煤田地质与勘探

作者：赵德康, 韩冰, 曾一凡, 冯国瑞, 席永红, 常波峰, 李政昊, 王鹏威, 王立三,

关键词：底板水害, 裂隙岩体, 渗流失稳, 断层突水, 流固耦合, 潞安高河煤矿,

背景断层构造是煤矿底板突水的重要通道之一，对矿井安全生产构成严重威胁，深入研究渗流–应力耦合下断层带裂隙岩体渗透特性演化规律对煤矿底板断层突水防治具有重要意义。方法以山西潞安高河煤矿为工程背景，首先分析断层带裂隙岩体的微观物理性质及孔裂隙结构特征；然后通过三轴渗流实验研究重复加卸载条件下断层带裂隙岩体渗透性演化规律，建立渗透系数与围压的定量耦合关系；最后以高河煤矿Fw159断层为研究对象，结合力学模型分析，建立断层突水数值模型，分析底板断层带突水通道形成演化规律。结果和结论断层带裂隙岩体孔裂隙结构复杂、边缘粗糙、呈不定向发育的微观特征对岩体的渗透性能具有控制作用；渗透系数与围压之间存在负指数关系，渗透压变化对底板破碎带位移及导水通道形成具有显著影响；开采过程中应力扰动先于位移效应发生，且在应力达到峰值后，位移效应逐渐显现，当孔隙水压达到3 MPa时，承压水在断层底部聚集，沿断层破碎带向上导升，直至失稳破坏。研究成果阐明了断层带裂隙岩体渗透特性与煤矿底板断层突水之间的内在联系，为煤矿底板突水防治与矿井安全开采提供了理论依据。

来源：2025年第7期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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