作者：李博; 武强; 班文韬富水型断层突水演化规律前兆信息
摘要：断层突水是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,断层既作为导水通道又作为突水水源的强富水型断层突水,具有隐蔽性高,危害性大的特点。为了有效地揭示这一矿井灾害现象,以弘财煤矿为典型案例,建立了流固耦合分析模型和Forchheimer非达西流、N-S紊流非线性渗流模型,利用数值模拟方法再现了开拓巷道富水型断层突水的动态过程,分析了突水灾变演化过程中应力场、位移场和渗流场的耦合演化规律,提炼了有效的突水前兆多元信息特征。研究结果表明:强富水型断层突水是在开挖扰动和断层破碎带内水压共同作用下的结果,在这一过程中,隔水层岩体内多场信息持续变化,整体上可以分为3个阶段,即采掘工作面远离断层时的初始变化阶段,接近断层时的快速变化阶段和突变阶段。突水过程中,地下水沿断层破碎带自上向下涌入巷道,径流途径中压力持续减小,流速总体增大,但在进入突水通道和巷道时,因流向改变而引起流速降低,随后再次增大,最终进入巷道后流速和压力逐渐趋于稳定。在隔水层破断诱发突水前,围岩应力持续增长后发生回跌,围岩位移平缓增长后急剧增大,在接近断层后断层带内水压明显增大,但在濒临突水前出现减小。结果有助于加深对富水性断层突水灾变演化过程的认识,也为突水前兆信息特征的确定提供科学依据。
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