斷層帶活化與沖擊地壓

1、3.1項(xiàng)目研究的意義近年來，沖擊地壓災(zāi)害日趨頻繁和普遍，沖擊地壓問題已經(jīng)成為我國深部煤炭開采必須面對和解決的首要安全生產(chǎn)課題之一。根據(jù)沖擊地壓發(fā)生規(guī)律的統(tǒng)計(jì)資料，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的區(qū)域往往更容易發(fā)生沖擊地壓，其中斷層便是一種重要的誘發(fā)沖擊地壓發(fā)生的構(gòu)造形式1-3，由斷層活化引起的沖擊地壓往往具有沖出煤量大、破壞性強(qiáng)、發(fā)生突然而猛烈的特點(diǎn)。2005年阜新孫家灣煤礦發(fā)生“2.14瓦斯爆炸事故”4，造成214人死亡，事故發(fā)生前該區(qū)域先發(fā)生了沖擊地壓，沖擊地壓造成巷道通風(fēng)不暢和瓦斯異常涌出，瓦斯積聚而最終引發(fā)大爆炸。事故正是由于開采活動(dòng)引起斷層活化進(jìn)而誘發(fā)沖擊地壓引起，屬于典型的斷層活化誘發(fā)型沖擊地壓。2

2、011年千秋煤礦掘進(jìn)巷道發(fā)生了“11.3特大沖擊地壓事故，巷道發(fā)生嚴(yán)重的擠壓垮冒，將正在該巷作業(yè)的礦工封”堵或掩埋其中，最終仍造成10人遇難，64人受傷，近400m巷道嚴(yán)重?fù)p毀，而貫穿整個(gè)礦區(qū)的F16逆沖斷層以及工作面的數(shù)個(gè)小斷層是引發(fā)此次沖擊地壓的重要地質(zhì)構(gòu)造因素，事故調(diào)查組認(rèn)定事故直接原因?yàn)殚_采活動(dòng)導(dǎo)致上覆礫巖層誘發(fā)下伏F16逆斷層活化引發(fā)5。因此，由斷層活化誘發(fā)沖擊地壓問題的研究是十分必要和迫切的。地質(zhì)構(gòu)造的形成過程存在著復(fù)雜的應(yīng)力場演化，復(fù)雜的構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)增加了斷層相關(guān)問題研究的難度，對于斷層方面的研究，地震學(xué)家們對各種形式的斷層模型做了相關(guān)研究，也取得了一系列研究成果，但這些僅限于斷

3、層在地震學(xué)上的意義，并不涉及開采擾動(dòng)或采場覆巖運(yùn)動(dòng)等對斷層結(jié)構(gòu)的影響以及開采擾動(dòng)、斷層活化、工作面沖擊這三者之間的作用聯(lián)系，對斷層沖擊地壓發(fā)生機(jī)理的認(rèn)識(shí)不足。鑒于此，本研究著眼于開采擾動(dòng)、斷層活化、煤巖沖擊失穩(wěn)這三個(gè)看似獨(dú)立實(shí)際卻存在聯(lián)系的過程，通過相似模型實(shí)驗(yàn)、煤巖組合結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)等手段，研究開采擾動(dòng)引起斷層活化進(jìn)而誘發(fā)沖擊地壓的過程，旨在揭示采動(dòng)影響下斷層活化的機(jī)理以及斷層活化與煤巖沖擊失穩(wěn)之間的作用聯(lián)系，研究成果服務(wù)于諸如義馬礦區(qū)這類斷層控制下的沖擊地壓的防范和治理。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀沖擊地壓機(jī)理研究關(guān)于沖擊地壓機(jī)理方面的研究大致可以分為四類：一是從研究煤巖體材料的物理力學(xué)性質(zhì)出發(fā)，分析煤巖體失

4、穩(wěn)破壞特點(diǎn)以及誘使其失穩(wěn)的條件，同時(shí)利用混沌、分叉等非線性理論來研究沖擊失穩(wěn)過程6-7；二是從研究動(dòng)力失穩(wěn)區(qū)域所處的地質(zhì)構(gòu)造以及煤巖結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析地質(zhì)弱面和煤巖體結(jié)構(gòu)形式與煤巖沖擊失穩(wěn)之間的相互關(guān)系8-10；三是工程擾動(dòng)以及采動(dòng)影響與沖擊地壓之間的關(guān)系研究11-13；四是研究煤體細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)及有機(jī)組分分布等因素與煤體沖擊傾向性的內(nèi)在關(guān)系14-16。（1）傳統(tǒng)的沖擊地壓理論沖擊地壓發(fā)生機(jī)理方面的理論研究方面，國內(nèi)外學(xué)者提出了一系列重要理論17-25，早期具有代表性的有強(qiáng)度理論、能量理論、剛度理論和沖擊傾向性理論等，后有學(xué)者在上述理論的基礎(chǔ)上發(fā)展和完善，主要有“三準(zhǔn)則”理論、變形系統(tǒng)失衡理論、“三

5、因素”理論、突變理論、分形理論等26-31。強(qiáng)度理論認(rèn)為沖擊地壓的發(fā)生與否取決于煤巖體應(yīng)力和其強(qiáng)度的大小關(guān)系，當(dāng)煤體應(yīng)力大于其極限強(qiáng)度時(shí)，煤巖體破壞，從而發(fā)生了沖擊地壓。強(qiáng)度理論能較好地解釋沖擊地壓多發(fā)生在應(yīng)力集中地方的現(xiàn)象，但也存在一定的局限性，因?yàn)椴⒉皇钱?dāng)煤巖體應(yīng)力大于強(qiáng)度時(shí)就一定會(huì)發(fā)生沖擊地壓，說明強(qiáng)度理論對于沖擊地壓發(fā)生條件的判據(jù)不夠充分。剛度理論32將受壓煤體和圍巖視作一個(gè)受載系統(tǒng)，當(dāng)受載結(jié)構(gòu)的剛度大于圍巖加載系統(tǒng)的剛度時(shí)才可能發(fā)生沖擊地壓。剛度理論沒有考慮引起沖擊地壓發(fā)生的外部因素，只是給出了沖擊地壓發(fā)生的必要條件，而非充分條件。能量理論是根據(jù)沖擊地壓發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象提出的，沖擊地壓發(fā)

6、生時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)、破壞和煤巖體的拋出等現(xiàn)象，其實(shí)質(zhì)都是能量釋放的表現(xiàn)形式，據(jù)此提出圍巖系統(tǒng)破壞時(shí)，釋放的能量大于消耗的能量，多余的能量轉(zhuǎn)化成煤巖體的動(dòng)能和礦體的震動(dòng)，這就是沖擊地壓的能量理論，局限性體現(xiàn)在沒有給出打破能量平衡的條件，特別是圍巖能量的釋放條件。沖擊傾向性理論認(rèn)為煤巖力學(xué)性質(zhì)存在一個(gè)臨界值，只有超過此臨界值時(shí)才具有沖擊危險(xiǎn)，即具有沖擊傾向性，該理論給出了發(fā)生沖擊地壓的煤巖力學(xué)屬性條件，但未考慮沖擊地壓發(fā)生的外在因素，即觸發(fā)沖擊地壓的外部條件。（2）斷層沖擊地壓的黏滑失穩(wěn)理論由沖擊地壓發(fā)生的統(tǒng)計(jì)規(guī)律可知，沖擊地壓常發(fā)生在斷層帶附近、褶皺構(gòu)造區(qū)、煤層傾角變化帶等區(qū)域，沖擊地壓的發(fā)生與這類區(qū)

7、域的煤巖結(jié)構(gòu)具有密切關(guān)系，這些區(qū)域通常存在大量層狀結(jié)構(gòu)，煤層受壓產(chǎn)生的剪脹作用使得煤體內(nèi)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，當(dāng)開采引起的擾動(dòng)作用于受準(zhǔn)靜載作用的煤體時(shí)，煤巖與上下層巖體之間產(chǎn)生相對滑動(dòng)，煤巖呈塊狀或整體狀突出，這就是煤巖結(jié)構(gòu)因失穩(wěn)滑動(dòng)而發(fā)生的沖擊地壓。在沖擊地壓問題尤其是斷層活化誘發(fā)沖擊地壓發(fā)生機(jī)理問題的研究中，有學(xué)者引入了粘滑失穩(wěn)理論33,34，認(rèn)為此類沖擊地壓是由于擾動(dòng)作用使得不連續(xù)面間的粘滑摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦從而發(fā)生動(dòng)力失穩(wěn)的現(xiàn)象。圖1斷層誘發(fā)沖擊地壓示意圖摩擦現(xiàn)象存在著穩(wěn)定滑動(dòng)和非穩(wěn)定滑動(dòng)兩種不同的滑動(dòng)類型，也稱為穩(wěn)滑和黏滑，穩(wěn)滑是在滑動(dòng)過程中接觸面剪應(yīng)力基本穩(wěn)定，沒有劇烈變化，而黏滑與

8、之相反，剪應(yīng)力在滑動(dòng)過程中迅速增大或減小，滑動(dòng)速度時(shí)大時(shí)小甚至停-滑間斷進(jìn)行。斷層誘發(fā)型沖擊地壓問題的實(shí)質(zhì)是煤巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，煤巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)滑動(dòng)的表現(xiàn)形式和破壞特征與黏滑現(xiàn)象極為相似，表現(xiàn)為煤層沿頂?shù)装宓乃矔r(shí)突出，而頂?shù)装宀豢迓浠蚱茐?。煤巖體是一種非均質(zhì)、各向異性的非線性材料，存在層理、節(jié)理、片理、斷裂等不連續(xù)地質(zhì)界面，將煤巖體分割成眾多的結(jié)構(gòu)塊體，地質(zhì)界面與結(jié)構(gòu)塊體共同構(gòu)成了煤巖結(jié)構(gòu)體，在煤巖破壞的現(xiàn)場調(diào)查中證實(shí)，煤巖體的主要破壞形式是結(jié)構(gòu)塊體沿結(jié)構(gòu)面的剪切滑動(dòng)破壞。對于引入粘滑理論的煤巖動(dòng)力失穩(wěn)機(jī)理的研究，學(xué)者們表現(xiàn)出了濃厚的研究興趣35-39。圖1為斷層活化誘發(fā)（結(jié)構(gòu)失穩(wěn)型）沖擊地壓的黏滑

9、失穩(wěn)機(jī)理示意圖。采動(dòng)影響下的斷層活化規(guī)律關(guān)于沖擊地壓采動(dòng)效應(yīng)方面的研究，陳國祥等12研究了擾動(dòng)在不同加載水平及頻率影響下，巷道幫部圍巖的應(yīng)力和塑性區(qū)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，分析了巷道內(nèi)幫易發(fā)生沖擊地壓的現(xiàn)象?？盗④姡R慶新40-43等針對回采巷道受力狀態(tài)，在圍巖穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了相關(guān)研究。姜耀東等11分析了炮采震動(dòng)誘發(fā)沖擊地壓的根本原因，認(rèn)為震動(dòng)波使圍巖內(nèi)產(chǎn)生裂紋并促使煤層和頂?shù)装彘g摩擦滑動(dòng)。相似模型實(shí)驗(yàn)研究方面，彭蘇萍44通過兩組不開采方式下的高角度斷層模型分析了頂板巖體的變形和礦壓分布規(guī)律，觀察到了采動(dòng)影響下的斷層活化以及活化引起的斷層巖體破裂、煤體支承壓力增大等現(xiàn)象。劉德乾45利用離心模型實(shí)驗(yàn)法，針

10、對煤巖體的應(yīng)力和變形特征進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過研究開采過程中煤柱和頂?shù)装鍛?yīng)力的傳遞規(guī)律以及構(gòu)造因素產(chǎn)生的影響，認(rèn)為斷層結(jié)構(gòu)面的存在改變了頂板變形和受力的連續(xù)性，斷層兩側(cè)頂板的受力狀態(tài)明顯不同，并沿結(jié)構(gòu)面形成應(yīng)力集中帶。李志華46對濟(jì)三礦進(jìn)行了采動(dòng)誘發(fā)沖擊地壓的物理模擬實(shí)驗(yàn)，對工作面沿?cái)鄬由媳P和下盤開采情況分別作了模擬，分析了超前支承壓力、頂板下沉量等因素，并采用了微震監(jiān)測斷層滑移過程的震動(dòng)信號(hào)。左建平47通過二維相似模擬實(shí)驗(yàn)，研究了采動(dòng)影響下斷層活動(dòng)的位移規(guī)律，證實(shí)了采動(dòng)引起斷層活化的現(xiàn)象，采空區(qū)距離斷層1540m時(shí)斷層開始活化，并用數(shù)字散斑相關(guān)方法嘗試了位移場分析。潘一山48-50利用斷層沖擊

11、地壓模擬實(shí)驗(yàn)裝置，和配制的松脂相似模擬材料，針對開采對沖擊地壓的影響，從正壓力降低和剪應(yīng)力增加的角度，進(jìn)行了兩種情況下的模擬實(shí)驗(yàn)，證明了開采引起斷層沖擊地壓的可能性。孟召平等52通過對正斷層附近煤巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，研究了正斷層對煤的物理力學(xué)性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)斷層帶附近煤巖體破碎，距離斷層越近煤巖體中的裂隙發(fā)育程度越強(qiáng)，力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)越低。王來貴等53用巖體的振動(dòng)和斷層的剛體錯(cuò)動(dòng)來描述斷層沖擊地壓的發(fā)生過程，認(rèn)為斷層沖擊地壓是沿某個(gè)強(qiáng)度相對最弱面上發(fā)生，是沿?cái)鄬觿傮w滑動(dòng)和振動(dòng)的組合運(yùn)動(dòng)。對于斷層方面的研究，地震學(xué)家們對各種形式的斷層模型，諸如平直斷層、拐折斷層、雁列斷層以及其他斷層組合形式

12、都做了相關(guān)研究，取得了一系列成果，但這些僅限于斷層結(jié)構(gòu)在地震學(xué)上的意義，并不涉及開采擾動(dòng)或采場覆巖運(yùn)動(dòng)等對斷層結(jié)構(gòu)的影響。近些年有學(xué)者開始關(guān)注這一問題，并對采動(dòng)影響與斷層活動(dòng)之間的關(guān)系做了一些研究工作，但對于開采擾動(dòng)是如何引起斷層活化這一問題仍然沒有給出很好的解釋，對于采場覆巖運(yùn)動(dòng)與斷層應(yīng)力場演化的研究不夠系統(tǒng)和深入；缺乏對開采活動(dòng)引起斷層帶上法向應(yīng)力、切向應(yīng)力狀態(tài)變化的具體分析，對開采活動(dòng)是如何引起斷層活化，斷層活化又如何影響工作面煤體應(yīng)力狀態(tài)的作用機(jī)制不清。斷層活化過程的研究關(guān)于斷層活化錯(cuò)動(dòng)的摩擦實(shí)驗(yàn)研究方面，針對斷層上正應(yīng)力的變化對斷層的失穩(wěn)滑動(dòng)存在較大影響，有學(xué)者研究了斷層正應(yīng)力擾動(dòng)時(shí)

13、斷層的黏滑規(guī)律。崔永權(quán)等54通過對45預(yù)切面花崗巖標(biāo)本的摩擦實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)正應(yīng)力恒定條件下，黏滑間隔隨正應(yīng)力增加而增加，應(yīng)力降與正應(yīng)力呈正比關(guān)系，當(dāng)正應(yīng)力存在正弦波形式的擾動(dòng)時(shí)，正應(yīng)力對斷層黏滑的影響顯著，應(yīng)力降大小和粘滑間隔的離散度明顯提高。馬勝利等55基于均勻和非均勻斷層的摩擦滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)，分析了黏滑失穩(wěn)的成核過程，認(rèn)為斷層上的弱化段加劇了黏滑成核過程的滑動(dòng)弱化現(xiàn)象；斷層閉鎖期，剪應(yīng)力的增加引起橫向彈性膨脹，失穩(wěn)滑動(dòng)時(shí)彈性膨脹的回跳引起斷層面上正應(yīng)力的增加，從而改變了滑動(dòng)面的應(yīng)力狀態(tài)，斷層重新閉鎖；同時(shí)研究了走滑斷層斷層帶的斷層階區(qū)對斷層滑動(dòng)行為的影響56，研究表明階區(qū)的微破裂對斷層滑動(dòng)失穩(wěn)具有指

14、示作用。李忠華57應(yīng)用突變理論對圍巖-斷層模型進(jìn)行分析，給出了斷層沖擊地壓震級與斷層厚度、斷層軟化指數(shù)、剪切模量的定性關(guān)系。蔡戴恩58用雙面剪切法研究了斷層帶上應(yīng)變分布的空間規(guī)律，得到震源可能原地重復(fù)，也可能沿?cái)鄬訋нw移的結(jié)論。劉力強(qiáng)等59基于雙向摩擦法并利用數(shù)字散斑測量技術(shù)、應(yīng)變觀測和聲發(fā)射定位技術(shù)研究了斷層三維擴(kuò)展過程，并將斷層裂紋的擴(kuò)展過程可分為3個(gè)基本階段，論文提供了一種監(jiān)測斷層活動(dòng)規(guī)律的思路。宋義敏等2采用雙軸加載方式對花崗巖進(jìn)行雙向摩擦實(shí)驗(yàn)，并采用高速相機(jī)對斷層失穩(wěn)瞬態(tài)過程進(jìn)行記錄，觀測了斷層位移演化的時(shí)空特征，以此分析了斷層沖擊地壓的發(fā)生規(guī)律。馬瑾等60用紅外熱像儀和測溫儀觀測了

15、雁列斷層失穩(wěn)錯(cuò)動(dòng)前后的溫度和熱輻射亮溫的變化，發(fā)現(xiàn)斷層失穩(wěn)前熱場存在先降后升的變化模式。宋衛(wèi)華等61通過小型雙剪摩擦實(shí)驗(yàn)確定砂巖的滑動(dòng)準(zhǔn)則，并用有限元發(fā)模擬了斷層影響下的構(gòu)造應(yīng)力場，認(rèn)為構(gòu)造應(yīng)力是礦區(qū)地震的主要成因，主斷裂對其他次級斷裂及構(gòu)造應(yīng)力區(qū)起主導(dǎo)和控制作用，是沖擊地壓等動(dòng)力現(xiàn)象的重要?jiǎng)恿碓?。礦山開采中，開采引起斷層兩盤的相對運(yùn)動(dòng)，工作面煤體和頂?shù)装彘g的相對運(yùn)動(dòng)，也都存在著摩擦滑動(dòng)現(xiàn)象，斷層活化誘發(fā)型沖擊地壓是由于擾動(dòng)作用使得不連續(xù)面間的粘滑摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦從而發(fā)生動(dòng)力失穩(wěn)的現(xiàn)象。對于引入粘滑理論的煤巖動(dòng)力失穩(wěn)機(jī)理的研究學(xué)者們雖表現(xiàn)出了濃厚的研究興趣，并進(jìn)行了煤巖試樣的摩擦滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)，

16、從加載過程的應(yīng)力演化角度分析了煤巖失穩(wěn)滑動(dòng)規(guī)律，受實(shí)驗(yàn)條件的限制，所能施加的監(jiān)測手段相對有限，對于失穩(wěn)滑動(dòng)前、后試樣變形特征和結(jié)構(gòu)面錯(cuò)動(dòng)位移規(guī)律并未涉及，煤層及相關(guān)巖石摩擦問題的深入研究對于分析結(jié)構(gòu)失穩(wěn)型沖擊地壓機(jī)理具有重要意義。項(xiàng)目的創(chuàng)新之處手段與方法的創(chuàng)新1）斷層活化誘發(fā)煤巖沖擊失穩(wěn)的相似模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過斷層工作面回采的相似模型實(shí)驗(yàn)，采用數(shù)字散斑相關(guān)方法監(jiān)測位移場，應(yīng)用動(dòng)態(tài)應(yīng)變測量技術(shù)監(jiān)測斷層活化瞬間煤巖應(yīng)力的響應(yīng)規(guī)律，從而得到采場覆巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律、回采過程斷層應(yīng)力演化以及煤巖沖擊失穩(wěn)時(shí)的應(yīng)力演化特征。2）煤巖組合結(jié)構(gòu)失穩(wěn)滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)煤巖組合結(jié)構(gòu)的雙面剪切摩擦實(shí)驗(yàn)，模擬斷層活化和煤巖沖擊失穩(wěn)過程

17、，采用數(shù)字散斑相關(guān)方法分析失穩(wěn)滑動(dòng)過程位移演化規(guī)律，克服了以往煤巖摩擦實(shí)驗(yàn)不易進(jìn)行位移觀測的難題，從而更直觀地研究不同巖性煤巖組合結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)類型，斷層滑移的位移場規(guī)律。預(yù)期成果的創(chuàng)新1）采動(dòng)影響下的斷層活化規(guī)律運(yùn)用相似模擬實(shí)驗(yàn)研究采動(dòng)影響下斷層應(yīng)力狀態(tài)的演化規(guī)律，并采用動(dòng)態(tài)應(yīng)力測試技術(shù)對斷層活化瞬間的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，得到斷層活化過程中斷層應(yīng)力的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律，同時(shí)采用數(shù)值計(jì)算手段，分析和驗(yàn)證不同開采方式、不同斷層形式下斷層應(yīng)力狀態(tài)的采動(dòng)效應(yīng)。2)斷層活化誘發(fā)煤巖沖擊失穩(wěn)機(jī)理研究斷層滑移前、后以及斷層滑移瞬態(tài)過程中工作面煤體應(yīng)力的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律，得到斷層滑移與工作面煤體沖擊失穩(wěn)的作用關(guān)系。3)煤巖

18、接觸面結(jié)構(gòu)失穩(wěn)判據(jù)通過多種巖性煤巖組合結(jié)構(gòu)的雙面剪切摩擦實(shí)驗(yàn)，研究不同接觸面滑動(dòng)性質(zhì)的差異，得到應(yīng)力演化與斷層滑動(dòng)形式的關(guān)系，給出不同接觸面性質(zhì)條件下失穩(wěn)滑動(dòng)的產(chǎn)生條件。主要參考文獻(xiàn)章夢濤.我國沖擊地壓預(yù)測和防治J.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2001,20(4):434-435.宋義敏，馬少鵬，楊小彬，等.斷層黏滑動(dòng)態(tài)變形過程的實(shí)驗(yàn)研究J.地球物理學(xué)報(bào).2012,55(1):171-179.潘一山，李忠華，章夢濤.我國沖擊地壓分布、類型、機(jī)理及防治研究J.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào).2003,22(11):1844-1851.文一.孫家灣煤礦2.14特大瓦斯爆炸-事故調(diào)查專題報(bào)道J.安全與健

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33、態(tài)響應(yīng)；挖掘煤巖組合結(jié)構(gòu)失穩(wěn)滑動(dòng)的產(chǎn)生條件、特定條件下的滑動(dòng)類型以及滑動(dòng)過程的位移演化和聲發(fā)射特征；建立描述斷層失穩(wěn)滑動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，推而廣之研究不同開采方式下斷層活化特征；解決受沖擊地壓威脅的礦井的安全開采難題，降低斷層類動(dòng)力災(zāi)害隱患煤層的事故率，保障礦井的安全生產(chǎn)。研究內(nèi)容1）采動(dòng)影響下斷層活化誘發(fā)煤巖沖擊失穩(wěn)規(guī)律的相似模型實(shí)驗(yàn)研究依托過斷層工作面回采原型并依據(jù)相似理論建立相似材料實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，對工作面分別沿?cái)鄬由媳P和下盤開采的過程進(jìn)行模擬；采用動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀和數(shù)字照相技術(shù)，對斷層應(yīng)力、煤體應(yīng)力和采場位移的采動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測；觀測斷層活化和工作面煤體沖擊失穩(wěn)的物理過程，獲得采動(dòng)影響下斷層應(yīng)力和滑動(dòng)

34、位移的演化特征以及斷層滑移瞬態(tài)過程中煤體應(yīng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，分析斷層活化機(jī)理和工作面煤巖沖擊失穩(wěn)機(jī)理。2）煤巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)滑動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究利用雙面剪切實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，運(yùn)用數(shù)字相機(jī)和聲發(fā)射記錄儀搭建聲光監(jiān)測系統(tǒng)，克服以往煤巖摩擦實(shí)驗(yàn)不易進(jìn)行位移觀測的難題，對多種巖性的煤巖組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行摩擦滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)?zāi)M斷層的活化錯(cuò)動(dòng)和煤巖結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)突出，研究煤巖組合樣本失穩(wěn)滑動(dòng)的產(chǎn)生條件、特定條件下的滑動(dòng)類型、位移演化規(guī)律以及滑動(dòng)過程所伴隨的聲發(fā)射特征；通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和提煉，得到斷層活化誘發(fā)型沖擊地壓發(fā)生機(jī)理。3）斷層巖石滑移變形的理論模型研究根據(jù)煤巖組合結(jié)構(gòu)失穩(wěn)滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)獲得的煤巖變形破壞特征，建立以流變模型組合

35、元件為基礎(chǔ)的描述斷層失穩(wěn)滑動(dòng)變形特征的力學(xué)模型，描述煤巖結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)滑動(dòng)過程；在廣義開爾文體模型的基礎(chǔ)上，通過引入非線性損傷和非線性硬化函數(shù)來實(shí)現(xiàn)衰減滑動(dòng)和加速滑動(dòng)的模擬，克服廣義開爾文體只能夠模擬穩(wěn)定滑動(dòng)過程，不能模擬衰減滑動(dòng)和加速滑動(dòng)階段的缺陷。4）斷層活化與煤巖沖擊失穩(wěn)規(guī)律的采動(dòng)效應(yīng)研究根據(jù)理論研究獲得的斷層巖石滑移變形的數(shù)學(xué)模型，建立相應(yīng)的力學(xué)模型和本構(gòu)關(guān)系，將其寫入到數(shù)值計(jì)算軟件中，利用新建立的本構(gòu)模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算；模擬工作面從斷層上盤和下盤向斷層方向逐步回采的過程，研究斷層接觸面上法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力的時(shí)空演化規(guī)律，斷層上下盤的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和工作面煤體支承壓力分布特征；分析采動(dòng)影響下斷層的

36、活化規(guī)律、斷層活化導(dǎo)致的工作面礦壓特征和失穩(wěn)規(guī)律以及開采方式對斷層活化規(guī)律的影響。擬解決的關(guān)鍵問題1）采動(dòng)影響下斷層應(yīng)力狀態(tài)的演化規(guī)律研究采動(dòng)影響下斷層應(yīng)力狀態(tài)的演化規(guī)律，同時(shí)結(jié)合數(shù)值計(jì)算研究不同開采方式、不同斷層形式下斷層應(yīng)力狀態(tài)的采動(dòng)效應(yīng)，得到開采擾動(dòng)引起斷層活化的機(jī)理。2）斷層活化誘發(fā)煤巖沖擊失穩(wěn)機(jī)理通過模型實(shí)驗(yàn)研究斷層滑移瞬態(tài)過程中工作面煤體應(yīng)力的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律，研究斷層滑移與工作面煤體沖擊失穩(wěn)的作用關(guān)系，獲得斷層活化與工作面煤體應(yīng)力狀態(tài)以及工作面煤體沖擊失穩(wěn)間的作用機(jī)制。研究方法與技術(shù)路線圍繞采動(dòng)誘發(fā)斷層活化以及斷層活化導(dǎo)致煤層沖擊失穩(wěn)的機(jī)理，通過以下幾個(gè)方面開展斷層沖擊地壓機(jī)理的研究

37、，技術(shù)路線如圖2所示?；A(chǔ)資料搜集、實(shí)驗(yàn)樣品制備圖2技術(shù)路線圖首先通過相似模擬實(shí)驗(yàn)，研究煤層開采時(shí)斷層滑移面上的正壓力、剪切力的變化規(guī)律，以及工作面煤體對斷層活化過程的響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)考察開采活動(dòng)造成斷層帶附近應(yīng)力的變化規(guī)律，分析采動(dòng)引起斷層活化的原因；同時(shí)，在模型實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用動(dòng)態(tài)應(yīng)力監(jiān)測斷層滑動(dòng)的瞬間，工作面支承壓力、斷層帶應(yīng)力和位移場三者之間的聯(lián)動(dòng)變化規(guī)律，分析斷層活化時(shí)工作面煤體的應(yīng)力響應(yīng)和沖擊失穩(wěn)規(guī)律。將相似模型實(shí)驗(yàn)獲得的規(guī)律，轉(zhuǎn)化為煤巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)的邊界條件，研究不同巖性接觸面的滑動(dòng)特性，包括煤巖組合樣本失穩(wěn)滑動(dòng)的產(chǎn)生條件、特定條件下的滑動(dòng)類型、位移演化規(guī)律以及滑動(dòng)過程所伴隨的聲發(fā)射特征

38、，得到接觸面失穩(wěn)滑動(dòng)的判據(jù)，全面認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)型沖擊地壓現(xiàn)象和機(jī)理。圍繞煤巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)所得到的煤巖滑動(dòng)變形規(guī)律，建立描述斷層巖石變形的粘彈性模型，模擬斷層失穩(wěn)滑動(dòng)過程的變形和應(yīng)力特征。將模型轉(zhuǎn)換為數(shù)值計(jì)算中的本構(gòu)關(guān)系，開展煤巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)滑動(dòng)的數(shù)值模擬研究。將斷層面失穩(wěn)滑動(dòng)的判據(jù)應(yīng)用到數(shù)值計(jì)算中，進(jìn)行工作面過斷層的數(shù)值模擬，研究不同開采方式、不同工作面條件下的斷層應(yīng)力和位移演化規(guī)律，以及開采過程中工作面煤壁的響應(yīng)情況，分析開采引起斷層活化的機(jī)理和斷層活化使得工作面煤巖失穩(wěn)的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)方案斷層活化誘發(fā)煤巖沖擊失穩(wěn)的相似模型實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)驗(yàn)采用中國礦業(yè)大學(xué)(北京)采礦實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

39、幾何相似比100,容重相似比為1.6,時(shí)間相似比為10。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D3所示，模擬工作面分別沿?cái)鄬由媳P和下盤向斷層方向逐步推進(jìn)的回采過程。圖3實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图皯?yīng)力測點(diǎn)布置實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)研究開采活動(dòng)影響下的斷層活化規(guī)律，選定與開采活動(dòng)關(guān)系密切的巖層作為實(shí)驗(yàn)相關(guān)研究對象，根據(jù)實(shí)測和現(xiàn)場地質(zhì)資料確定頂、底板各巖層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。(2)監(jiān)測方法應(yīng)力測量采用電阻應(yīng)變式壓力盒，主要布置在開挖一側(cè)的煤層底板和斷層帶部位。斷層兩側(cè)的壓力盒兩個(gè)為一組，可以確定斷層上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，壓力盒的布置形式如圖4所示。a)斷層帶應(yīng)力測點(diǎn)布置b)斷層應(yīng)力計(jì)算模型圖4斷層帶上應(yīng)力測點(diǎn)布置形式位移場監(jiān)測采用基于工業(yè)相機(jī)搭建的數(shù)字散斑觀測

40、系統(tǒng)，首先在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅砻娌荚O(shè)散斑測點(diǎn)，通過圖像采集器記錄回采過程模型圖像信息，通過后期的圖像處理，得到不同回采階段采場覆巖的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。(3)實(shí)驗(yàn)過程及注意事項(xiàng)在計(jì)算各分層用料總量的基礎(chǔ)上，按照模型中斷層兩盤比例劃分每分層上、下盤的分別用料量，首先鋪設(shè)斷層的下盤，完成后進(jìn)行斷層面的處理，最后鋪設(shè)斷層上盤，模型鋪設(shè)過程中根據(jù)預(yù)先設(shè)定位置埋設(shè)應(yīng)力傳感器。模型實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：材料配比，相似材料的選擇要合適，能達(dá)到斷層滑動(dòng)和煤層沖擊的要求;模型鋪設(shè)要分次攤鋪搗實(shí)，每次攤鋪的厚度要控制在3cm以下；斷層布設(shè)，整個(gè)模型的鋪設(shè)分2次進(jìn)行，先分層制作斷層下盤，整個(gè)模型的下盤做好后，處理斷層面，做到平整光滑，鋪撒細(xì)沙或

41、云母，最后再分層制作斷層上盤；電阻應(yīng)變式壓力盒靈敏度要高，配套的應(yīng)變采集系統(tǒng)要能捕捉到斷層滑動(dòng)瞬間斷層帶和工作面應(yīng)力的變化；實(shí)驗(yàn)正式開始前，首先調(diào)試各監(jiān)測系統(tǒng)，在開采準(zhǔn)備工作一并就緒后，正式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每開采一刀煤層，將模型靜置2分鐘，然后進(jìn)行下一刀的開采，監(jiān)測系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)連續(xù)采集。煤巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)滑動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究(1)實(shí)驗(yàn)裝置及樣品制備采用雙面剪切摩擦實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行煤巖組合結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)機(jī)選用巖石雙軸實(shí)驗(yàn)機(jī)，實(shí)驗(yàn)機(jī)在豎直方向和水平方向具有獨(dú)立油缸和加載機(jī)構(gòu)，能滿足兩個(gè)正交方向的獨(dú)立加載，實(shí)驗(yàn)樣本選用典型沖擊地壓礦井的煤及頂、底板，樣本尺寸及實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示：a)雙軸加載實(shí)驗(yàn)機(jī)b)實(shí)驗(yàn)樣本

42、結(jié)構(gòu)圖5實(shí)驗(yàn)樣本及加載裝置實(shí)驗(yàn)樣品選自典型沖擊地壓礦井忻州窯礦，樣本巖性包括泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、粗砂巖和煤。根據(jù)樣品的單軸試驗(yàn)強(qiáng)度確定加載范圍，初步確定每種樣品的4個(gè)加載等級，每個(gè)應(yīng)力水平進(jìn)行3次相同實(shí)驗(yàn)。(2)數(shù)據(jù)觀測系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)觀測系統(tǒng)示意圖如圖6所示。試樣前表面布設(shè)散斑測點(diǎn)用于滑動(dòng)位移場監(jiān)測，試樣后表面布設(shè)2個(gè)聲發(fā)射探頭，用于收集試樣摩擦滑動(dòng)過程的聲發(fā)射特征參數(shù)，實(shí)驗(yàn)前對系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)時(shí)校準(zhǔn)，保證各監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時(shí)間的嚴(yán)格一致。1試12軸向加載端3剪切加載端4聲發(fā)射探頭5圖像采集相機(jī)6計(jì)算機(jī)7光源圖6實(shí)驗(yàn)加載及位移觀測系統(tǒng)示意圖聲發(fā)射儀選用SWAES全波形多通道聲發(fā)射檢測系統(tǒng)，由傳感器

43、、前置放大器、采集卡、計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)組成。傳感器頻率范圍50400kHz,諧振頻率150kHz,靈敏度峰值-65dB,前置放大器增益40dB,帶寬為10kHz2MHz,采集卡最高采樣頻率為20MHz0（3）實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)前，首先對各巖性樣本進(jìn)行了單軸壓縮實(shí)驗(yàn)，測得其單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)時(shí)采用固定軸向荷載，逐步增大側(cè)向荷載使試樣組合結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)加載步驟：首先施加軸向應(yīng)力，緩慢加載至設(shè)計(jì)值，采用負(fù)荷控制模式，使實(shí)驗(yàn)機(jī)保持軸向應(yīng)力設(shè)計(jì)值不變；然后采用位移控制模式加載剪切應(yīng)力，觀察實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的摩擦滑動(dòng)特征，當(dāng)樣本組合結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞、試樣出現(xiàn)多次失穩(wěn)滑動(dòng)、剪切位移達(dá)到實(shí)驗(yàn)機(jī)加載行程極限等

44、任一條件達(dá)到時(shí)即判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)束。斷層巖石滑移變形的理論模型根據(jù)斷層活化過程的位移錯(cuò)動(dòng)規(guī)律，斷層失穩(wěn)滑動(dòng)過程是由變形積累階段和突然錯(cuò)動(dòng)階段構(gòu)成，變形積累階段的滑動(dòng)曲線如圖7所示，a）為失穩(wěn)滑動(dòng)前的變形曲線，b）為斷層滑動(dòng)變形的簡化模型，斷層的滑動(dòng)變形特征與煤巖材料的蠕變具有相似性，將斷層滑動(dòng)過程分為三個(gè)階段：I為斷層減速滑動(dòng)階段，即不穩(wěn)定滑動(dòng)階段（AB段），II為斷層穩(wěn)態(tài)滑動(dòng)階段，即穩(wěn)定滑動(dòng)階段（BC段）；III為加速滑動(dòng)階段（CE段）。但不能模擬斷層減速滑動(dòng)階廣義開爾文模型可以模擬穩(wěn)定滑動(dòng)的變形特征，段和加速滑動(dòng)階段。1.0a）失穩(wěn)滑動(dòng)前的變形b）滑動(dòng)變形的簡化模型圖7滑動(dòng)變形與時(shí)間的關(guān)系本項(xiàng)目

45、計(jì)劃通過假定巖石加速滑動(dòng)過程中損傷的演化是應(yīng)力水平與時(shí)間的指數(shù)函數(shù)形式，同時(shí)該損傷演化方程可以作為一個(gè)非線性硬化函數(shù)去模擬巖石滑動(dòng)的衰減階段；將非線性硬化函數(shù)引入到廣義Kelvin模型中，同時(shí)在加速滑動(dòng)階段又考慮非線性損傷，使得改進(jìn)后的廣義Kelvin模型模擬巖石滑動(dòng)的全程曲線，對于斷層失穩(wěn)滑動(dòng)特征，在模型中增加一摩擦元件，用它來模擬斷層活化的突然滑動(dòng)現(xiàn)象。斷層活化與煤巖沖擊失穩(wěn)規(guī)律采動(dòng)效應(yīng)的數(shù)值模擬（1）數(shù)值計(jì)算模型將斷層面失穩(wěn)滑動(dòng)的判據(jù)應(yīng)用到數(shù)值計(jì)算中，進(jìn)行工作面過斷層的數(shù)值模擬，研究不同開采方式、不同工作面條件下的斷層應(yīng)力和位移演化規(guī)律，以及開采過程中工作面煤壁的響應(yīng)情況，分析開采引起斷

46、層活化的機(jī)理和斷層活化使得工作面煤巖失穩(wěn)的機(jī)理。彈簧滑塊模型（如圖8所示）物理意義明確，能夠模擬接近實(shí)際的物理摩擦特點(diǎn)，建立斷層的彈簧滑塊模型，在斷層上下盤間設(shè)置斷層弱化帶，并賦予其彈簧滑塊模型屬性。a）彈簧滑塊模型b）數(shù)值計(jì)算模型圖8數(shù)值計(jì)算模型（2）數(shù)值計(jì)算方案結(jié)合物理模擬實(shí)驗(yàn)，建立與之相似的數(shù)值計(jì)算模型，圍繞斷層沖擊地壓的個(gè)基本問題：開采引起斷層活化及斷層活化導(dǎo)致煤巖沖擊失穩(wěn)，開展工作面過斷層前后斷層活化規(guī)律的數(shù)值計(jì)算研究，重點(diǎn)考察以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：（1）斷層帶應(yīng)力規(guī)律，包括斷層帶上的應(yīng)力值、主應(yīng)力方向、正應(yīng)力、剪應(yīng)力、摩擦力、有效應(yīng)力及剩余抗剪強(qiáng)度等應(yīng)力參數(shù)，還包括應(yīng)變能密度等派生參

47、數(shù)，斷層面上的能量分布。（2）斷層帶滑移規(guī)律，包括斷層帶上測點(diǎn)的滑動(dòng)位移，滑動(dòng)速度；（3）工作面超前支承壓力影響范圍、應(yīng)力峰值，煤體彈性能積聚與釋放特征；（4）回采過程中頂板的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括頂板位移量，移動(dòng)速度；（5）工作面煤體向外擴(kuò)張量，向鄰空側(cè)的位移速度。可行性分析研究思路的可行性：針對斷層活化誘發(fā)煤巖沖擊失穩(wěn)機(jī)理以及相應(yīng)的防治手段研究所涉及的核心科學(xué)問題，圍繞采動(dòng)影響下的斷層活化規(guī)律、斷層活化誘發(fā)煤巖沖擊失穩(wěn)機(jī)理、以及煤巖接觸面結(jié)構(gòu)失穩(wěn)判據(jù)等三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題，運(yùn)用煤巖學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)等多學(xué)科及其交叉前沿理論，建立采動(dòng)影響下斷層活化進(jìn)而誘發(fā)煤巖沖擊失穩(wěn)機(jī)理的理論體系，促進(jìn)斷層沖擊地

48、壓機(jī)理研究和防治手段優(yōu)化、減少斷層類動(dòng)力災(zāi)害損失等工程技術(shù)手段的科學(xué)應(yīng)用和技術(shù)完善。項(xiàng)目研究思路清晰，目標(biāo)明確，研究內(nèi)容具體，重點(diǎn)突出，可操作性強(qiáng)。研究方法的可行性：本申請課題采用理論建模、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)研究和工程分析相結(jié)合的研究方法，形成采動(dòng)影響與斷層活化規(guī)律、斷層活化與煤巖沖擊失穩(wěn)之間的作用機(jī)制的相關(guān)研究體系。采用數(shù)字散斑、動(dòng)態(tài)應(yīng)變測試、FLAC二次開發(fā)等先進(jìn)原理和實(shí)驗(yàn)手段，以及多學(xué)科交叉與融合方法，進(jìn)行采動(dòng)影響下斷層活化并誘發(fā)煤巖沖擊失穩(wěn)及相應(yīng)模型構(gòu)建的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，具有可行性。實(shí)驗(yàn)條件的可行性：申請人所在單位擁有煤炭資源與安全開采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北

49、京市巖石混凝土破壞力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，擁有國際一流的研究設(shè)備和手段，為本項(xiàng)目取得突破性進(jìn)展提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。研究基礎(chǔ)的可行性：申請人長期從事煤礦工程災(zāi)害的地質(zhì)構(gòu)造條件、煤巖體力學(xué)特性、致災(zāi)機(jī)理等方面的基礎(chǔ)理論與工程應(yīng)用研究。申請人主持的中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目“褶皺構(gòu)造對沖擊地壓的作用機(jī)制及特征”完成了構(gòu)造條件下煤層開采沖擊失穩(wěn)機(jī)理研究的實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)及基于數(shù)字散斑相關(guān)方法的觀測平臺(tái)的搭建，為本申請課題研究奠定了基礎(chǔ)。研究計(jì)劃及預(yù)期進(jìn)展研究計(jì)劃2013年03月2013年04月：1）進(jìn)一步收集、整理資料，完善并細(xì)化研究方案；2）現(xiàn)場調(diào)研并歸納總結(jié)構(gòu)造條件下的沖擊地壓發(fā)生特征；3）制備實(shí)驗(yàn)樣本，配制實(shí)

50、驗(yàn)材料；4）調(diào)試模型試驗(yàn)臺(tái)，優(yōu)化數(shù)字散斑、動(dòng)態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)；2013年05月2013年07月：1）依托過斷層工作面回采原型并依據(jù)相似理論建立相似材料實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，對工作面沿?cái)鄬由媳P開采過程進(jìn)行模擬；2）觀測斷層活化和工作面煤體沖擊失穩(wěn)的物理過程，獲得采動(dòng)影響下斷層應(yīng)力和滑動(dòng)位移的演化特征以及斷層滑移瞬態(tài)過程中煤體應(yīng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律；3）分析斷層活化機(jī)理和工作面煤巖沖擊失穩(wěn)機(jī)理；2013年08月2013年11月：1）利用雙面剪切實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停\(yùn)用數(shù)字相機(jī)和聲發(fā)射記錄儀搭建聲光監(jiān)測系統(tǒng)，對多種巖性的煤巖組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行摩擦滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)；2）分析煤巖組合樣本失穩(wěn)滑動(dòng)的產(chǎn)生條件、特定條件下的滑動(dòng)類型、位移演化規(guī)律以及滑動(dòng)過程所伴隨的聲發(fā)射特征；3）通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的