韓科明,于秋鴿,張華興,李鳳明

(1.煤炭科學(xué)研究總院 開(kāi)采研究分院，北京 100013; 2.天地科技股份有限公司 開(kāi)采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013)

斷層是礦山開(kāi)采活動(dòng)中經(jīng)常遇到的地質(zhì)構(gòu)造之一，斷層的存在破壞了巖層的連續(xù)性和完整性，一直以來(lái)都是影響煤礦安全開(kāi)采的重要因素，比如沖擊礦壓、礦井突水、地表臺(tái)階式下沉等很多礦井災(zāi)害都是因?yàn)殚_(kāi)采造成斷層活化導(dǎo)致的[1-3]。針對(duì)斷層活化機(jī)理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者作了大量工作并取得豐富研究成果。戴華陽(yáng)利用數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)斷層作為巖體內(nèi)部弱面存在，對(duì)力和能量的傳遞具有阻斷作用從而導(dǎo)致地表非連續(xù)變形的發(fā)生[4];于秋鴿等根據(jù)空間守恒分析了斷層對(duì)開(kāi)采空間傳遞的作用得到斷層對(duì)開(kāi)采空間傳遞具有增大效應(yīng)，增大的下沉空間為斷層面離層空間并利用數(shù)值模擬分析研究了斷層面采動(dòng)應(yīng)力變化特征及斷層原生水的存在對(duì)斷層活化所起作用[5-7];毛德兵和陳法兵認(rèn)為斷層活化是一個(gè)能量逐漸累積進(jìn)而釋放、分散的過(guò)程，并采用微震監(jiān)測(cè)研究了斷層延展長(zhǎng)度、斷層落差等與活化時(shí)釋放能量大小之間的關(guān)系，得到斷層活化具有周期性[8];潘一山等通過(guò)建立開(kāi)采盤(pán)巖體的黏滑失穩(wěn)模型分析了工作面開(kāi)采過(guò)程中由于斷層活化而發(fā)生沖擊地壓的間歇性[9];于廣明等利用分形理論研究了斷層活化過(guò)程發(fā)現(xiàn)斷層活化是一個(gè)蠕滑過(guò)程，當(dāng)蠕滑是穩(wěn)定的為慢速活化，當(dāng)蠕滑是不穩(wěn)定的為突發(fā)性活化[10];CROOK等通過(guò)在斷層區(qū)域安裝測(cè)斜儀和氣壓計(jì)發(fā)現(xiàn)孔隙水壓力對(duì)斷層活化具有促進(jìn)作用，斷層活化具有突然性，而不是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程[11];姜耀東等利用數(shù)值模擬研究了工作面從上盤(pán)和下盤(pán)向斷層推進(jìn)過(guò)程中斷層上下盤(pán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)工作面距離斷層越近，斷層越易于“活化”，下盤(pán)開(kāi)采比上盤(pán)開(kāi)采斷層更容易活化[12];康紅普等根據(jù)山西晉城寺河礦的地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)大型斷層會(huì)引起最大水平主應(yīng)力方向的扭轉(zhuǎn)[13];李振雷、王珂等認(rèn)為在煤層開(kāi)采過(guò)程中，斷層受到采動(dòng)的影響，斷層的穩(wěn)定狀態(tài)遭到破壞，斷層面正應(yīng)力和剪應(yīng)力的變化是斷層發(fā)生滑移失穩(wěn)的主要影響因素[14-15]。通過(guò)對(duì)上述文獻(xiàn)分析可知斷層活化具有周期性和突變性，而關(guān)鍵層斷裂也具有相同特點(diǎn)，關(guān)鍵層的周期性斷裂與斷層活化之間是否存在某種關(guān)系尚未可知，筆者根據(jù)關(guān)鍵層理論建立了上下盤(pán)開(kāi)采斷層活化力學(xué)判據(jù)并對(duì)比分析了上下盤(pán)開(kāi)采斷層活化難易程度。

1 上下盤(pán)開(kāi)采斷層滑移失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)的建立

1.1 上盤(pán)開(kāi)采斷層滑移失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)的建立

當(dāng)工作面上覆巖層中含有關(guān)鍵層時(shí)，關(guān)鍵層對(duì)上覆巖層運(yùn)動(dòng)起控制作用，關(guān)鍵層上方巖層的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于關(guān)鍵層的周期性斷裂。斷層作為弱面存在，切斷了關(guān)鍵層與前方巖體之間的力學(xué)聯(lián)系，改變了關(guān)鍵層的力學(xué)狀態(tài)，上盤(pán)開(kāi)采關(guān)鍵層周期性斷裂形成的“砌體梁”結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 上盤(pán)開(kāi)采關(guān)鍵層運(yùn)動(dòng)狀態(tài)Fig.1 Movement of key strata when mining on hanging-wall

將FN，T沿?cái)鄬用孢M(jìn)行合成可知

(1)

式中，F(xiàn)N為斷層面對(duì)A塊的自撐力，kN;T為斷層面對(duì)A的水平擠壓力，kN;θ為斷層傾角,(°);Fx，F(xiàn)y為斷層面處x，y方向的合力，N。

由斷層在關(guān)鍵層處不發(fā)生滑移的條件Fxtanφ≥Fy可知

(2)

其中，φ為斷層帶巖體內(nèi)摩擦角，(°)。由式(1)可知Fx>0恒成立，也就說(shuō)關(guān)鍵層與斷層面接觸處不會(huì)因開(kāi)采發(fā)生離層;關(guān)鍵層在斷層面處向上滑移還是向下滑移取決于水平擠壓力T的大小。

取關(guān)鍵層巖體寬度為1，對(duì)關(guān)鍵層巖體A受力分析可知

(3)

式中，γ為工作面上覆巖層平均容重，kN/m3;h為關(guān)鍵層上方巖層厚度，m;H為關(guān)鍵層厚度，m;h1為關(guān)鍵層下部軟弱巖層厚度，m;V為關(guān)鍵層與煤層之間巖層的體積，m3;L1為斷層煤柱極限平衡區(qū)寬度，m;L2為斷層煤柱彈性區(qū)寬度，m;L3為原巖應(yīng)力區(qū)到斷層距離，m;Ψ為關(guān)鍵層下部巖體跨落角，(°);R為關(guān)鍵塊B對(duì)A的剪切力，kN;F為關(guān)鍵層下部巖體對(duì)關(guān)鍵層的支撐力，kN;F1(x)為工作面超前支承壓力，kN；F2(x)為原巖應(yīng)力區(qū)煤層頂板壓力，kN。

工作面超前支承壓力F1(x)、原巖應(yīng)力區(qū)煤層頂板壓力F2(x)[16]滿(mǎn)足:

(4)

式中，M為煤層厚度，m;f為煤層與頂板之間摩擦因數(shù)，一般為0.01～0.03;φ1為煤體內(nèi)摩擦角，(°);K為工作面超前支承壓力集中系數(shù);τ0為煤體極限抗剪強(qiáng)度，kPa;β為煤層側(cè)壓系數(shù)，一般為0.8～1.5。

根據(jù)文獻(xiàn)[17]可知

(5)

其中，l為關(guān)鍵層斷裂形成“關(guān)鍵塊”平均長(zhǎng)度，m;θ1為關(guān)鍵塊A的轉(zhuǎn)角，(°)。關(guān)鍵塊的轉(zhuǎn)角θ1滿(mǎn)足:

(6)

聯(lián)立式(3)～(6)并代入式(2)可知關(guān)鍵層在斷層處不滑移需滿(mǎn)足條件為

(h1cotθ+L1+L2+L3+h2cotψ)+0.5γh1(h1cotθ+

2L1+2L2+2L3+h2cotψ)-γ(h+H+h1)L3-

(7)

1.2 下盤(pán)開(kāi)采斷層滑移失穩(wěn)力學(xué)判據(jù)的建立

下盤(pán)開(kāi)采時(shí)，關(guān)鍵層周期性斷裂形成的“砌體梁”結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 下盤(pán)開(kāi)采關(guān)鍵層運(yùn)動(dòng)狀態(tài)Fig.2 Movement of key strata when mining on foot-wall

將FN，T沿?cái)鄬用孢M(jìn)行合成可知

(8)

由斷層在關(guān)鍵層處不發(fā)生滑移的條件Fxtanφ≥Fy可知

(9)

由式(8)可知Fy>0恒成立，也就說(shuō)關(guān)鍵層與斷層面接觸處不會(huì)發(fā)生向上滑移。對(duì)關(guān)鍵塊A受力分析可知

(10)

聯(lián)立式(4)～(6)，(10)并代入式(9)可得斷層發(fā)生活化條件為

h1cotθ-Hcotθ+L2+L1+Hcotψ)+0.5γh1×

(2L3-h1cotθ-Hcotθ+2L2+2L1+Hcotψ)-

γhl[M-h1(kρ-1)]<-cot(θ+φ)

(11)

根據(jù)文獻(xiàn)[18]可知φ一般取38°～45°，通過(guò)對(duì)比式(7)，(11)可知，下盤(pán)開(kāi)采斷層更容易活化。

同時(shí)，當(dāng)Fx≤0時(shí)，關(guān)鍵層將在斷層面處產(chǎn)生離層，關(guān)鍵層及其上覆巖層重量將轉(zhuǎn)移到煤柱導(dǎo)致煤柱壓縮而斷層活化。因此關(guān)鍵層在斷層處不發(fā)生活化還應(yīng)滿(mǎn)足

(12)

1.3 關(guān)鍵層上部巖層在斷層面處滑移力學(xué)模型

由于關(guān)鍵層對(duì)其上覆巖層運(yùn)動(dòng)狀態(tài)起控制作用，當(dāng)關(guān)鍵層處發(fā)生活化時(shí)，一定會(huì)導(dǎo)致整個(gè)斷層發(fā)生活化;當(dāng)關(guān)鍵層處斷層不活化時(shí)，隨工作面推進(jìn)，關(guān)鍵層周期性斷裂，引起關(guān)鍵層上覆巖層在斷層面處正應(yīng)力和剪應(yīng)力發(fā)生改變，斷層是否活化取決于斷層面的正應(yīng)力和剪應(yīng)力的大小。

由于斷層面應(yīng)力變化是斷層開(kāi)采盤(pán)應(yīng)力變化導(dǎo)致的，在開(kāi)采盤(pán)靠近斷層面位置巖體中以斷層面線(xiàn)為對(duì)角線(xiàn)取一微元體，如圖3所示。

圖3 微元體示意Fig.3 Diagram of micro-units

對(duì)于微元體，其內(nèi)部存在一軟弱面時(shí)，軟弱面正應(yīng)力σ和切應(yīng)力τ可按下式求取[19]。

(13)

式中，σh，σv為微元體受到的水平和垂直應(yīng)力，MPa。

當(dāng)關(guān)鍵層上部巖層斷層面正應(yīng)力和剪應(yīng)力滿(mǎn)足:

τ≤σtanφ+c

(14)

關(guān)鍵層上部巖層在斷層面處才不會(huì)發(fā)生活化。因此得到上盤(pán)開(kāi)采斷層不發(fā)生活化需滿(mǎn)足式(7)，(14)同時(shí)成立;下盤(pán)開(kāi)采斷層不發(fā)生活化需滿(mǎn)足式(11)，(12)，(14)同時(shí)成立，下盤(pán)開(kāi)采比上盤(pán)開(kāi)采斷層更容易活化。

由于上述公式中的巖石力學(xué)參數(shù)選取困難，本文通過(guò)對(duì)比上下盤(pán)開(kāi)采過(guò)程中斷層帶巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力的比值以及斷層露頭處臺(tái)階下沉大小，利用數(shù)值模擬和相似模擬研究上下盤(pán)開(kāi)采斷層活化的難易程度。

2 上下盤(pán)開(kāi)采斷層活化難易程度數(shù)值模擬分析

本文建立數(shù)值模型根據(jù)峰峰礦區(qū)某礦地質(zhì)采礦條件而建，工作面走向長(zhǎng)度600 m，傾斜長(zhǎng)度100 m，煤層平均厚度5 m，平均埋深770 m，煤層傾角0°，松散層厚度20 m。在工作面西北部揭露正斷層，斷層落差15 m，傾角70°，斷層帶寬度5.6 m。斷層走向近似與工作面傾向平行，留設(shè)保護(hù)煤柱50 m，工作面近似垂直于斷層走向推進(jìn)。斷層與工作面的相對(duì)位置關(guān)系如圖4所示。

圖4 斷層與工作面相對(duì)位置關(guān)系Fig.4 Relative position between fault and working face

根據(jù)工作面附近鉆孔資料，工作面上覆巖層及實(shí)測(cè)巖性參數(shù)見(jiàn)表1。

建立上盤(pán)開(kāi)采數(shù)值為1 729，863，300 m，下盤(pán)開(kāi)采數(shù)值模型為1 490，863，300 m。模型除了上邊界外全部采用固定約束，由于斷層帶巖體多為砂礫巖、角礫巖等粒狀巖石再膠結(jié)而成，斷層帶巖體破壞準(zhǔn)則選擇應(yīng)變軟化準(zhǔn)則，其余層狀巖體破壞選擇Mohr-coulomb準(zhǔn)則[20]。建立數(shù)值模型如圖5所示。

在工作面逐漸靠近斷層時(shí)，利用FLAC3D內(nèi)置FISH語(yǔ)言進(jìn)行編程得到上盤(pán)開(kāi)采工作面推進(jìn)60，120，180，240，300，360，420，480，540，600 m時(shí)距煤層底板755.32 m(斷層露頭處)垂直高度處的斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力如圖6所示;上盤(pán)開(kāi)采工作面推進(jìn)60，120，180，240，300，360，420，480，540，600 m時(shí)距煤層底板241.5 m垂直高度處的斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力如圖7所示。

由圖6，7可知:對(duì)于上盤(pán)開(kāi)采，隨著工作面推進(jìn)，斷層露頭處正應(yīng)力逐漸減小，剪應(yīng)力逐漸增大，距煤層底板241.5 m垂直高度處的斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力都逐漸增大;當(dāng)工作面推進(jìn)長(zhǎng)度較小時(shí)，斷層露頭處的剪應(yīng)力和正應(yīng)力比值變化較大而距煤層底板241.5 m處斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力比值變化較小，斷層露頭處超前深部斷層帶巖體發(fā)生變化，這也說(shuō)明斷層露頭處斷層帶巖體超前深部斷層帶巖體發(fā)生活化;當(dāng)工作面推進(jìn)長(zhǎng)度較大時(shí)，斷層露頭處斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力比值增速較慢而深部斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力比值增速較大，說(shuō)明斷層露頭處斷層帶巖體已經(jīng)處于活化狀態(tài)，斷層帶巖體產(chǎn)生裂隙，應(yīng)力逐漸松弛，而深部斷層帶巖體正在為活化蓄能。

表1 工作面上覆巖層及其巖性其參數(shù)
Table 1 Parameter of the overburden strata above working face

巖性厚度/m內(nèi)摩擦角/(°)剪切模量/GPa體積模量/GPa黏聚力/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa松散層20.00150.003 80.008 30.300.002粉砂巖250.00434.304.586.822.35砂質(zhì)泥巖200.00423.503.561.702.00泥巖150.00436.618.8911.234.53粉砂巖100.00434.304.586.822.35中粒砂巖50.00440.860.812.601.20煤層5.32200.130.260.700.90底板細(xì)砂巖88.00396.558.397.591.90斷層帶5.60150.003 80.008 30.300.002

圖5 上、下盤(pán)開(kāi)采數(shù)值模型建立Fig.5 Building of simulation models when mining on hanging-wall and foot-wall

圖6 上盤(pán)開(kāi)采距煤層底板755.32 m垂直高度處的斷層帶巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力Fig.6 Shear and form stress of fault zone at 755.32 m vertical height from coal floor when mining on hanging-wall

圖7 上盤(pán)開(kāi)采距煤層底板241.5 m垂直高度處的斷層帶巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力Fig.7 Shear and form stress of fault zone at 241.5 m vertical height from coal floor when mining on hanging-wall

同理可得到下盤(pán)開(kāi)采工作面推進(jìn)60，120，180，240，300，360，420，480，540，600 m時(shí)模型單元斷層露頭處斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力及其比值如圖8所示;距煤層底板241.5 m處斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力及其比值如圖9所示。

圖8 下盤(pán)開(kāi)采距煤層底板755.32 m垂直高度處的斷層帶 巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力Fig.8 Shear and form stress of fault zone at 755.32 m vertical height from coal floor when mining on foot-wall

圖9 下盤(pán)開(kāi)采距煤層底板241.5 m垂直高度處的斷層帶 巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力Fig.9 Shear and form stress of fault zone at 241.5 m vertical height from coal floor when mining on foot-wall

由圖8，9可知:對(duì)于下盤(pán)開(kāi)采，隨著工作面推進(jìn)，斷層露頭處的斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力逐漸增加，但其比值逐漸降低;隨著工作面推進(jìn)，埋藏深度較大的斷層帶巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力逐漸減小，剪應(yīng)力與正應(yīng)力的比值先逐漸增加然后迅速降低，之所以出現(xiàn)這種情況是因?yàn)楣ぷ髅娉醪介_(kāi)采階段，斷層露頭處斷層帶巖體即活化導(dǎo)致斷層帶上部巖體優(yōu)先產(chǎn)生裂隙，斷層帶巖體應(yīng)力松弛，斷層露頭處的剪應(yīng)力和正應(yīng)力比值隨工作面開(kāi)采逐漸降低，而對(duì)于埋深較大的斷層帶巖體而言，在開(kāi)采初步階段，開(kāi)采沉陷影響范圍尚未波及到此處巖體，當(dāng)工作面推進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)到一定程度后，開(kāi)采沉陷范圍波及此處巖體導(dǎo)致此處斷層帶巖體亦產(chǎn)生裂隙，斷層活化，斷層帶巖體應(yīng)力松弛。由此可見(jiàn)，在開(kāi)采沉陷中，斷層活化是從斷層露頭處優(yōu)先開(kāi)始的。同時(shí)，當(dāng)工作面推進(jìn)距離較小時(shí)，斷層露頭處斷層帶巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力的比值大于埋藏較深的斷層帶巖體，也說(shuō)明斷層露頭處斷層帶巖體優(yōu)先活化。通過(guò)對(duì)比上下盤(pán)開(kāi)采相同位置處的斷層帶巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力及其比值發(fā)現(xiàn)當(dāng)工作面推進(jìn)相同長(zhǎng)度時(shí)，下盤(pán)開(kāi)采斷層帶巖體剪應(yīng)力更大，正應(yīng)力更小，剪應(yīng)力與正應(yīng)力的比值更大，下盤(pán)開(kāi)采斷層更容易活化。

3 上下盤(pán)開(kāi)采斷層活化難易程度相似模擬分析

為了進(jìn)一步研究上下盤(pán)開(kāi)采工作面逐漸靠近斷層時(shí)，斷層活化難易程度，根據(jù)上文中峰峰礦區(qū)某礦地質(zhì)采礦條件建立兩組相似模型，分別為上盤(pán)開(kāi)采和下盤(pán)開(kāi)采。由于該礦煤層平均埋深為775 m，考慮到相似模型穩(wěn)定性及實(shí)驗(yàn)效果，保持上覆巖層層位關(guān)系不變，對(duì)上覆巖層實(shí)際厚度同比例縮小，調(diào)整后的上覆巖層實(shí)際厚度為268 m。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)條件，確定模型幾何相似常數(shù)αL=200∶1，容重相似常數(shù)αγ=1.6，強(qiáng)度相似常數(shù)ασ=320。本實(shí)驗(yàn)采用中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)巖層移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室制作的相似材料配比表[21]，以砂子、云母粉為骨料，石膏、碳酸鈣為膠結(jié)物，大云母片為分層材料，硼砂為緩凝劑，根據(jù)煤巖體實(shí)際強(qiáng)度值及模型幾何相似常數(shù)、容重相似常數(shù)、強(qiáng)度相似常數(shù)得到相似模型上覆巖層巖性參數(shù)及配比見(jiàn)表2。

鋪設(shè)完成后的兩組相似模型如圖10所示。

為了監(jiān)測(cè)工作面逐漸靠近斷層時(shí)，上覆巖層移動(dòng)變形規(guī)律，在模型表面水平方向和垂直方向上每隔10 cm布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，工作面推進(jìn)完成后的地表下沉曲線(xiàn)如圖11所示。

表2 上下盤(pán)開(kāi)采相似模型上覆巖層巖性及配比
Table 2 Overburden lithology and ratio of similar model when mining on hanging-wall and foot-wall

巖性厚度/m實(shí)際模型密度/(kg·m-3)實(shí)際模型抗壓強(qiáng)度/MPa實(shí)際模型配比(細(xì)砂∶云母粉∶膠結(jié)物)松散層8.00.0401 8001 125.0010.00.0394∶4∶2(3∶7)粉砂巖76.00.3802 6121 632.5081.30.2588∶4∶8(5∶5)砂質(zhì)泥巖74.00.3702 3501 468.7567.50.2189∶5∶6(5∶5)泥巖56.00.2802 5381 586.2536.00.1192∶3∶5(3∶7)粉砂巖36.00.1802 6121 632.5081.30.2588∶4∶8(5∶5)中粒砂巖18.00.0902 5701 606.2559.00.1888∶4∶8(3∶7)煤層5.00.0251 400875.0029.30.0994∶3∶3(7∶3)斷層帶5.60.0281 8001 125.0010.00.0394∶4∶2(3∶7)

圖10 上、下盤(pán)開(kāi)采相似模型Fig.10 Two sets of similar models

圖11 上、下盤(pán)開(kāi)采地表下沉曲線(xiàn)Fig.11 Surface subsidence curves of mining on hanging-wall and foot-wall

由圖11可知:上盤(pán)開(kāi)采斷層露頭處地表未產(chǎn)生明顯臺(tái)階下沉，下盤(pán)開(kāi)采斷層露頭處地表產(chǎn)生明顯臺(tái)階下沉，下盤(pán)開(kāi)采較上盤(pán)開(kāi)采斷層更容易活化。

上、下盤(pán)開(kāi)采過(guò)程中，當(dāng)工作面推進(jìn)到一定程度后，斷層露頭處首先產(chǎn)生裂隙，隨工作面推進(jìn)，裂隙逐漸擴(kuò)大，上盤(pán)開(kāi)采斷層露頭處僅產(chǎn)生裂隙未形成臺(tái)階下沉，而下盤(pán)開(kāi)采斷層露頭處地表形成明顯臺(tái)階下沉。工作面推進(jìn)結(jié)束后，斷層露頭處地表裂隙發(fā)育情況如圖12所示，由圖12也可以看出下盤(pán)開(kāi)采斷層更容易活化。

圖12 上、下盤(pán)開(kāi)采結(jié)束后斷層露頭處裂隙發(fā)育情況Fig.12 Fracture development of fault outcrop after mining

4 結(jié) 論

(1)根據(jù)關(guān)鍵層理論建立了上、下盤(pán)開(kāi)采斷層活化力學(xué)模型并推導(dǎo)了斷層活化失穩(wěn)判據(jù)，分析表明:下盤(pán)開(kāi)采斷層保持穩(wěn)定的條件更加苛刻，下盤(pán)開(kāi)采斷層更容易活化。

(2)上盤(pán)開(kāi)采隨著工作面推進(jìn)，淺部斷層帶巖體正應(yīng)力逐漸減小，剪應(yīng)力逐漸增大，深部斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力都逐漸增大;下盤(pán)開(kāi)采隨著工作面推進(jìn)，淺部斷層帶巖體剪應(yīng)力和正應(yīng)力逐漸增加，深部斷層帶巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力逐漸減小;淺部斷層帶巖體優(yōu)先發(fā)生活化。

(3)當(dāng)上下盤(pán)開(kāi)采地質(zhì)采礦條件完全一致時(shí)，下盤(pán)開(kāi)采斷層帶巖體剪應(yīng)力與正應(yīng)力的比值大于上盤(pán)開(kāi)采，下盤(pán)開(kāi)采斷層活化后更易在斷層露頭處地表產(chǎn)生臺(tái)階下沉，下盤(pán)開(kāi)采斷層更容易活化。