褶皱构造对深井采动应力演化的控制规律研究

陆菜平¹，张修峰²，肖自义³，王超²，王保齐⁴，周涛⁴，李欢⁴，贺志龙¹

1. 中国矿业大学矿业工程学院2. 兖矿集团有限公司煤矿冲击地压防治研究中心3. 山东煤矿安全监察局鲁西监察分局4. 兖矿集团有限公司赵楼煤矿

摘 要：针对褶皱构造引起的采场应力异常及采场动力灾害问题,采用FLAC^3D数值模拟的方法,研究了褶皱区域煤层开采过程中的应力演化规律,分析了褶皱区域不同位置工作面煤岩应力分布特征。研究结果表明:受上覆岩层和水平挤压作用形成的皱褶,背斜与向斜轴部水平应力集中,其中背斜与向斜内弧压应力集中,外弧拉应力集中;在褶皱中回采时,水平应力起主要控制作用,工作面接近背斜轴部时,顶板岩层稳定性逐渐降低,而底板岩层稳定性逐渐升高;工作面在背斜与向斜之间推进时,自背斜轴部仰采推进时煤壁前方应力更低,回采更安全。赵楼煤矿千米埋深的7301工作面在褶皱中推进时,俯采接近向斜轴部时微震日平均能量增大,仰采推进至背斜轴部时发生工作面煤壁片帮,顶板破碎、垮落等现象,现场观测与模拟分析结果较为吻合。研究结果对采场褶皱区安全开采具有一定的指导意义。

关键词：褶皱构造;应力演化;控制规律;背斜;向斜;