采动影响下坚硬岩桥型断层活化与储能演变规律研究

作     者：吕进国 韩文鹤 张学朋 彭意胜 潘一山 代连朋 

作者机构：辽宁工程技术大学力学与工程学院 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地 辽宁工程技术大学矿山安全技术装备研究院 辽宁工程技术大学矿业学院 辽宁大学灾害力学研究所 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2025年第50卷第2期

页      面：901-916页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：山东科技大学矿山灾害预防控制实验室开放基金资助项目(MDPC202005) 辽宁省教育厅服务地方项目(JYTMS20230793) 国家自然科学基金资助项目(52374205) 

主　　题：阻滑结构 坚硬岩桥 应变能 断层活化 失稳破坏 

摘      要：断层阻滑结构的存在会改变断层能量积聚与滑移行为规律，导致断层活化失稳机理与以往存在较大差异。为得到采动影响下坚硬岩桥对断层活化和储能演化规律，理论分析了含坚硬岩桥的断层活化条件；采用物理模拟试验方法，研究了开采扰动下含坚硬岩桥型阻滑结构的断层滑移规律，分析了含坚硬岩桥与无阻滑结构的断层活化差异性特征，研究了工作面回采过程中含坚硬岩桥与无阻滑结构的断层带正、剪应力变化特征；采用数值模拟方法，研究了临近断层开采过程中含坚硬岩桥与无阻滑结构的断层带应力分布与能量积聚规律。研究结果表明：开采扰动下含坚硬岩桥的断层呈现了更强的非均匀性滑移，断层的滑移量明显减小，活化程度降低，坚硬岩桥可增加断层的稳定性，其稳定性的提高主要体现在断层面粘聚力的增加；靠近工作面的坚硬岩桥应力集中程度最高，最易发生剪切破坏，但在一定程度上坚硬岩桥会分散应力集中带；对于无阻滑的断层带，其弹性应变能密度随靠近断层开采而逐步增高，但增加幅度有限，且弹性应变能密度峰值始终呈现在工作面前方区域；而坚硬岩桥的存在改变了断层带能量的分布规律，其应变能密度峰值主要聚集在坚硬岩桥与断层带接触处位置。越靠近岩桥的断层带，其滑移挤压程度越高，能量积聚程度也越高；含坚硬岩桥的断层能量积聚程度远大于无阻滑结构断层，阻滑结构可大幅度提升断层带储能潜力。