采动影响下逆冲断层活化特征试验研究.pdf

第33卷第2期采矿与安全工程学报Vol.33No.2
2016年03月JournalofMining&SafetyEngineeringMar.2016

文章编号：1673-3363-(2016)02-0354-071

采动影响下逆冲断层“活化”特征试验研究

赵善坤1,2,3

(1．中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083；2．煤炭科学技术研究院有限公司矿山安全技术研究
分院，北京100013；3．煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院)，北京100013)

摘要以义马矿区的F16大型逆冲断层为背景，结合断层影响下5个矿井的地质钻探和井下揭露
情况搭建相似模型，在考虑断层面的分形特征和断层面两侧覆岩赋存特征的基础上，综合运用声
发射监测、采场覆岩位移和采场应力监测系统，研究采动影响下断层“活化”前后的覆岩运动特
征、矿压显现规律和动力响应特征。研究表明：受逆冲断层南北两侧地层覆岩结构复杂和构造运
动影响，断层“活化”前后工作面覆岩运动特征、矿压显现规律和动力响应明显不同。断层“活
化”前，工作面覆岩“三带”特征明显，底板应力基本不受采动应力影响，声发射信号较弱。进
入断层影响区后，顶板离层量呈跳跃式增长，采动应力诱发断层“活化”，底板应力达到最大值，
声发射的总事件数和能率发生突变增加。当推过断层一段距离后，随着上盘关键岩层悬臂岩梁长
度增加，工作面煤壁发生屈曲破坏，底板应力增加，待岩梁垮断挤压应力释放后，底板应力随之
下降，伴随着工作面上方“短砌体梁”结构发生切落且沿断层面滑动，产生大量声发射信号。
关键词逆冲断层；活化；覆岩运动；矿压显现；动力响应
中图分类号TD253文献标志码ADOI10.13545/j.cnki.jmse.2016.02.026

Experimentsonthecharacteristicsofthrustfaultactivation
influencedbyminingoperation

ZHAOShankun1,2,3
(1．SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMining&Technology(Beijing)，Beijing100083，China；
2．MineSafetyTechnologyBranchofCCRI，Beijing100013，China；3.StateKeyLaboratoryofCoalMiningandCleanUtilization
(CCRI)，Beijing100013，China)

AbstractWiththebackgroundofF16largethrustfaultinYimaminingarea,asimilarmodelwasbuilt
basedonthegeologicaldrillingdataandundergroundexposedstructurefromfivecoalminesinfluenced
bythefault.Consideringthefractalcharacteristicsandoccurrenceofoverburdenonbothsidesoffault
surface,theoverburdenmovement,minepressurebehaviorlawanddynamicresponsebeforeandafter
faultactivationwerestudiedbymonitoringacousticemission(AE),overlyingstratadisplacementand
stressinminingarea.Theresultsdemonstratethattheoverburdenmovement,minepressureanddy-
namicresponseshowagreatdifferencebeforeandafterfaultactivationinfluencedbythecomplicated
overburdenoccurrencestructureandthetectonicmovement.Beforefaultactivation,the“threezone”of
overburdenisobvious,andthefloorstressishardlyaffectedbyminingandtheAEsignalisweak.Inthe

收稿日期：2014-10-18责任编辑：侯世松
基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB226806)；煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室项目(2010DQ305023