采动岩体损伤与断层冲蚀协同致灾时空演化机制

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 5; pp. 2212 - 2221
• Main Authors: 姚邦华, 李硕, 杜锋, 李振华, 张勃阳, 曹正正, 王戈
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 454000%河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454000%河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000 01.05.2024; 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 454000%煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 454000; 河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454000
• Subjects: water inrush channels; 突水通道; quarried rock mass; erosion; 断层突水; 采动岩体; fault water inrush; 冲蚀作用
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.0394

TD745; 随着我国煤矿开采向深部延伸,断层突水成为威胁煤矿安全生产的重大灾害之一.基于采动诱发断层突水相关研究成果,笔者提出了采动岩体损伤破裂-破碎岩体(断层)冲蚀协同致灾的突水概念模型,推导了 2种介质的渗透性演化方程,系统性构建了工作面采动破坏与断层内部颗粒冲蚀协同致灾力学模型;数值模拟研究了采动岩体变形破坏、断层内颗粒运移以及渗流通道演化特征,系统性阐释了采动诱发断层突水的渗流灾变时空演化机制.研究结果表明:①随着工作面不断推进,底板采动岩体损伤场与断层冲蚀裂隙相连通,形成了含水层—断层—采动裂隙—工作面的渗流路径,并随着冲蚀时间增加,最终发展成为数条优势导水通道,造成工作面涌水量的急剧增大并发生滞后突水.②随着渗流时间增加,断层内部涌水量、裂隙开度均表现为缓变—突增—稳定 3个阶段,冲蚀颗粒体积分数则呈现先增大后减小的变化趋势.③在研究矿区地质条件下,为预防发生断层突水,可采取超前注浆或留设防水煤柱等方法,超前注浆时间应在底板裂隙带连通断层之前,若不采取注浆措施则合理防水煤柱的留设宽度不应低于20 m.