省级能源类期刊推荐及论文范文赏析
能源是我们工作和生活中离不开的，也是社会发展必须的一种东西，但是很多能源并不是可再生的，地球上现有的一些能源，用完了也就没有了。国家现在也在倡导可持续发展战略，经济和环境共发展，共生存。本文是一篇省级能源类期刊投稿的论文范文，文章题目为急倾斜煤层深部开采对浅部断层活化影响的数值模拟研究。
摘要：淮南矿区某矿采区属倒转地层，灰岩含水层位于煤层顶板，断层的活化极易导通上部含水层，引发突水事故。面对急倾斜煤层开采深度不断增加的现状，采用FLAC3D数值模拟的方法，对急倾斜煤层深部开采对顶板浅部断层活化影响的规律进行了研究，总结了急倾斜煤层开采深度与断层活化之间的时空关系，验证了通过控制采高和隔离煤柱大小，可以有效降低急倾斜煤层开采对断层的扰动作用，对急倾斜煤层后期深部开采断层突水预测与防治具有重要的理论指导意义和工程应用价值。
关键词：能源类期刊投稿,急倾斜煤层,深部开采,数值模拟,断层活化
Abstract： A certain ore mining area of Huainan mining area belongs to inversion formation， limestone aquifer located seam roof， the activation of fault easily conduct the upper aquifer， leading to water inrush disaster. Facing the continuously increased mining depth status of steep seam， using FLAC3D numerical simulation method， In steep seam mining deep effect on the fault activation of roof is studied， Summarizes the temporal relationship between the depth of steep seam and fault activation， verified by controlling the mining height and isolated coal pillar size， can effectively reduce the disturbance of steep seam faults， It has important theoretical guidance significance and engineering application value to the later stage of steep seam deep mining fault water inrush prediction and prevention.
Keywords： steep seam; deep mining; numerical; fault activation
中图分类号：TD745
我国煤田水文地质条件复杂，在煤矿生产过程中，矿井突水事故频发。据资料统计，其中80%的煤矿突水事故是由断层导水引发的[1]。断层活化是指断层在原始不导水的状态下，受地下工程的扰动作用，导水系数增大而成为导水通道。断裂构造作为一种重要的突水通道，研究分析断层在采动影响下的活化反应，对煤矿的安全生产具有重要意义。对于断层活化的研究，学者们普遍认为，当断层面的切应力τ大于断层面的抗剪强度τn时，即τ≥τn时，断层就会沿断层面发生破裂，上下盘相对移动形成导水通道[2]。姜耀东等[3]把断层接触面以库伦剪切模型代替，研究了采动过程中断层接触面上应力时空演化规律和断层两盘的运动规律;卜万奎等[4]从断层倾角变化的角度研究了断层活化的规律。
虽然目前的研究已经对断层活化的机理和规律有了一定的认识[5]，但是对于如何预测和监测断层活化仍有很大的困难。急倾斜煤层的赋存特征和开采方式决定了其在开采过程中对断层活化的影响与水平煤层具有较大差别[6]。急倾斜煤层进行浅部开采时，扰动作用强度和影响范围有限，不具备诱发附近断层活化的能力;但是随着开采深度的增加，不平衡力积累到一定程度，就会导致浅部断层活化，导通含水层，引发断层突水事故。本文采用数值模拟软件FLAC3D，以急倾斜煤层为研究对象，对煤层深部开采诱发浅部断层活化进行了模拟和预测，并提出了预防和控制断层活化的后期开采方案。
1 FLAC3D计算原理简介
FLAC3D采用了拉格朗日连续介质法(Fast Lagrangian Analysis of Continua)，同时还采用了混合离散法和动态松弛法，可以模拟和记录地质体在达到屈服极限时发生的破坏和塑性流动情况，分析渐进式破坏和模块失稳，并且适合于模拟大变形;其根据已知应变增量，可以方便地求得应力增量、不平衡力并跟踪系统的演化过程;由于计算过程中不会形成刚度矩阵，所以运算所需内存很小。除此之外，FLAC3D还具有内嵌的程序语言FISH，使用户可以自行开发系统，增强了程序的灵活性，充分扩展了软件的自身功能。[7]
煤层在采动过程中，破坏了周围岩石的应力平衡，在重力和地应力的作用下，岩石向采空区移动，在不发生破坏的情况之下，相邻岩石的位移变化相差不大，而断层带作为软弱接触面，当采动造成的不平衡力达到临界值时，断层就会在岩石移动过程中沿断层面发生断裂，使断层上、下两盘发生错动和滑移，增大了断层上、下两盘的位移差，即断层进入活化状态。本文基于FLAC3D强大的数值模拟和监测记录功能，监测在急倾斜煤层开采到不同深部时断层上、下盘的相对位移量，研究预测在不同煤层开采强度下的断层活化情况。
2 计算模型建立
2.1 工程概况
淮南矿区某矿为二叠系急倾斜煤层，地面标高+20m。受推覆构造作用，煤田地层发生倒转，总体呈倾伏倒转褶曲形态，主要可采煤层地层倾角为50°～80°，煤层顶底板岩石主要为砂岩、泥岩和砂质泥岩，第四系厚度140m。倒转翼灰岩含水层成为煤层顶板，可采煤层均位于倒转褶曲带下翼，灰岩不仅上覆于煤系地层上方，而且是矿井主要水害威胁含水层。该矿急倾斜煤层自上而下分水平进行开采，每一水平的段高为30米，水平之间留设5m的隔离煤柱，开采方法为伪倾斜柔性掩护支架采煤法，沿伪倾斜布置采煤工作面，工作面伪倾斜角度为30°。受区域推覆构造影响，研究区域小断层较发育，其中有正断层位于煤层顶板，切割倒转翼太原组灰岩含水层。距离煤层约220m。煤层目前已开采至-480m水平，继续进行深部开采可能会引发该断层的活化，导通太原组灰岩含水层，引发突水事故。本文选择了该煤层底板至太原组灰岩，埋深140m～740m的地层范围，建立了包含断层的三维地质模型。
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