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作者：戴搏凡;鞠杨;万昌兵;任张瑜;
单位：中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院;中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室;
摘要：开采扰动引起的含断层围岩结构应力场变化是诱发断层型冲击地压的根本原因。直观描述和定量表征含断层围岩采动应力场的连续演化规律,对于揭示断层型冲击地压致灾机理、实现冲击地压灾害源头治理与防控具有重要意义。采用3D打印技术及应力光敏材料,制备了含断层围岩结构的高精度透明物理模型,利用自主研发的矿山巷道围岩采动应力场透明解析实验装置,获得了煤层开挖过程中含断层围岩结构内部全场应力连续演化过程。通过改进十步相移算法,克服了传统数字光弹解包裹算法中的误差问题,量化解析了工作面开采过程引发的围岩结构内部主应力差、切应力演化特征;揭示了采动过程中巷道围岩结构“卸载拱”演化与低应力区迁移规律以及断层邻域应力响应特征,刻画了采动影响下断层失稳滑移的敏感区域,给出了断层滑移的临界条件。研究发现:当断层达到临界滑移状态时,“卸载拱”与低应力区融合,卸载区高度扩展至煤层高度6倍左右,待开采煤层两端主应力差增加至基准状态的2倍以上,断层面切应力增至初始值的1.3倍左右。研究为准确理解采动诱发断层型冲击地压的机理及影响因素,实现冲击地压风险的精准研判提供了实验支撑与理论基础。
关键词：巷道围岩;断层;冲击地压;采动应力场;透明解析方法
基金资助：国家重点研发计划资助项目(2022YFC3004602); 国家自然科学基金资助项目(52121003,52342403,52274104,52304076)
