应力减弱区，断层上段出现逆时针滑移，而下段顺时针滑移;卸荷效应导致断层失稳的过程可分为线性稳态(I)、非线性稳态(II)、亚失稳(III)和失稳(IV)4个阶段;断层卸载失稳瞬间正应变和剪应变总体上呈突降-突增-降低至稳定的变化趋势，且相对于中部和下部，断层上部滑移位移受卸载扰动影响较大;断层卸载失稳瞬间的能量传递过程为:震源单元-围岩杆单元-相邻围岩杆单元-相邻断层带单元等，其黏滑失稳是一系列单元连锁失稳构成的综合结果。 通过本文研究，对逆冲断层卸载失稳的机理形成了新的认识，包括卸载失稳模式、失稳过程、失稳瞬态的能量传递等。

来源：2020年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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