时间:2024-07-28
田雨桐,张平松,吴荣新,刘 畅
煤层采动条件下断层活化研究的现状分析及展望
田雨桐1,2,张平松1,2,吴荣新1,2,刘 畅2
(1. 安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001;2. 安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南 232001)
采动条件下断层活化易于诱发冲击地压、底板突水等动力地质灾害,如何对采场断层活化引起的一系列动力地质灾害开展超前防治预警,一直是煤矿安全开采面临的科学技术难题。从数值模拟、相似物理模拟及现场测试三个方面,概述国内外采场断层活化方面的研究现状;围绕断层活化的监测预警方法,包括微震监测技术、声发射技术、视电阻率监测技术、光纤监测技术、注水试验等,从方法原理、研究现状、技术特点等方面对现有的主要测试与评价方法进行了总结;结合当前国内断层复杂区的煤炭资源开采,重点分析断层活化诱发的几类典型动力地质灾害形成机制及其内在联系;当前,对于采动诱发下的断层活化多维多尺度全程精细化监测技术等研究工作仍然不足,基于煤矿开采精准化、智能化需求,指出断层复杂区煤层开采研究应向多场耦合、精细化模型构建、多手段综合探查、智能预警等方向发展。认为通过进一步开展断层活化的基础理论、精细化模拟、多维多场多尺度监测预警的技术系统研究,可为煤矿智能化引领下的矿井地质保障工作提供坚实基础。
断层弱面;采动条件;断层活化;岩层监测技术;深部开采
由于对煤矿地下采场地质条件认知不清,煤层采动过程中因特殊地质构造导致的事故时有发生[1-2]。断层作为煤矿生产中常见的地质构造类型之一,其存在造成了煤、岩层结构的不连续及应力、应变、含水率等变化的不连续,受采动影响采场原有应力应变、温度、裂隙发育和地下水分布等发生改变,断层上盘和下盘沿断层面发生相对滑移,从而引起断层活化现象[3-4]。断层活化伴随着断层带附近形成端部应力集中区,与煤层开采后支承压力叠加,在上下盘之间形成应力差、位移差,随着次生裂隙产生,断层面、破碎带发生滑动,严重威胁矿井安全。
断层活化常引起地质断裂带区域发生矿井突水、冲击地压、顶板冒落、煤与瓦斯突出等矿山动力地质灾害。据统计:约80%的煤与瓦斯突出和矿井突水事故与断层活化有关[5]。近年来,断层活化诱导的矿井动力灾害事故频繁发生,造成重大的经济损失和人员伤亡。根据国家煤矿安全网公布的煤矿事故分析报告得到以下事例:如,2019年6月9日,吉林龙家堡煤矿因采动放顶煤诱发断层活化,导致较大冲击地压事故,造成9人死亡,12人受伤,直接经济损失1 906.06万元[6];2019年10月25日,山西西故县煤业某工作面因断层破碎带在采空区水压力下松动垮塌,导致采空区水淹井事故[7];同年10月26日,四川省石屏一矿某综采工作面受断层影响,导致较大顶板事故,造成6人死亡,直接经济损失721万元[8]。此外,断层活化造成采场上方岩土层变形加大,引起地表下沉、塌陷等现象,对地面建筑物、农田也造成了极大威胁[9]。这些灾害发生的根本原因是煤层开采破坏了断层附近岩体的原有应力平衡状态,因开采扰动引发的煤岩体失稳致灾机制在断层复杂区尚未清晰。因此,探索煤层采动引起的断层活化演化规律,对断层型动力地质灾害的防治尤为重要。
随着开采深度的增加,断层活化带来的围岩岩体应力环境变化,对具有高地应力、高渗透压力、高地温特点的深部矿区开采是一项严峻的挑战[10]。采动作用与断层活化的研究已成为国内外学者关注的热点问题。基于此,作者概述了国内外有关煤层采动条件下断层活化特征及研究方法现状,总结现有的主要原位测试与评价方法,分析当前断层活化研究方面存在的不足,结合煤矿智能化发展的大背景,指出断层复杂区煤层开采研究应向多场耦合、精细化模型构建、多手段综合探查、智能预警等方向发展。通过进一步开展采动诱发断层活化相关基础理论及应用研究,可为煤矿智能化引领下的矿井地质保障工作提供坚实基础。
采动条件下断层活化特征的研究,主要集中在断层失稳机理、断层扰动力学变化特征、断层活化致灾响应特征等方面。
国外学者从断层本身性质、致灾机理、影响因素等角度出发,分析工作面采动时断层区活化特征。W. F. Brace[11]通过对比断层引发的突发地震现象和岩石摩擦滑动具备的黏滑特征,试图将这种黏滑特征应用到浅源地震的研究中,其工作是“断层黏滑失稳理论”的开端;W. R. Bailey等[12]从断层本身的性质出发,分析了英国煤田中断层的活化机制;通过分析外部影响因素的变化,L. J. Donnelly等[13]分析了英国煤矿区长壁采动断层活化与延迟沉陷地面运动的关系,认为此类断层活化主要与地下水流动和矿井水回弹有关;J. Sjéberg等[14]分析了不同开采顺序对断层滑动和近断层岩体力学性质的影响;A. Sainoki等[15]给出了断层滑动的三种机制,认为由“粗糙剪切机制”引发的断层活化范围,要大于“采场开采机制”引发的断层活化范围。
从20世纪60年代开始,我国学者尝试运用不同的学术理论对断层活化运动过程进行研究。为探讨不同情况下断层的运动机制,施泽进等[16]将突变理论和尖点突变模型初步应用到断层活动机制的分析中;于广明等[17]基于“分形理论”,总结出采动岩体受分形断层面影响的沉陷特征;林远东等[18]基于“梯度塑性理论”,建立连续介质应变梯度模型以分析断层带变形破坏机制,提出“剪切带—带外弹性岩石系统”作为断层活化的判据;张文忠[19]在“矿山压力与岩层控制理论”的基础上,建立了开采扰动条件下底板隐伏断层突水的力学表达公式,为底板隐伏断层突水的防治提供科学指导;王学滨等[20]采用“剪切应变梯度塑性理论”和能量准则研究断层岩爆失稳现象,得到了断层带-围岩系统的失稳判据,指出采动引起的断层突变剪切失稳是造成断层冲击地压的根本原因。
煤层采动导致周围煤岩体应力重新分布,通过构建力学解析模型可对断层面稳定性进行分析。夏永学等[21]采用Anderson断层模型,把应力积累观点应用于断层活化的地应力判别基准,指出开采区域发生断层冲击地压的可能性与地应力类型、采深和断层摩擦因数有关;郭寿松[22]通过建立含断层的煤层开采力学模型,将动压条件下对断层弱面造成的影响按距离分为近场扰动效应与远场扰动效应;于秋鸽等[23]分析了断层带滑移力学模型中不同影响因素下断层活化的可能性,研究了采动过程中断层面的应力变化和断层滑移趋势,认为断层带岩体的应力变化是断层滑移的主要影响因素;蔡武等[24]从断层型冲击矿压的力学机制和诱发机理出发,将煤层采动引起断层活化类型归纳为采动应力主导型断层活化(图1b、图1c)和矿震动载主导型断层活化(图1d),图1a为断层煤柱与采动应力距离较远互不干扰模型,提出了断层冲击矿压是由断层煤柱中高静载与断层活化产生的动载叠加而引发的,为断层冲击矿压的防治提供了新思路。
图1 煤层采动作用下的断层活化概念模型[24]
根据采场断层附近的岩体响应特征,开采扰动改变了断层周围岩体原有应力的大小和分布,而断层的存在直接影响着煤岩层的应力和能量分布[25]。不同开采方式、不同开采位置等外在开采条件对断层的扰动效应各异,断层本身的几何状态、位置、岩体特征也影响着断层及开采工作面的稳定。
断层活化理论及力学模型研究的优势在于可以脱离复杂的断层赋存地质条件和井下仪器设备的限制,但针对实际发生的工程灾害,仅单一的方法难以对复杂断层活化机制进行全面的认识,需结合数值模拟、相似模拟实验和现场实测等方法,多角度综合分析,提高研究结果的准确性和可靠性。
煤矿采动条件下断层活化受区域地质及构造、水文条件、近断层岩体岩性等多种因素综合影响,目前对断层活化程度的研究方法包括3个方面:数值模拟、相似物理模拟和现场测试。具体分述如下。
数值模拟技术通过建立数学模型,在一定程度上对模型进行预测和判别。建立赋存断层的煤层开采数值模型,通过计算开采过程中相关应力、应变、能量等变化量,定量分析开采扰动对断层的影响。其中有限差分法、边界元法和离散元法等数学计算方法应用最为广泛。
WANG Hongwei等[26]利用FLAC3D模拟不同水平应力下断层的滑移,分析断层滑移过程中断层表面的应力分布及动态能量演化,提出水平应力是煤层开采诱发断层滑动的主要驱动力;朱广安等[27]通过建立三维数值模型(图2a),计算比较了不同采深、断层摩擦角、断层位置以及回采方式对断层滑移量的影响,图2b为断层最大剪切位移量与采深和断层摩擦角线性关系;蒋金泉等[28]模拟比较了上下盘工作面分别向逆断层推进的过程,结果表明:与上盘工作面相比,下盘工作面的采动应力受工作面与断层距离的影响较大,其直接顶断层带更易活化;文献[29-31]通过FLAC3D软件研究了断层落差、推进方向、断层与工作面距离对断层及附近岩体的采动应力变化及断层滑移危险性的影响规律,模拟表明当工作面距离断层小于30 m时,断层易活化。
图2 数值模型及计算结果[27]
Ji H. G.等[32]围绕离散元模拟分析断层附近应力的变化特征,把库仑破裂应力增量作为反映开采对断层应力环境的扰动综合力学参数;张玉东等[33]应用离散元软件UDEC模拟3种断层活化的导升带地应力变化,基于弹性力学理论和裂隙介质水动力学,讨论了不导水断层在采动条件下发生活化导水的条件;曹明辉等[34]通过模拟逆断层下盘开采,提出在开采过程中,随断层煤柱宽度的减小,煤柱支承压力峰值、弹性应变能不断增大,断层发生活化的同时可能伴随冲击地压灾害的危险。
但实际的断层赋存环境和煤层开采地质条件是极为复杂的,受模型类型、边界条件确立和多场耦合等因素的制约,实现与真实情况一致的模拟有一定的困难。
相似物理模拟试验是通过布设相应传感器、监测点等,获取模型中煤层开采时断层区域应力场、应变场、位移场以及能量场的变化量,分析采动作用下断层活化机理、主控因素影响机制以及煤岩体应力状态的演化规律[35-36]。彭苏萍等[37]运用相似模拟试验方法分析采动影响下断层带及周围岩体变形破裂特征,得到断层影响岩体内支承压力的大小;师本强等[38]从力学角度对断层活化导水开展研究,分析间隔式开采工艺下工作面推进距离的安全、合理范围,研究表明断层活化程度与断层倾角呈正相关;李志华等[39]对断层滑移失稳过程进行模拟,在工作面与断层距离不断减小时,断层面的正应力下降、剪应力上升,断层活化过程中断层滑移量大幅度增加;王涛等[40]通过设计过断层的工作面相似模型(图3),从监测点的应力、位移等角度分析采动时的断层岩体响应特征,表明最先出现破坏和滑移的是高应力区,且断层面上的滑移具有非均匀性。
图3 相似模拟实验模型及应力测点布置[40]
相似物理模拟试验研究在一定程度上反映了采动作用下断层活化的岩体应力、形变、破坏规律,具备着试验周期短、效果直观、受环境条件影响小等优点。但受模型尺寸、材料配比等因素的制约,相似指标难以完全满足,易引起结果的偏差。
为探索在矿山开采活动影响下断层的活化特征及规律,我国应用较广泛的现场测试方法主要包括:微震监测、声发射监测、视电阻率监测、光纤监测技术以及注水试验等。
2.3.1 微震监测技术
微震监测技术通过实时接收岩体向外释放的弹性波信号,分析岩体内部裂纹扩展、损伤和应力变化趋势,监测开采过程中的岩体力学响应特征[41]。郭晓强等[42]通过分析采动影响下断层活化的微震活动规律,得到了各个阶段的振动能量及围岩破坏情况;朱斯陶等[43]根据工作面过断层期间微震事件的平面投影图及特征曲线,将断层活化过程分为应力显现阶段、蓄能阶段和结构活化阶段3个阶段(图4)。
图4 工作面过断层期间微震事件特征曲线[43]
微震监测结果精度较高,可以较准确获得断层活化的滑移范围、运动趋势、断层的应力变化等。但微震监测技术受地形、外界环境等干扰因素较多,通过精准拾取微地震源信号、优化拾取信号的反演算法等,可提高微震监测技术在采场断层活化监测上的测试精度。
2.3.2 声发射技术
声发射技术是通过接收被测物体的声发射信号来判断其结构完整性的检测方法,具有实时、连续、无损监测等优点。赵毅鑫等[44]采用声发射技术监测双轴等压加载条件下逆断层下盘煤层开挖过程,分析组合岩石结构试样内声发射事件能量和空间分布特征,表明沿断层面的煤层顶板岩层先于底板岩层受到采动影响;王宏伟等[45]通过统计、分析断层区域内声发射事件,将声发射事件数突然增多的变化特征作为断层活动的前兆信息;Qiu Liming等[46]将反映煤岩体能量变化的电磁辐射监测技术与声发射技术综合利用,通过记录构造应力作用下煤的断裂尺度、变形破裂产生的信号(图5),能有效识别断层和预警煤岩动力灾害,为采场断层稳定监测提供新思路。
图5 声发射–电磁辐射强度监测成果[46]
2.3.3 视电阻率监测技术
视电阻率监测是以异常体与围岩间的电性差异为基础,探查岩体视电阻率变化的一种技术手段,被广泛应用于探查岩体破碎失稳、顶板冒落、断层活化情况以及隔水层完好性等领域[47-48]。吴新庆等[49]采用并行电法对煤层断层活化情况进行动态监测,根据视电阻率变化特征分析断层的稳定性,判断断层导水特性。鲁晶津[50]应用全空间三维视电阻率反演成像技术,较准确判断出煤矿井下含/导水构造异常位置、尺寸、立体展布范围,并通过异常提取对其进行更直观的解释。视电阻率监测技术可以捕捉每个电极位置以及整个监测空间内的异常变化,并根据导电性的差别判断断层构造的含水性,通过数据的实时处理和动态成像有效反映出井下断层空间活化过程,具有分辨率高、对低阻异常反应灵敏等特点。
2.3.4 光纤监测技术
光纤监测技术通过直接、连续、实时获取光纤所处位置的物性参数变化值,再将应变、温度等与其建立相应函数关系,进而应用于煤岩体的应变、温度和位移等参量的监测[51-52]。常用的光纤测试技术主要有光纤布拉格光栅(FBG)和分布式光纤(以BOTDR为主)。张平松等[53]采用分布式光纤传感测试技术,对某工作面中FS2断层布设钻孔测试系统,获得了测试区域岩体应变时空演化规律(图6),表明分布式光纤在测试采动与断层活化关系上具备可行性;张丁丁等[54]应用光纤传感技术监测工作面推进过程中断层面的应力状态,分析得出“将断层区域工作面优先布置在上盘更有利于矿压控制和安全高效开采”的结论。
图6 分布式光纤测试埋设示意及实测结果[53]
光纤传感技术有效捕捉采动过程中断层及附近岩层的应力变化特征,在断层变形破坏程度相对小的情况下,能够精准定位,是断层活化应力变化监测方法中的有效测试手段。该技术不适用于大变形、强变形、横向剪切变形的断层,且对于光纤与钻孔的耦合性还需进一步提高。
2.3.5 注水试验
注水试验是通过向钻孔内注水,分析其漏失量,得到岩体的破碎情况[55]。在20世纪80年代,煤炭科学研究总院西安研究院将断层底板注水试验应用于淮南矿区新庄孜煤矿,观测了煤层开采对断层活化程度的影响和底板的破坏深度,获得了分层开采工艺下隐伏断层底板的破坏深度数据;王经明等[56]通过注水实验得到:开采扰动可增大断层渗透性,埋深是影响煤层底板扰动时间的重要因素,注浆加固底板的最佳区段是超前扰动区;李建伟[57]采用注水试验得到矿压对底板断层带的破坏深度,补充了断层底板破坏深度数据库。在早期的断层监测中,注水试验成本低且观测数据较直观,但是这一技术对地质条件要求高,遇到裂隙发育或者富水较强地层、断层时,测试结果受到严重影响,同时注水试验需要在专用巷道中开展,施工量大,这种方法在断层监测中的应用受到限制。
通过不同研究方法揭示的采动后断层应力场、能量场演化特征及分布分析可以发现,动力地质灾害不仅受断层的力学性质和几何特征的影响,其主要是静态地质环境与开采扰动耦合作用的结果。断层活化诱发的动力地质灾害有矿井突水、冲击地压、煤与瓦斯突出、顶板冒落等[58]。
断层构造是煤矿开采过程中诱发矿井突水的主要原因之一。实际揭露的大量地质构造表明,断层区域的高孔隙度可作为地下水的导水通道和储水空间,使煤层与含水层之间距离变短[59]。同时,断层破碎带的存在也降低了岩体的强度,在开采扰动下更易引起矿井突然涌水现象,甚至发生大规模水害事故。众多学者围绕着采动诱发断层活化突水致灾机理,理论分析断层活化的临近条件、矿井突水的灾变机理、影响因素等,为预防矿井突水具有重要的现实意义。刘泽威等[60]通过突水案例划分高位、中位、低位煤层底板隐伏断层,提出不同类型隐伏断层突水的特点及治理措施。
断层活化是诱发断层错动型冲击地压的直接动因。潘一山等[61]根据我国冲击地压实例提出断层错动型冲击地压,解释了采矿活动引发断层错动释放的强大能量现象。吕进国等[62]通过相似模拟实验研究了冲击前后断层滑移与煤层应力变化规律,揭示了临近逆断层典型冲击地压发生时的受力特征,将其分为构造应力模式、断层活化模式与断层失稳滑动模式。当断层受到采动影响时,断层周围应力集中,引起断层处弹性势能大量积聚,超过其所承受的最大值后,弹性势能瞬间释放产生巨大的冲击力,造成了周围煤岩体的破坏,具有影响范围大、震级高、破坏力强等特点。目前,对断层冲击地压的监测预警防治仍是技术难题,应综合多手段、多参量提取断层活化预兆信息,达到有效预警和防治的目的。
断层活化对煤与瓦斯突出具有显著影响。断层活化导致周围的煤岩层发生挤压、变形和破碎,破碎的岩层产生的岩石孔隙,这为瓦斯气体的产生和游离提供了更大的空间[63]。尤其深部断层赋存煤岩体开采,瓦斯浓度的增高,使得工作面内煤与瓦斯突出、爆炸等次生危害的危险性增加。窦林名等[64]提出动静载叠加理论解释煤岩瓦斯动力灾害,将煤岩瓦斯动力灾害分为高静载、强动载和低临界应力三种类型;陈敏等[65]通过“钻屑指标法”预测煤与瓦斯突出危险程度,分析了断层对瓦斯聚集、瓦斯含量预测指标的影响,指出划定断层影响范围是瓦斯地质预警的重要工作。
断层破坏了顶板的完整性,煤层采动过程伴随着围岩应力的重新分布,采动应力和构造应力的共同作用引起顶板弹性势能的增大,导致含断层的顶板更易发生冒落事故。尤其当小型断层倾角较小不易检测或未被充分重视时,采动作用下临近工作面的破碎带不断加宽,冒顶危险程度增大。马念杰等[66]基于近200起煤巷冒顶事故分析,通过研究了典型冒顶事故与围岩体环境之间关系,指出蝶形塑性区碎裂围岩体巷道顶板冒落型冒顶和松散围岩体巷道顶板漏冒型冒顶与断层区域采动以及断层附近节理裂隙发育程度密切相关;韦庆亮等[67]针对断层破碎带附近开采易发生冒顶事故现象进行研究,提出快速修复断层破碎顶板巷道修复技术和深浅分带刚柔耦合注浆支护技术防治冒顶事故发生,取得良好的应用效果。
诸多学者围绕煤层采动下断层活化开展大量的理论、模拟、实测等工作,在活化机理、研究评价方法、监测手段以及动力灾害响应特征等方面取得了良好的进展,但仍需要对相关关键性难题进一步深入研究。
(1) 以往对断层活化的研究大多关注于断层区域在采动应力作用下的应力场变化,以此分析断层活化规律、断层附近岩体采动致灾机制,但断层活化诱发煤矿动力灾害机理复杂,受多因素综合影响,目前对于断层在耦合作用下的滑移及裂隙扩展机理还未完全掌握。不同矿井的地质条件差别很大,难以形成统一的认知。
(2) 大部分理论研究方法在研究时进行了简化,在分析采动应力、断层构造应力以及致灾因素的综合影响等方面还不够全面,需结合工程实例进一步验证方法的可行性和可靠性。同时,不同地质条件下断层影响区煤层的开采模型还需要进一步建立和完善。
(3) 受多种因素影响,现有的数值模拟及现场监测集中在断层活化后所引起的位移场以及应力场的变化,难以对断层所产生的非线性滑移过程进行监测,针对采动诱发下断层活化的多维多尺度全程精细化监测技术研究工作仍然不足。
(4) 对于受断层影响的煤矿动力地质灾害的预警与防治,当前未取得重大突破。如何在开采时合理避免断层动力地质灾害,对断层扰动区煤层开采提出合理有效的治理预防方案,仍作为相关学者亟待解决的科学技术难题。
随着科学技术水平的提升,智能、大数据、云计算、5G等为断层活化研究提供了新的手段,认为采动条件下断层多维、全程监测是主要的发展趋势。
(1) 在模拟方法和现场测试中,应考虑断层形成和活化过程中断层附近应力应变场、渗流场、温度场、裂隙场等多场耦合问题,进一步加强断层活化理论研究,多角度多参量综合分析、评价断层活化问题。
(2) 在数值模型、相似物理模型构建过程中,应加强对地下断层赋存区域相关采动因素、参数的细化研究,尽可能多地对井下复杂断层构造及原岩应力进行实测,建立规模大且精细的采动断层响应预测试验模型。
(3) 在监测手段上,通过多种手段、多种技术综合探查,开展跨学科、跨专业的协作攻关,提高监测技术的精度、抗干扰能力以及适应性,对重点区域监测、预报,是今后防止断层活化引起灾害事故的研究方向。
(4) 由于煤矿开采深度日益增加,地质、水文地质条件、开采方法等多样性与差异性显现,断层突水、冲击地压叠加影响效应突出,大大增加了断层诱发的地质灾害发生的可能性,因此,还需利用5G、人工智能和矿井大数据等构建智能监测系统,加强对断层区域的监测,为煤矿安全开采提供更多的技术保障。
随着煤炭资源开采深部化,多种致灾因素叠加耦合现象突出,断层复杂区的煤层开采将迎来更大的挑战,因此,必须提高对断层活化的精确预警与评价精度。通过对相关文献资料综合分析,认为煤层开采地质条件是研究断层活化的首要因素,综合理论推导、模型实验、现场测试等多元化方法,结合具体的地质条件,选取微震监测技术、声发射技术、视电阻率监测技术、光纤监测技术等综合监测手段,加强全空间、多参数的数据感知和解译,三维、动态重构断层空间地质模型,进一步提升对断层活动的研究能力;同时需做好采场断层活化引起的矿井突水、冲击地压、煤与瓦斯突出和冒顶等一系列动力地质灾害的预测和防治,为煤炭安全、高效、绿色、智能开采提供有效的技术保障。
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Research status and prospect of fault activation under coal mining conditions
TIAN Yutong1,2, ZHANG Pingsong1,2, WU Rongxin1,2, LIU Chang2
(1.State Key Laboratory of Mining Response and Disaster Prevention and Control in Deep Coal Mines,Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China; 2. School of Earth and Environment, Anhui University of Science and Technology, Huainan232001, China)
Fault activation under mining conditions is easy to induce dynamic geological disasters such as rock burst and floor water inrush. How to carry out advanced prevention and early warning for a series of dynamic geological disasters caused by the activation of stope faults has always been a scientific and technical problem faced by coal mine safety mining. This paper summarizes the research status of stope fault activation at home and abroad from three aspects of numerical simulation, similar physical simulation and field test.Focusing on the monitoring and early warning methods of fault activation, including microseismic monitoring technology, acoustic emission technology, apparent resistivity monitoring technology, optical fiber sensing technology, water injection test, etc., the main existing testing and evaluation methods are summarized from the aspects of method principle, research status, technical characteristics and so on. Combined with the current coal mining in complex fault areas in China, the formation mechanism and internal relationship of several typical dynamic geological disasters induced by fault activation are analyzed. At present, the research on multi-dimensional and multi-scale whole process fine monitoring technology of fault activation induced by mining is still insufficient. Based on the requirements of precision and intelligence of coal mining, it is pointed out that the research on coal mining in complex fault area should develop in the direction of multi field coupling, fine model construction, multi means comprehensive exploration, intelligent early warning, etc. It is considered that further research on the basic theory of fault activation, fine simulation, multi-dimensional multi field multi-scale monitoring and early warning technology system can provide a solid foundation for the mine geological guarantee work under the guidance of intelligent coal mine.
fault weak plane; mining conditions; fault activation; rock monitoring technology; deep mining
TD325
A
1001-1986(2021)04-0060-11
2020-11-20;
2021-04-26
国家重点研发计划课题(2018YFC0807804);国家自然科学基金项目(41877268);安徽理工大学研究生创新基金项目(2020CX2003)
田雨桐,1996年生,女,安徽宿州人,硕士研究生,研究方向为地球物理探测与信息技术. E-mail:yttian113@163.com
张平松,1971年生,男,安徽六安人,教授,博士生导师,研究方向为地质工程与应用地球物理勘探. E-mail:pszhang@sohu.com
田雨桐,张平松,吴荣新,等. 煤层采动条件下断层活化研究的现状分析及展望[J]. 煤田地质与勘探,2021,49(4):60–70. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.008
TIAN Yutong,ZHANG Pingsong,WU Rongxin,et al. Research status and prospect of fault activation under coal mining conditions[J]. Coal Geology & Exploration,2021,49(4):60–70. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.008
(责任编辑 聂爱兰)
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