大采深地质构造复杂矿井应力集中模拟预测研究

摘要

断层与褶皱在煤岩体中广泛分布，构成了煤层开采过程中失稳的主要因素，是煤层中地应力集中的地方，煤矿灾害的多发区域，是煤矿开采等地下工程围岩变形与破坏的重要原因。随着煤矿开采深度的不断增加，加之断层褶曲构造，地应力越来越大，井下应力环境发生了很大变化，导致巷道大变形、冲击地压、煤与瓦斯突出及突水等灾害越来越严重。因此，对大安山煤矿+400m水平的断层、褶皱地质构造应力场进行数值模拟研究，充分了解应力场分布特征、煤岩体性质与结构特征，进行合理的、切合实际的围岩稳定性、围岩变形与破坏分析，为合理的支护设计与灾害防治，特别是冲击地压的防预提供了有力的依据。模拟显示：（1）主应力方向在断层附近有明显扰动；（2）远离断层端部区域煤岩体最大水平主应力一般水平，断层端部的局部区域出现应力集中；（3）向斜最大主应力在褶皱轴处最大，向两翼逐渐变小；（4）背斜最大主应力从褶皱轴部向两翼逐渐增大，轴部值达到最小。与工程实际有很好的吻合。