煤炭科学技术

作者：王宏伟, 邓代新, 江灿, 石瑞明, 闫鑫,

关键词：褶皱构造, 冲击地压, 矿山压力, 支承压力, 数值模拟,

褶皱作为地壳岩层运动形成的地质构造之一，其附近岩层分布较大的残余不均匀构造应力，是诱发煤矿冲击地压的主要因素。针对这一问题，以义马煤田千秋煤矿21221工作面为工程地质背景，建立了褶皱构造赋存条件下的数值模型，施加了不均匀构造应力，分析了工作面开采时褶皱构造区域应力场的演化特征，研究了采动影响下褶皱构造不同区域矿压显现规律。研究结果表明:褶皱构造的原岩应力场的分布具有明显的空间分布区域性，即垂直应力和水平应力在向斜和背斜轴部表现出不同的分区特性，向斜轴部处出现了应力集中。随着工作面推进过向斜和背斜，水平应力和垂直应力在采空区顶板和底板均形成了椭圆形卸压区，垂直应力卸压区演化沿褶皱向斜或背斜法线方向逐渐扩大，垂直应力在工作面超前区域出现了一定范围的应力集中，应力集中区远离轴部扩大；水平应力在工作面垂直方向上较远处区域出现了应力集中，应力集中区逐步向顶板和底板远处发育，水平应力在卸压区内顶板应力的释放程度要明显高于底板。在工作面过褶皱轴部和翼部阶段，工作面超前支承压力的峰值随开采距离的增加而增大，应力集中系数则先增大后减小。工作面自背斜轴部俯采时工作面前方支承压力较大，自向斜轴部仰采时较小。当工作面过褶皱轴部时，直接顶受压状态的应力集中程度逐渐减小，减小的过程伴随着能量释放激增的现象，此时极易诱发冲击地压。

来源：2020年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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