断层活化

摘要： 构造致灾突水一直是煤矿安全开采的焦点问题,现有研究缺少对于断层带缓冲作用的考虑以及构造内部特征对于构造本身演化影响的考虑,为了解决这一问题,从构造内因入手,基于岩体极限平衡理论对底板隔水层极限水压进行推导,建立了断层影响下采动应力力学模型,获得了采动影响下断层活化力学判据;依据断层活化的力学判据,获得了承压水作用下断层内部裂隙扩展演化形成突水通道的演化特征,初步提出了由于断层充填物的不均匀性导致断层内部受力不均衡导致突水通道的连通滞后进而引发底板滞后突水的观点。利用RFPA_(2D)-FLOW二维数值模拟软件对底板断层活化以及最终形成滞后突水的过程进行了模拟。基于理论分析和数值模拟对采动诱发底板断层活化及滞后突水的特征进行了深入的研究,获得了采动影响下诱发断层活化及滞后突水机制。结果表明:当工作面回采过断层后,当断层附近围岩体应力极限平衡状态被打破,极易促使断层活化诱发底板突水灾害发生,同时由于断层充填物的不均匀性及其缓冲作用使得突水滞后。该突水机制为目前存在断层活化及底板滞后突水事故风险的工作面的水害防治提供了参考。

摘要： 鉴于我国地下煤层断层倾角的不同对矿井开采工艺带来的影响,采用有限元分析的方式建立断层倾角模拟数值模型,并分析了地质断层倾角对断面的应力、活化及突水的影响作用,从而为断层煤层的开采提供指导。

摘要： 井下的采掘活动会造成地层错动变化,特别是断层发育、交汇地区,巷道初次揭露断层无任何水文异常,但经过巷道来压影响易造成断层带处活化,含水层水易通过断层裂隙向外涌水,且易发生底鼓、片帮现象,造成安全事故。本文以邢台矿为例,介绍了在51121工作面运输巷处理断层交汇处断层活化造成底鼓出水的有效治理方法,为今后处理类似情况提供借鉴经验。

摘要： 小断层活化会加剧采空区上覆岩层破坏增强渗透性,导致采空区煤自燃,针对这一问题,以河南神火煤电股份有限公司薛湖煤矿25030工作面为工程背景,利用UDEC数值模拟断层不同倾角、不同水平断距条件下采空区上覆岩层移动破坏过程,分析了断层对采空区上覆岩层破坏及渗透性的影响。研究表明:①随着工作面逐渐接近断层,断层出现滑移现象,断面附近位移呈斜向下趋势,下盘沿断层滑移比较明显;受到断层下盘滑移错位形成的支撑力影响,下盘下沉量明显大于上盘,上盘覆岩“三带”高度有所上升。工作面推过断层10 m时,上方覆岩位移开始出现滞后现象,且上盘下沉量小于下盘;工作面过断层40 m后,覆岩受到断层的影响逐渐减弱,位移逐渐符合无断层开采覆岩移动规律,下盘主要以下沉为主,上盘受到断层影响,楔形头部受到断层滑移的支撑,岩层垮落不充分,下沉量小于下盘。②倾角越大,断层对上盘覆岩支撑作用的影响范围越小,断层滑移形成的错位越严重,对开采危险性越大,且断层影响开始出现的位置距离越近;水平断距越宽,上盘受到断层的支撑力越大,过断层后上盘覆岩的位移越小;断层水平断距越宽,断层下盘下沉量越大,工作面过断层时危险性越大。③断层导致附近岩层孔隙率呈现跳跃式增大,倾角越大,孔隙率上升幅度越小;随着倾角的增加,断层正上方垮落带孔隙率呈先上升后下降趋势,在倾角45°达到最大,而断裂带孔隙率随着断层角度的增加呈逐渐上升趋势;随着断层水平断距的增加,垮落带覆岩孔隙率大体上呈先上升后下降趋势,而断裂带的孔隙率略微上升。总体而言,水平断距越宽,断层倾角越大,工作面过断层时覆岩垮落危险性更大。

摘要： 为解决大庄煤矿3802综采工作面过大落差断层围岩控制难题,采用理论分析、数值模拟的方法,研究了采动下断层岩体活化响应力学机制,分析不同推进距离下断层两盘岩体的应力及变形演化规律。结果表明:断层结构与煤层开采之间相互作用是断层活化的力学关键,动静载荷在断层积聚形成了断层解锁活化的能量条件。顶板悬顶越长,两盘受力由受压转为受拉,断层岩体裂缝发育贯通并沿断层面张开。提出直接通过时上下盘围岩分区域控制原则和调整回采参数、加强支护和破碎区注浆为主的控制技术,工作面安全通过了断层区,取得了显著经济效益。

摘要： 煤层采掘活动容易引起断层活化、滑移失稳,诱发巷道冲击地压。张宁博等研究了逆冲断层在单侧卸载条件下失稳瞬间位移场的变化规律;王宏伟等研究了断层面上应力场和能量场的时空演化特征和断层滑移判别力学依据。多数学者对断层型冲击地压的研究对象仅限于单个断层,未考虑多断层组合形成地堑等地质构造的相互作用。

摘要： 为解决煤矿工作面在推采过程中遇到具有复杂原岩应力环境及受采动活化影响的断层带时,面临顶板与煤壁支护困难,停采停面加固破碎围岩开采效率低,开采成本高与安全性差等系列问题,采用UDEC数值模拟方法建立了工作面断层活化模型,分析了断层构造带区域原岩应力分布特点,工作面开采过程中断层活化过程及期间岩体裂隙发育演化规律,提出了从被动过断层到超前工作面预注浆加固断层构造带的断层治理思路,确定了静、动压2阶段分步预注浆的合理有效距离为超前工作面300~400 m和30~50 m。通过对断层构造带平行与扇形注浆孔的分级递进式布置、高压注浆设备的计算选型与泵效校检、“两堵一注+排气管”耐高压(15~20 MPa)定位封孔方式的设计与强度验算,形成了帷幕注浆(0~10 m孔)、浅孔注浆(10~30 m孔)、中深孔注浆(30~80 m孔)和预留深孔注浆(80~130 m孔)相结合的静动压分步耦合预注浆断层带加固关键技术,实现了注浆压力5~15 MPa、注浆流量0~6 m^(3)/h、注浆范围0~150 m的远距离高压注浆,达到了超前工作面30~400 m预注浆加固断层破碎带煤岩体的目的。该技术在淮南矿区成功推广应用,工作面过断层期间无片帮、顶板无冒落,支架工作状态稳定,工作面巷道支护状况良好;工作面推进速度6 m/d左右,效率提高1~2倍,实现了工作面过断层不停面连续化高效回采。

摘要： 埕海油田滩海区是大港油田增储上产的重要区域,目前区内多个断块已经进入开发中后期强化注水阶段,需要避免注水引起断层活化带来的开发风险。为此针对滩海区断裂系统开展研究,通过断层的精细解释、应力场分析、运动学特征、裂缝特征描述等,明确了需要重点关注的几条通天断层的基本特征,并利用静态方法评价了断层的原始封闭性,通过动态法计算出各注水区块的注采比、地层破裂压力及最大注水压力,并根据注采比、最大注水压力变化提出了油藏注水开发要点,保证了研究区的安全有效开发,也为有相似条件油田的注水开发提供了技术支持。

摘要： 目前浅部煤炭可采储量开挖殆尽,以井工开采的煤矿正逐渐向深部含煤地层区域延伸,因面临深部“高温、高压、高瓦斯”及复杂地质构造的威胁,井下作业环境变得十分恶劣。虽然通过钻探、物探手段及巷道开挖对煤矿安全生产构成较大影响的深部隐伏断层构造进行探查,但矿井对断层性质及采动影响下断层活化等基础资料掌握程度不足。在设计断层防隔水煤(岩)柱留设尺寸阶段,往往存在断层煤(岩)柱留设过大或过小的问题,造成生产期间煤炭资源可开采量的降低,或诱发断层水害事故。以宿州煤电集团界沟煤矿F6断层为研究对象,从断层的含(导)水性、采动影响下断层活化特征、煤层顶板岩性特征及导水裂隙带发育高度等方面综合分析研究煤层防隔水煤柱宽度留设问题。利用基于有限元理论的COMSOL Multiphysics(CM)数值模拟、理论计算及矿井生产验证等多方法,确定最合理的防隔水煤柱尺寸。研究表明:F6断层在未扰动状态下表现为富水性弱,导水性差,但当工作面继续向再前推进至距断煤交线20 m时断层带附近岩层因受集中应力作用而发生塑性破坏,断层导水性质发生变化。基于以上综合分析最终确定F6断层防隔水煤柱合理留设宽度为36.13 m。研究成果对界沟煤矿安全效益和经济效益的最大化提供一定的技术保障。

摘要： 为研究工作面开采邻近断层时断层活化致灾机理,基于理论分析与数值模拟的手段分析断层面应力场、位移场变化规律,探讨断层活化失稳面积变化趋势,并计算断层活化释放能量及传递到工作面的剩余能量。结果表明:断层活化分为初始活化、稳定活化、活化加剧、活化弱化4个阶段;断层活化位置由高位顶板处断层向煤层附近发展,底板处断层活化时间晚于顶板处断层。采动影响下断层面将出现剪切应力突降,导致能量释放;断层面剪切应力和剪切法向应力比值均呈现出稳定-增长-降低的趋势,但剪切法向应力比值变化滞后于剪切应力。采用断层活化失稳释放能量计算公式,计算工作面向断层方向推进过程中断层活化能量释放大小,计算结果与微震监测记录具有相似规律,佐证了计算方法的可行性。断层活化释放能量以负指数形式传递至工作面,断层初始活化、稳定活化、活化弱化阶段所释放的能量传递至工作面后剩余能量的量级小于10^(5)J,而活化加剧阶段释放能量传递至工作面后剩余能量大于10^(7)J。因此工作面与断层间距小于40 m时,受断层活化扰动影响较大,冲击危险性更高。

摘要： 断层活化失稳往往会导致突水或冲击地压,因此研究采动效应下断层系统的变形稳定性问题具有重要意义.随着开挖不断接近断层带,断层带附近应力不断集中,相当于对断层带及周围介质组成的系统所进行的一个不断加载过程,当达到临界条件时,系统发生失稳.断层活化的物理本质就是在加载过程中,随着应变积累到一定程度,断层进入失稳破坏阶段,导致系统物理力学性质发生变化.

摘要： 本文基于千秋煤矿采用微震监测技术对21141工作面回采期间微震事件的实时在线监测基础上,通过对微震事件进行科学的统计分析,并根据统计分析结果总结了开采活动对断层活化的影响规律.结果表明,断层区域微震事件集中,开采活动会对断层稳定性产生影响,当工作面距离断层90m时断层开始活化,当工作面回采至距离断层40-20m范围时,断层活化活动最为剧烈.

摘要： 本文利用微地震定位监测技术对华丰煤矿断层活化诱发矿震进行了研究，根据微震监测结果在三维空间的破裂成像，得出以下结论：受应力场影响断层活化导致矿震事件增多，(根据微震事件统计)发生在断层附近有破坏性的冲击地压事件占58％;当断层在采煤工作面超前应力影响范围内会导致断层活化，断层距工作面活化范围在20～120 m之间，至40～60m矿震发生时对工作面的危害程度最强烈。揭示了特殊地质条件下会引发矿震，总结出根据微震监测结果有针对性地采取岩控卸压措施新思路。

摘要： 煤层开采期间,采动对原本不导水的断层会产生一定扰动,可能使其局部活化,使煤层和富水空间导通,在该处揭露断层将有突水危险.本文在杨柳井田10煤水文、工程地质资料基础上,通过对F11断层在采动作用下的断块垂直位移量变化,运用FLAC2D进行数值模拟,来研究断层活化的可能性,模拟结果对10煤层安全开采提供一定理论依据.

摘要： 文章分析了深部条件下一次重大冲击地压事故原因，应用微地震监测数据分析出采掘工作面由于受六层煤柱影响形成的强剪切带，揭示了断层活化诱发冲击地压机理及原因。研究了冲击地压发生后治理措施新思路。

摘要： 肥城煤田主采煤层为石炭系太原组,煤层下距徐家庄灰岩间距小,工作面回采过程中,遇到小断层经常发生底板突水.本文重点分析了断层的突水特征、易发生突水的部位及突水机理,提出了断层突水的防治措施.

摘要： 肥城煤田主采煤层为石炭系太原组,煤层下距徐家庄灰岩间距小,工作面回采过程中,遇到小断层经常发生底板突水.本文重点分析了断层的突水特征、易发生突水的部位及突水机理,提出了断层突水的防治措施.

摘要： 肥城煤田主采煤层为石炭系太原组,煤层下距徐家庄灰岩间距小,工作面回采过程中,遇到小断层经常发生底板突水.本文重点分析了断层的突水特征、易发生突水的部位及突水机理,提出了断层突水的防治措施.

摘要： 肥城煤田主采煤层为石炭系太原组,煤层下距徐家庄灰岩间距小,工作面回采过程中,遇到小断层经常发生底板突水.本文重点分析了断层的突水特征、易发生突水的部位及突水机理,提出了断层突水的防治措施.

摘要： 肥城煤田主采煤层为石炭系太原组,煤层下距徐家庄灰岩间距小,工作面回采过程中,遇到小断层经常发生底板突水.本文重点分析了断层的突水特征、易发生突水的部位及突水机理,提出了断层突水的防治措施.

摘要： 本发明公开了一种模拟寒区采动断层冻融活化灾变的试验系统，包括控制装置、冻融环境箱、振动台、模型箱和边坡相似材料物理模型；边坡相似材料物理模型内嵌设有与控制装置电连接的水平光纤监测机构、垂直光纤监测机构以及补充传感器机构，边坡相似材料物理模型放置在模型箱内，模型箱放置在振动台上，振动台设置在冻融环境箱内，振动台和冻融环境箱均与控制装置电连接。同时公开了一种基于上述系统的试验方法，实现了冻融循环和工程扰动的加载，模拟了高海拔高寒地区露天矿山冻融循环和爆破地震波扰动耦合作用下断层的活化灾变并诱发边坡失稳的全过程，同时对边坡失稳过程中的位移场、应力场、温度场以及孔隙水压力场的进行全面监测。

摘要： 本发明公开一种模拟延深开采断层渗透活化突水过程的试验装置和方法，包括主体、安装在主体顶部的上顶盖、安装在主体下端的进水装置、及安装在主体底部的下底盖；所述上顶盖上设有突出物收集装置接口和水压表接口，突出物收集装置接口上接有U型塑料管，U型塑料管上接有球阀，所述水压表接口上接有水压表；所述主体上设有电缆接口，电缆接口上安装有电缆防水密封接头；所述下底盖上开有进水管孔，进水管孔内安装有与进水装置相连的进水管。

摘要： 本发明公开了一种研究水力压裂诱发断层活化的试验方法，为研究水力压裂诱发断层活化从而引发地震的过程及机制提供了一种全新手段。本发明方法通过在岩石试样中制作一条裂隙，并在裂隙处充填石膏、水泥或树脂等材料，在真三轴围压条件下进行水力压裂试验。探讨不同的充填材料及不同的压裂参数，如注入压力，流量压裂液黏度系数，注入频率、时间等对注水诱发地震的影响与机制。本方法对于水力压裂诱发断层活化机理的研究奠定了理论基础，提供了技术支撑，具有极高的应用价值。

摘要： 本发明公开了一种模拟开采扰动作用下断层活化与巷道失稳的试验系统，包括用于采集巷道模型失稳过程图像并进行计算机三维重构的高能加速器工业CT装置和采动断层活化与巷道失稳可视化加载装置，采动断层活化与巷道失稳可视化加载装置包括模型箱、巷道模型、围压机构和扰动加载机构，扰动加载机构设置在高能加速器工业CT装置的底座上，围压机构设置在模型箱内，模型箱设置在回转工作台上。同时公开了基于上述系统的试验方法，采用上述一种模拟开采扰动作用下断层活化与巷道失稳的试验系统及方法，实现三个方向高地应力的施加和多向扰动荷载的施加，在不同的扰动过程中，对断层带活化并诱发巷道的失稳过程进行可视化表征。

摘要： 本发明公开了一种模拟深部断层形成、断层活化和断层突水的物理试验装置，两个侧板的底部均固定在固定边界上，且与顶板、底板均紧密接触；水箱底面固定在固定边界上，水箱的两端与两个侧板刚性连接；顶板两端与侧板紧密接触，顶板上贯通的开设有多个矩形连接孔和切割缝；底板两端与侧板紧密接触，底板上贯通的开设有多个矩形连接孔和切割缝；油缸A和油缸B分别设置于顶板的左、右两端；底板底面与水箱顶面由钢性弹簧连接，两个侧板前、后边缘上均开设有对称的螺孔，有机玻璃通过螺钉将与侧板固定连接；同时公开了模拟试验方法。本发明中的装置结构设计新颖、组装方便，模拟试验过程操作简单，可视化程度高，可一次性完成多种可视化模拟试验过程。

摘要： 本发明公开了一种断层及次生断层活化诱发承压水突涌试验方法及系统，具体结构包括，相似材料模拟试验台、承压水加载系统和承压水导升系统。其中，所述相似材料模拟试验台为通用二维试验台；所述承压水加载系统由承压水加压装置、注水管路、回水管路和计算机控制系统组成；所述承压水导升系统由水囊、隔水层钢板、导升胶管和排水细管组成。在试验台上铺设含原始非导水断层模型，通过承压水加载系统模拟底板承压水，通过承压水导升系统模拟承压水沿断层的流动。通过改变承压水压力、断层带宽度、推进速度和距离等实验参数获取其对断层及次生断层活化导水的影响强弱程度，模拟再现突水全过程。

摘要： 本发明公开了采动作用下断层活化诱发煤层覆岩离层突水三维相似模拟装置，通过采用木块的尺寸模拟煤层尺寸，并设置在底部滑动支撑系统上，抽拉滑动支撑轴取出木块模拟煤层开采，克服三维相似模拟实验煤层开采困难的问题；模拟岩层外设置负荷随深度和水平方向变化的加载系统，模拟水平方向的地应力对离层发育和断层活化的影响；在模拟岩层的层间增设与水平密封塑料薄膜袋交叉贯通的倾斜密封塑料薄膜袋，通过流入和流出密封塑料薄膜内水的流量变化及微型土压力盒的数据变化分析覆岩离层发育规律及断层活化规律，按照实际比例从而研究实际离层充水及离层水沿断层发生突水灾害的物理过程，实现突水灾害预测。

摘要： 本发明公开了一种模拟开采扰动作用下断层活化与巷道失稳的试验系统，包括用于采集巷道模型失稳过程图像并进行计算机三维重构的高能加速器工业CT装置和采动断层活化与巷道失稳可视化加载装置，采动断层活化与巷道失稳可视化加载装置包括模型箱、巷道模型、围压机构和扰动加载机构，扰动加载机构设置在高能加速器工业CT装置的底座上，围压机构设置在模型箱内，模型箱设置在回转工作台上。同时公开了基于上述系统的试验方法，采用上述一种模拟开采扰动作用下断层活化与巷道失稳的试验系统及方法，实现三个方向高地应力的施加和多向扰动荷载的施加，在不同的扰动过程中，对断层带活化并诱发巷道的失稳过程进行可视化表征。

摘要： 一种断层活化诱发岩爆和冲击地压的实验方法及装置，其特征在于：所述的实验装置包括模型（1），模型（1）包括下盘（2）、上盘（21）、断层面（3）；断层面（3）上铺撒有云母粉和粗砂，断面层的底部放置有能试验时抽出的充填体（4），右侧放置有可变形体（5），在充填体（4）上沿断层面（3）和可变形体（5）铺设上盘（21）；在下盘（2）中开挖有巷道（6），在可变形体（5）的外侧和下盘（2）的外侧设有竖压板（8），竖压板与横向液压装置（7）相连；在下盘（2）的上部安装有横压板（10），横压板（10）连接有竖向液压装置（9），在上盘（21）的上部安装有加载板（15），加载板（15）上安装有动态加载装置。本发明方法、装置简单，仿真性好。

摘要： 本发明公开了一种基于地面承压爆破的断层活化型冲击地压控制方法，涉及煤炭开采方法技术领域，具体操作如下：a、平行于断层倾向方向、距离断层一定垂直距离，打倾斜井；b、将封装好炸药卷依次推入倾斜井井底，并引出导爆索。当炸药卷累计推送一定长度时，停止推送；c、注水充填空隙；d、不断推送炮泥至倾斜井井底，直到累计推送炮泥达到一定长度；e、引爆导爆索；f、沿着炮泥中心轴线采用中空钻杆钻孔，待钻孔贯穿炮泥时停止钻孔；g、将钻杆末端与空气连通，排出倾斜井中高压气体。通过本发明的设置，提供了一种对断层活化型冲击矿压控制范围大、控制效果好、操作简单，同时不影响采区回收率和工作面正常生产的方法。