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| 1 | 深部厚煤层断层煤柱型冲击矿压机制研究显示文摘针对断层区采掘时冲击矿压频频发生的严峻现状,运用理论分析、实验室试验、数值模拟以及工程实践等方法,研究断层区的冲击机制。主要研究内容及结论如下:(1)建立断层闭锁与解锁滑移的力学模型,理论推导得出上行解锁和下行解锁的判定公式,公式表明断层解锁与断层摩擦强度、断层倾角以及水平应力和垂直应力之比有关。(2)提出断层区断层煤柱型冲击矿压的概念,认为断层煤柱型冲击分为断层活化型冲击、煤柱破坏型冲击和耦合失稳型冲击,并阐释各自的冲击作用机制。(3)分析跃进矿25110工作面20次冲击震源分布规律、冲击影响因素和冲击作用机制,认为大部分冲击为断层滑移、老顶断裂和煤柱破坏诱发的断层煤柱型冲击。(4)从弱化断层滑移和减弱煤柱冲击破坏两方面提出针对25110工作面断层煤柱型冲击矿压的治理措施,现场实践表明,控制工作面推进速度可减少断层活化型冲击,提高巷道支护强度和爆破卸压、大直径钻孔卸压可有效降低冲击矿压灾害。 | 李振雷 窦林名 蔡武 何江 王桂峰 刘军 韩荣军 | 2013 | 岩石力学与工程学报2013，32，2： | 101 |
| 2 | 采动影响下断层活化规律的数值模拟研究显示文摘以采用库仑剪切模型的接触面单元代表断层两盘的接触状态,模拟工作面从断层上盘和下盘向断层方向逐步回采的过程,研究断层接触面上法向应力和剪切应力的时空演化规律、断层上下盘的运动规律.模拟发现:在工作面回采的过程中,断层带上的应力分布具有明显的时空特征,断层上法向应力和剪切应力对采动影响具有不同的敏感性,断层法向应力的变化总是早于剪切应力;工作面距离断层越近,断层越易于活化,上盘推进时,断层影响范围约为断层前方60m,下盘推进时,工作面与断层距离小于20m时断层最易出现活化;不同的回采方式会引起断层不同的活化危险性,相比上盘开采,下盘开采时采动对断层的影响范围更为集中,活化危险性更高. | 姜耀东 王涛 赵毅鑫 王辰 | 2013 | 中国矿业大学学报2013，42，1： | 176 |
| 3 | 大采高工作面过断层构造煤壁片帮机理及控制显示文摘高强度采动影响下,煤壁片帮问题在大采高工作面日趋突出,针对断层构造处高帮煤壁稳定性恶化且难以支护的问题,采用数值模拟、理论分析、室内及现场试验等综合研究方法,分析了断层构造处大采高工作面煤壁破坏机理、稳定性影响因素及控制措施。断层构造处工作面前方煤体塑性破坏区的扩大增加了揭露前煤体损伤程度,为片帮事故发生奠定了基础;建立高帮煤壁稳定性分析力学模型,分别得到剪切、拉裂型片帮发生判据;得到煤体破坏起裂角βsm,βtm(非恒值)确定公式及影响因素;煤体黏聚力、内摩擦角及采高对两种片帮形式的影响程度均为:黏聚力>采高>内摩擦角;断层构造处片帮事故发生频率、危害程度急剧增大原因为:采高过大、煤体物理力学性能降低、顶板载荷增大;最后以王庄8101工作面过F286断层为工程背景,提出了重型设备'低割煤高度、高初撑力、高护帮高度'结合煤壁注浆的综合过断层措施,有效改善了煤壁控制效果,提高了开机率。 | 王兆会 杨敬虎 孟浩 | 2015 | 煤炭学报2015，40，1： | 87 |
| 4 | 断层活化与煤岩冲击失稳规律的实验研究显示文摘基于义马千秋煤矿21221回采工作面原型,设计了过断层的工作面回采相似模型实验,通过再现断层活化和煤体冲击失稳的物理过程,研究了采动影响下采场覆岩的运动规律和断层应力演化特征,分析了煤层开采引起断层活化的机理。研究发现:邻近断层活化时,其正应力和剪应力快速增加,断层滑移危险性增大;工作面沿上盘开采至距离断层25 m时,受采动影响断层出现活化;采动影响增加了断层活化的可能性,工作面煤体承载力的局部失效是引起断层滑移的重要原因,断层滑移对工作面煤体的作用形式表现为非稳态的冲击和加卸载作用。 | 王涛 姜耀东 赵毅鑫 张韵一 | 2014 | 采矿与安全工程学报2014，31，2： | 40 |
| 5 | 硬厚覆岩正断层附近采动应力演化特征显示文摘硬厚覆岩断层影响下采动应力出现奇异性。采用三维数值模拟方法,研究了工作面向正断层推进、上盘工作面沿正断层布置的采动应力演化特征。研究表明:断层显著削弱了硬厚覆岩的采动应力传播,应力阻隔效应十分突出,顶板断层带处于低应力状态,底板断层带处于应力集中状态。上盘工作面向正断层推进时,工作面与断层之间覆岩呈'倒楔形',采动应力高,是灾害防治的重点区域;断层外侧覆岩呈'楔形',采动应力低于原岩应力。下盘工作面向正断层推进时,断层两侧采动应力不高。在断层带影响下,工作面端头外侧煤体上形成强承载区。上盘工作面沿正断层走向布置时,在断层煤柱和工作面前方形成高应力集中区,回采巷道采动应力集中突出,是重点治理区域。 | 蒋金泉 武泉林 曲华 | 2014 | 采矿与安全工程学报2014，31，6： | 39 |
| 6 | 深井特厚煤层综放工作面断层活化规律研究显示文摘以新巨龙公司2301N综放工作面过断层为工程背景,通过微震监测、数值模拟和理论分析等方法,对深井特厚煤层断层活化规律进行研究。得到的主要结论为:(1)根据2301N工作面微震监测结果,将断层活化分为应力显现阶段(距断层274.8~214 m)、蓄能阶段(距断层214~84 m)和结构活化阶段(距断层84~0 m),并采用数值模拟进行了验证;(2)工作面过断层期间存在断层活化型冲击和断层煤柱型冲击2类动力灾害,断层活化型冲击的机制主要是开采诱发断层两侧煤岩体积聚的构造应力释放,断层煤柱型冲击地压机制主要是工作面开采引起断层煤柱应力的高度集中;(3)根据工作面过断层期间冲击地压发生机制,提出相应的防治技术,并进行现场验证,保障了工作面的安全开采。研究结果对类似条件下的工作面安全开采具有一定的借鉴意义。 | 朱斯陶 姜福兴 K.J.A.Kouame 李先锋 谭文峰 张斌 张浩 | 2016 | 岩石力学与工程学报2016，35，1： | 37 |
| 7 | 断层活化的地应力判别准则及诱发冲击地压的典型微震特征显示文摘采用Anderson断层模型,推导得出了煤矿井下断层区域应力累积水平的计算指标μm,该指标只与实测最大和最小主应力有关,μm值越大表明区域应力累积水平越高,当μm值达到断层摩擦极限状态或亚摩擦极限状态的应力累积水平μ0时,将可能引起断层冲击地压的发生。通过对40个矿井、120个测点的地应力数据分析表明,采动作用下诱发断层冲击地压的概率和强度与矿井地应力类型、采深H和μm值存在密切关系:地应力类型为σV>σH>σh方位,即使H和μm达到很大也不会发生;只有地应力类型为σH>σV>σh和σH>σh>σV时才有可能诱发断层冲击地压,且相比σH>σV>σh,地应力类型为σH>σh>σV所需的临界值H0和μ0更小。根据龙家堡煤矿地应力测试结果,判定该矿具备断层冲击地压发生危险。根据微震监测数据的分析,提出了断层冲击地压发生的4典型微震特征,即微震事件的高能特征、丛集现象、前震-主震-余震序列和上盘效应。 | 夏永学 王金华 毛德兵 | 2016 | 煤炭学报2016，41，12： | 27 |
| 8 | 临近断层孤岛面开采动力显现机理与震动波CT动态预警显示文摘为探究临近断层处孤岛工作面开采时断层煤柱的受力状态与动力显现的发生机理,理论分析了某矿7192工作面的覆岩结构及其运移规律,探讨了由断层错动导致的工作面动力显现及强矿震的发生机理,利用震动波CT技术对工作面冲击危险性进行动态预警。结果表明:1)工作面倾向覆岩结构将由以工作面煤体为承载主体的对称短臂'T'型结构转化为以断层煤柱为承载主体的非对称'T'型结构,走向上因工作面面长较短使中高位关键层出现较长悬顶,其上方为非对称'T'覆岩结构;2)工作面断层附近历次强矿震均受断层活动静止期影响,即矿震时隔越长,后续矿震能量越大;3)中高位关键层的突然破断与运动是工作面矿震活动的主要动力源,导致的断层煤柱承载能力失效使断层突然错动,产生的冲击动载与煤体高静载叠加诱发动力显现;4)震动波CT动态预警技术揭示了工作面区域的应力演化过程,且动力显现区域与强矿震位置也与反演结果吻合,证明了预警结果的可靠性。 | 曹安业 王常彬 窦林名 李跃文 董敬源 谷雨 | 2017 | 采矿与安全工程学报2017，34，3： | 27 |
| 9 | 固液耦合模式下含断层缺陷煤层回采诱发底板损伤及断层活化突水机制研究显示文摘针对具体地质条件,以现场试验数据为基础,采用相似材料试验及数值模拟相结合的分析方法,对含断层缺陷煤层回采过程中底板损伤破坏及断层活化规律进行研究,研究得出:采用内径不同的水管能够很好地反映底板岩层渗透性的空间差异性,通过采用调节注水管水柱高度的方式可以控制水压以满足设计要求;煤层埋深、承压水水压及断层落差越大越易突水,断层防水煤柱宽度越大越不易突水;通过试验及模拟计算再现了不同因素影响下煤层回采过程中底板采动裂隙形成、断层活化到突水通道形成的全过程,揭示了含断层构造底板突水通道的形成机制;研究结果对承压水上含断层缺陷煤层回采时防水煤柱的留设具有重要的参考价值。 | 张培森 颜伟 张文泉 SHEN Baotang 王浩 | 2016 | 岩土工程学报2016，38，5： | 25 |
| 10 | “两硬”条件正断层影响下的冲击地压发生规律研究显示文摘断层是能够诱发冲击地压的一种重要地质构造,为研究断层活动对冲击地压发生的作用机制,以大同忻州窑煤矿8935回采工作面为例,通过对4个月内连续发生的十余次冲击地压案例的分析,得到正断层影响下的冲击地压的发生特征,冲击地压发生前后电磁辐射、微震等的信号特征和前兆信息。研究结果表明:冲击地压发生频度和强度受断层影响明显,断层对冲击地压的影响体现在两方面:一方面是改变了煤岩体的物理力学性质,另一方面是使构造应力场变得复杂;微震事件集中在断层前方230~360 m,冲击位置在工作面前方0~60 m;电磁辐射能量和脉冲数曲线呈现马鞍形的形态时预示着冲击危险来临,随后发生冲击地压的概率极高;微震监测显示冲击地压发生能量为105~106 J量级,持续出现能级大于105 J的微震事件,且能量起伏变化大,则存在冲击危险。 | 姜耀东 王涛 陈涛 白兴平 谢帅涛 | 2013 | 岩石力学与工程学报2013，32，S2： | 23 |
| 11 | 采动诱发断层活化导水试验研究显示文摘华北地区深部开采矿井,高地应力作用下煤层采动诱发断层活化引起的承压水突涌是矿井水害的主要形式之一,借助相似材料模拟试验台,通过自主设计的试验装置和试验方法,以五沟煤矿F13断层为工程背景,研究承压水上煤层开采的覆岩运动破坏形态、底板裂隙发育扩展特征、断层带应力和结构演化规律,再现断层活化导水全过程。以工作面距断层带的距离为时间参照,采动诱发断层活化导水存在4个明显阶段:断层带应力超限屈服、断层带拉裂延展、两盘错动滑移、承压水导升。以承压水沿断层带的导升高度为基准,寻找承压水导升高度的相关性因素:工作面距断层带的距离与导升高度近似呈负线性关系;水压力、断层带宽度与导升高度具有正相关性,试验过程中水压力与导升高度的相关性呈现强-弱-强的变化趋势;根据试验结果和规律设计断层防水煤柱宽度为40 m,现场观察未出现明显突漏水现象、效果良好。研究成果对于揭示断层活化突水机制、指导矿井防治水具有一定的意义。 | 朱光丽 张文泉 张贵彬 王树立 | 2017 | 岩土力学2017，38，11： | 23 |
| 12 | 深部开采逆断层对冲击地压的诱导机制显示文摘基于逆断层形成机制,理论分析了逆断层周围的地应力环境,并以义马F16逆冲断层为工程背景,建立了其圆弧形态断层面的简化力学模型,得到了临近断层带两盘一定范围的应力分布特征;通过相似模拟实验观测了断层活化-失稳阶段对工作面冲击的物理过程,研究了冲击前后断层滑移与煤层应力变化规律;应用三维精细化数值模拟技术并结合现场实践,分析了临近F16逆冲断层典型冲击地压案例,揭示其发生的受力特征。综上研究表明:当上覆坚硬岩层阻挡软弱煤岩体沿断层面向上逆冲滑动时,临近断层带的坚硬煤岩体会产生应力集中,并在断层两盘一定范围内出现应力升高;临近断层回采过程中煤体所受的超前支承压力、断层支承压力、两盘失稳滑落对煤体冲击以及断层突然失稳破坏所产生的高能应力波会随着工作面与断层距离不同而产生不同的作用效果,按其一种或几种的叠加作用效果将逆断层诱发的冲击地压分为构造应力模式、断层活化模式与断层失稳滑动模式。从逆断层带地应力环境、采动影响下临近断层煤体受力特征与采动影响下断层活化-失稳滑动对工作面动载冲击效应方面,系统地揭示了逆断层对冲击地压的诱导机制,为逆断层诱发的冲击地压预警与防治提供参考。 | 吕进国 王涛 丁维波 潘一山 南存全 | 2018 | 煤炭学报2018，43，2： | 22 |
| 13 | 煤层采动条件下断层活化研究的现状分析及展望显示文摘采动条件下断层活化易于诱发冲击地压、底板突水等动力地质灾害,如何对采场断层活化引起的一系列动力地质灾害开展超前防治预警,一直是煤矿安全开采面临的科学技术难题。从数值模拟、相似物理模拟及现场测试三个方面,概述国内外采场断层活化方面的研究现状;围绕断层活化的监测预警方法,包括微震监测技术、声发射技术、视电阻率监测技术、光纤监测技术、注水试验等,从方法原理、研究现状、技术特点等方面对现有的主要测试与评价方法进行了总结;结合当前国内断层复杂区的煤炭资源开采,重点分析断层活化诱发的几类典型动力地质灾害形成机制及其内在联系;当前,对于采动诱发下的断层活化多维多尺度全程精细化监测技术等研究工作仍然不足,基于煤矿开采精准化、智能化需求,指出断层复杂区煤层开采研究应向多场耦合、精细化模型构建、多手段综合探查、智能预警等方向发展。认为通过进一步开展断层活化的基础理论、精细化模拟、多维多场多尺度监测预警的技术系统研究,可为煤矿智能化引领下的矿井地质保障工作提供坚实基础。 | 田雨桐 张平松 吴荣新 刘畅 | 2021 | 煤田地质与勘探2021，49，4： | 23 |
| 14 | 近距离三软薄煤层群综采工作面瓦斯治理技术显示文摘基于贵州省煤层赋存复杂、煤层层间距小、煤层厚度薄、煤层及顶底板软等特点,以贵州发耳矿井为具体研究对象,分析了近距离薄煤层群三软综采工作面瓦斯治理难点,综合选取了顺层钻孔预抽、穿层钻孔预抽、高位钻孔抽采、采空区迈步式埋管抽采、采空区卸压瓦斯抽采、断层密集钻孔抽采等综采工作面立体瓦斯治理技术,有效解决了近距离薄煤层群三软U型通风综采工作面上隅角瓦斯超限问题,保证了工作面安全顺利回采,为类似矿井综采工作面瓦斯治理技术提供了借鉴。 | 武瑞龙 李希建 黄良 何登华 王伟 尹鑫 | 2016 | 煤炭科学技术2016，44，2： | 21 |
| 15 | 断层滑移活化诱发巷道冲击地压机理研究显示文摘针对具有断层构造特征的生产地质条件,运用相似模拟、数值分析和现场工业性试验相结合的研究方法,通过相似模拟试验,得到了采动影响断层作用下距工作面28 m断层发生滑移活化,此过程分失稳期、滑移期和活化期;断层易失稳滑移破碎区域是交界区、直接顶区和基本顶区,断层失稳滑移加剧巷道变形,断层活化致使巷道底鼓突变,甚至发生底板冲击。通过数值计算分析,得出了断层下盘围岩比断层上盘围岩应力易转移,能量易积聚和释放;断层下盘巷道底鼓约为断层上盘的1.8倍;指出了断层滑移活化过程中巷道底鼓变形最为严重,右帮变形次之,顶板下沉和左帮变形较小。最后提出了断层滑移活化诱发巷道冲击地压机理。 | 张科学 何满潮 姜耀东 | 2017 | 煤炭科学技术2017，45，2： | 21 |
| 16 | 综采工作面过断层顶板破坏机理及控制技术显示文摘针对工作面过断层时遇到的冒顶和煤壁片帮等问题,以麻家梁矿14207综采工作面为工程背景,通过建立工作面断层区顶板的弹性深梁力学模型,对其顶板应力分布规律进行分析,据此提出深浅分带刚柔耦合注浆的围岩控制技术。并利用FLAC^3D数值模拟软件对所提控制方案进行计算分析,结合现场监测数据进行对比判定。研究表明:工作面顶板破断主要由有效极限剪应力引起的;模拟中围岩塑性区范围和顶板下沉量明显减小;工程实测顶板位移量从38cm减小到7cm,下沉量减小81.6%。深浅分带刚柔耦合注浆围岩控制技术可以有效的解决冒顶和片帮问题。 | 韦庆亮 李彦斌 谷攀 张博 | 2020 | 煤炭工程2020，52，4： | 21 |
| 17 | 采动影响下逆断层特征参数对断层活化的作用规律显示文摘笔者分析了采动影响下断层滑移的主要影响因素,以数值模拟为研究手段,利用FLAC3D建立了逆断层简化模型,分析了不同断层倾角、不同落差及采掘工作面与断层不同距离的断层带附近煤岩体弹性能、断层面正应力与剪应力、断层滑移量的变化规律,从而揭示了采动影响下逆断层特征参数对断层活化的基本作用规律。研究结果表明:上盘或下盘开采,断层带附近煤岩体弹性能集中程度随工作面与断层距离的增大而降低,随断层倾角及落差的增加而增大,但下盘开采对断层带的能量集中程度较上盘高。下盘开采时剪应力较上盘显著增加,但正应力变化较小,易于断层活化。上盘或下盘开采,随工作面与断层距离的增加,断层滑移量减小。上盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量增加;随断层落差增大,断层滑移量减小。下盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量减小;随断层落差的增大,断层滑移量增加。 | 徐晓惠 吕进国 刘闯 白润才 李胜 | 2015 | 重庆大学学报(自然科学版)2015，38，3： | 20 |
| 18 | 带压开采煤层底板断层活化突水机理试验研究显示文摘为了研究含断层的底板隔水层在采动影响下的破坏动态过程,以焦作煤田赵固二矿11011工作面为研究背景,采用相似模拟试验的研究方法,对断层在整个开采过程中的活化动态进行观测,记录模型各个测点的位移变化并进行整体分析。通过'下三带'理论,计算赵固二矿工作面底板岩层的最大破坏深度和承压水导升高度,验证试验结果的准确性。研究结果表明:在采动影响下,底板断层的活化过程可分为稳定期、初始期和活化活跃期。初始期断层带附近衍生裂隙与工作面底板塑性破坏区形成沟通,是断层完全活化的前兆信息;活跃期断层滑落失稳,断层面处于张开状态,此时导水通道形成造成突水事故发生。 | 李振华 翟常治 李龙飞 | 2015 | 中南大学学报(自然科学版)2015，46，5： | 20 |
| 19 | 开采扰动下逆冲断层滑动面应力场演化特征显示文摘复杂地质构造与煤矿冲击地压关系密切,也是世界范围内煤矿安全开采的重要课题,断层滑移失稳诱发冲击地压的机理及前兆信息是煤炭安全高效开采的理论前提和重要保障。工作面开采扰动时,以断层滑动面上应力场演化特征为研究对象,通过相似模拟和数值模拟,研究断层滑移失稳时的前兆信息。以义马千秋矿21221工作面为工程背景,建立了F 16 逆冲断层赋存条件下的水平加载相似材料模型,运用应力监测和声发射监测的手段,分析了开采扰动下断层滑动面切应力的动态演化特征,研究了工作面开采过程中断层面上声发射事件数的分布规律;通过建立断层赋存条件下的工作面开采的数值模型,研究了断层区域岩层裂隙发育情况,分析了断层滑移失稳时切应力分布和能量释放的动态演化特征;通过相似模拟和数值模拟中应力场、声发射和能量场的分布规律,总结了断层滑移失稳的前兆信息。研究结果表明:断层滑动面切应力和声发射分布特征表现出3个不同的阶段,即水平载荷施加阶段,工作面开采阶段和断层滑动失稳阶段。载荷施加阶段,断层滑动面不断积聚能量,声发射事件数激增;工作面开采过程中,断层频繁受开采扰动,正应力与切应力两者变化不同步。开采初期,正应力处于较大值而切应力较小。随着工作面的开采,正应力与切应力的变化情况相反,正应力逐渐降低,切应力逐步增大。工作面接近断层时,断层滑动面切应力表现为逐步降低的过程中陡然增加的特征;断层滑动前期,断层构造在失稳前仍然积聚大量应变能,声发射事件数出现较少或者缺失的现象;当岩层垮落诱发断层滑移失稳时,能量在不断释放;断层区域内声发射事件数则在近似恒定不变时突然激增。断层滑移失稳前声发射数较少或恒定不变与微震监测中的“缺震”现象较为吻合,即微震事件数在断层滑移失稳前或冲击地压发生前突然出现减少,发生后激增的现象。因此,断层滑动面应力和声发射事件数的激增变化特征可作为断层滑移失稳的前兆信息。 | 王宏伟 邵明明 王刚 邓代新 | 2019 | 煤炭学报2019，44，8： | 20 |
| 20 | 含隐伏断层煤层回采诱发底板突水影响因素研究显示文摘针对具体地质条件,采用FLAC^(3D)的固液耦合模式,利用变参数流变模型对含隐伏断层缺陷煤层诱发底板滞后突水影响因素及滞后突水机理进行研究。结果表明:滞后突水是由底板岩体的变形和破坏所引起,其影响因素不仅与隐伏断层与煤层的空间关系及承压水水压有关,而且与隐伏断层发育程度及其与煤层间的空间距离有关;隐伏断层顶界面处的应力随工作面的持续推进先增加后松弛再增加,应力变化导致对应位置处的岩体先压缩后膨胀再压缩,隐伏断层顶界面处的最大垂向位移与煤层埋深之间存在线性关系,而与水压及隐伏断层顶面与煤层间距之间均存在幂指数关系;煤层回采致使地应力重新分布,重新分布的应力影响到底板岩体的渗透能力,使裂隙内的水将静水势能转变成动能,进而对裂隙壁面产生冲刷和扩张作用,这种影响具有时效性,其为滞后突水机理研究的核心内容和关键问题。通过计算再现了不同因素影响下煤层回采过程中底板采动裂隙形成、隐伏断层损伤破坏到突水通道形成的全过程,揭示了含隐伏断层构造底板突水通道的形成机制。研究结果对承压水上含隐伏断层缺陷煤层安全回采具有重要的参考价值。 | 张培森 颜伟 张文泉 杨耀文 安羽枫 | 2018 | 采矿与安全工程学报2018，35，4： | 19 |
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