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断层不连续结构控制着煤岩变形、破坏及力学性质,该结构与煤层采掘活动之间的相互作用是影响断层活化的关键。论文针对煤矿采掘活动作用下断层活化诱发冲击地压的监测预警难题,把实验设计煤层采掘应力路径并再现断层活化过程作为研究特色;首先,围绕煤层采掘活动诱发断层活化过程的“断层、采动应力、矿震动载”三个关键因素,抽象出采动应力主导型断层活化和矿震主导型断层活化两种类型;然后,以现场调研与理论分析为指导、室内物理实验为核心,依托真三轴加卸载动静组合试验、基于声发射系统的声波被动CT探测、以及基于高速摄像系统的非接触式数字照相量测三项关键技术,依次开展了煤层采掘应力路径下断层活化过程的实验设计与理论数值仿真、双轴断面加卸载实验、真三轴断面瞬间卸载实验和双轴动静组合加载实验四项主要研究内容,以期揭示煤层采掘应力路径下断层活化过程的力-声-变形演化规律。断面试样加卸载实验结果表明:加卸载初期,垂直应力短暂上升触发断面滑移,后期滑移与试样损伤破坏相伴相随,产生近似垂直于断面的等效劈裂破坏,直至进入黏滑失稳状态、并延续至实验结束;断面试样在整体滑移失稳前,振铃计数急剧上升,可作为断层活化的前兆信息;声发射事件的空间分布出现垂直于断面的形态分布,且与高波速分布区有较好的对应关系;断面滑移形成剪切带,且剪切带上的应变数值呈非均匀分布,其中应变集中区与断面试样的劈裂破坏位置对应一致。断面试样动静组合加载实验结果表明:动载作用下,断面瞬间产生滑移,其程度与动载强度成正相关,并且断面摩擦痕迹明显,但试样上、下盘保持完整;断层活化产生应力降的影响规模有限,与断层是否达到静载临界应力状态密切相关;声发射振铃计数主要发生在前期加载阶段和后期保压过程中的动载施加阶段,且振铃计数在动载时刻达到最大,其数值与动载强度密切相关;声发射事件主要集中在断层面及其附近,其主要原因是动载触发断面滑移进而促使断层接触面闭锁单元发生剪切破坏产生,且声发射事件分布与高波速分布有较好的对应关系;断面滑移同样形成剪切带,该剪切带内的应变集中区与声发射事件集中分布一致。断面试样瞬间卸载实验结果表明:瞬间卸载作用下,断面瞬间产生滑移,其程度受到另一侧水平应力的牵制阻碍作用,期间可产生一次、甚至多次应力降;声发射振铃计数主要发生在前期加载阶段和后期保压过程中的瞬间卸载阶段,且振铃计数在瞬间卸载后达到最大,其数值与另一侧水平应力大小密切相关;声发射事件主要集中在断层面及其附近,其主要原因是瞬间卸载触发断面滑移并促使断层接触面闭锁单元发生剪切破坏产生,且声发射事件分布与高波速分布有较好的对应关系。该论文有图80幅,表14个,参考文献89篇。