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断层下采场顶板破断规律的研究
引言
随着中国煤矿地质条件的日益恶劣，矿井开采面积逐年增加，煤层厚度逐渐变薄，矿压显著增强，出现了许多新的矿压问题。断层是煤矿中常见的地质构造，其存在对煤矿矿压控制和安全生产有着重要影响。本文基于断层下采场顶板破断规律的研究，探讨了断层对矿井工作面的影响，并分析了矿压控制的基本策略。
一、断层的基本特征及其对煤炭开采的影响
1.1断层的基本特征
断层是指岩石表面上一条由于地质变动而发生的断裂或裂缝，其性质与力学行为非常复杂，复杂程度随着矿区内深度增加而加剧，通常具有以下特征：
1)断层面的面积较大，在煤炭开采过程中易成为煤层破断面和支架断裂面。
2)断层破裂和滑移过程对煤岩作用的影响比较大，煤层的性质和构造随之改变，对支架的稳定和煤炭开采的安全造成了严重影响。
3)断层对地质构造、地层运动和地下水流动等有着显著的影响。
1.2断层对煤炭开采的影响
断层如遇煤层时，通常会对煤炭开采产生以下影响：
1)断层会改变煤层构造，使之变得不规则、突兀，导致煤层应力异常分布，加重矿井的压力。
2)断层位于煤层之上时，断层倾角和滑移距离对煤炭开采会产生垂直方向的影响，使煤层下沉或者上抬，然后撑起来，产生压力。
3)断层位于煤层之下时，其上方压实的岩石阻碍煤炭开采中的顶板移动，从而产生矿压。
二、断层下采场顶板破断规律的研究
2.1扰动分析法
煤层受压作用后，形成支架载荷的分布形状、大小以及落差等变化都会对采场顶板产生扰动，远程的扰动作用主要有地震作用，但是近场作用主要有采场、支架与岩体等相互联系而产生的应力和变形扰动。采用扰动分析法，对断层下采场顶板破断规律进行研究。该方法可依据数学模型，对煤层在不同断层位置下的破断规律进行模拟计算。
2.2数值模拟法
数值模拟法是基于煤层应力理论的优化方法，可将断层机理和煤层应力模型相结合，通过计算机模拟获取煤层的应力与应变过程，分析断层位置与煤层破断规律之间的关系，从而确定矿井中的安全开采策略。通过该方法，相关人员能够获取到煤层在断层下的破断位置、破断形态及破断程度等重要参数。
三、矿压控制的基本策略
3.1应力控制法
采用应力控制法，主要是通过减小断层产生的应力，减轻煤层的受力情况，降低煤岩的变形率和支架的损坏率，并在局部采场设置加强支架，减少煤层塌落及支架断裂型坍塌。
3.2预应力控制法
通过人工预制沟槽将煤与岩石分开，并在沟槽中注入高压水泥胶体，将岩石形成加固层，从而使采场证明牢固。对于断层保护，应设立煤岩条带体来限制岩石滑移，避免其在断层面上运动，保护采场整体的稳定。
结论
本文基于断层下采场顶板破断规律的研究，分析了断层对矿井工作面的影响，并探讨了矿压控制的基本策略。在矿山生产过程中，断层是一种普遍存在的地质隐患，对煤矿矿压控制和安全生产有着重要影响。为了提高煤炭开采的效率和质量，应该加强对断层的研究，建立完整的安全监测体系，采取适当的预防和控制措施，以确保煤炭开采的安全和稳定。