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采动诱发充填断层活化滞后突水机制研究

Study on mechanism of delayed water inrush caused by mining-induced filling fault activation

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构造致灾突水一直是煤矿安全开采的焦点问题,现有研究缺少对于断层带缓冲作用的考虑以及构造内部特征对于构造本身演化影响的考虑,为了解决这一问题,从构造内因入手,基于岩体极限平衡理论对底板隔水层极限水压进行推导,建立了断层影响下采动应力力学模型,获得了采动影响下断层活化力学判据;依据断层活化的力学判据,获得了承压水作用下断层内部裂隙扩展演化形成突水通道的演化特征,初步提出了由于断层充填物的不均匀性导致断层内部受力不均衡导致突水通道的连通滞后进而引发底板滞后突水的观点.利用RFPA2D-FLOW二维数值模拟软件对底板断层活化以及最终形成滞后突水的过程进行了模拟.基于理论分析和数值模拟对采动诱发底板断层活化及滞后突水的特征进行了深入的研究,获得了采动影响下诱发断层活化及滞后突水机制.结果表明:当工作面回采过断层后,当断层附近围岩体应力极限平衡状态被打破,极易促使断层活化诱发底板突水灾害发生,同时由于断层充填物的不均匀性及其缓冲作用使得突水滞后.该突水机制为目前存在断层活化及底板滞后突水事故风险的工作面的水害防治提供了参考.

张鹏、朱学军、孙文斌、杨辉、杨帆

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山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 266590

山东科技大学 能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590

煤炭科学研究总院,北京 100013

煤矿开采 断层活化 断层充填物 底板滞后突水 突水

国家自然科学基金中国博士后科学基金山东省自然科学基金面上项目

519741722020T130386ZR2019MEE004

2022

10.13199/j.cnki.cst.2021-0809

煤炭科学技术
煤炭科学研究总院

煤炭科学技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.095
ISSN：0253-2336
年,卷(期)：2022.50(3)
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