采场上覆高位厚层岩浆岩破断规律与冲击危险性研究

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大面积整层侵入的上覆厚硬岩浆岩在工程实践中并不多见,由于岩层厚度大,硬度高,在上覆岩层中往往作为关键层对其上部岩层直至地表的岩层运动起决定性的作用;并且破断步距大,应力集中程度高,其破断时释放大量弹性应变能,会出现明显的动力现象。  根据杨柳煤矿106采区的煤层赋存条件及上覆岩层结构,应用关键层理论和弹性薄板理论结合UDEC数值模拟对采区内上覆岩浆岩可能出现的多种边界支承条件的上覆岩层的离层演化、岩浆岩的破断失稳及冲击能量的传递规律进行分析,评估1061工作面的冲击危险性。  随着采空区范围的逐渐增大,岩浆岩下部冒落岩层逐渐压实稳定,与采空区上部岩浆岩层间离层空间逐渐加大,岩浆岩层的悬露跨度也随之增大,当岩浆岩的悬露长度大于岩浆岩自身的极限稳定跨距时岩浆岩突然破断。由岩浆岩破断垮落的形式分析可知,岩浆岩的厚度与其垮落短边的尺寸之比基本满足弹性薄板理论的要求,因此,可应用弹性薄板理论对岩浆岩的极限稳定跨距和破断位置进行分析,进而计算岩浆岩破断后释放的弹性应变能和能量以冲击波的形式传递至采场后的衰减情况。  根据理论计算及数值模拟结果,利用综合指数评价法、经验类比分析法等冲击危险性评价方法对岩浆岩作用下的1061工作面回采期间的冲击危险性进行了综合分析和评价研究,划分了1061工作面的冲击危险区。  通过对工作面回采期间的矿压和地表下沉量观测及微震监测数据的分析,验证了应用弹性薄板理论分析计算所得的岩浆岩破断步距的准确性。
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