采动条件下褶皱构造区不均匀应力场演化特征研究 论文

褶皱作为地壳岩层运动形成的地质构造之一，其附近岩层分布较大的残余不均匀构造应力，是诱发煤矿冲击地压的主要因素。针对这一问题，以义马煤田千秋煤矿21221工作面为工程地质背景，建立了褶皱构造赋存条件下的数值模型，施加了不均匀构造应力，分析了工作面开采时褶皱构造区域应力场的演化特征，研究了采动影响下褶皱构造不同区域矿压显现规律。研究表明，褶皱构造的原岩应力场的分布具有明显的空间分布区域性，即垂直应力和水平应力在向斜和背斜轴部表现出不同的分区特性，向斜轴部处出现了应力集中。

随着工作面推进过向斜和背斜，水平应力和垂直应力在采空区顶板和底板均形成了椭圆形卸压区。垂直应力卸压区演化沿褶皱向斜或背斜法线方向逐渐扩大，垂直应力在工作面超前区域出现了一定范围的应力集中，应力集中区远离轴部扩大。这种应力的演化与研究中提到的典型向斜构造应力场【典型向斜构造应力场研究】结果一致。水平应力在工作面垂直方向上较远处区域出现了应力集中，应力集中区逐步向顶板和底板远处发育，水平应力在卸压区内顶板应力的释放程度要明显高于底板。

在工作面过褶皱轴部和翼部阶段，工作面超前支承压力的峰值随开采距离的增加而增大，应力集中系数则先增大后减小。工作面自背斜轴部俯采时工作面前方支承压力较大，自向斜轴部仰采时较小。这种矿压的分布和集中现象与多期构造运动影响下的区域地应力场特征【多期构造运动影响下区域地应力场特征及其对冲击地压的影响】密切相关。