煤田地质与勘探

作者：张文泉, 邵建立, 史俊伟, 李梁宁,

关键词：底板突水, 隐伏断裂, 力学机制, 突水判据,

背景煤层底板隐伏断裂具有分布随机性、隐蔽性等特点，突水致灾能力强且防范难度大。目的和方法为研究煤层采动影响下底板隐伏断裂突水灾变机制，采用理论分析方法，建立渗透水压力条件下隐伏断裂的起裂力学模型与翼裂纹扩展模型，分析底板隐伏断裂最大扩展高度及扩展后隔水层的安全厚度，提出突水判据并与数值模拟、现场资料验证。结果和结论结果表明：(1)分析张开型与闭合型隐伏断裂的起裂条件，获得其起裂角θ0、起裂应力σci和临界水压力pⅠc，并构建考虑渗透水压力条件下的隐伏断裂翼裂纹扩展模型。(2)将开采条件带入得到底板隐伏断裂最大扩展高度lmax，根据隐伏断裂扩展后顶端与底板破坏带之间的距离及有效隔水层的安全厚度，提出煤层采动底板隐伏断裂扩展突水判据。(3)现场案例分析底板隐伏断裂的扩展显著降低了隔水层厚度，梧桐庄矿182602工作面应用判据计算隐伏断裂最大扩展高度12.4 m，与数值模拟损伤高度11.5 m基本一致，剩余有效隔水层不足所需的安全厚度，存在突水危险，经现场治理后实现安全回采。判据经新安煤矿13151工作面底板突水事故进一步验证。研究成果可为煤层底板隐伏断裂扩展突水灾害机理和预防提供理论依据和应用价值。

来源：2025年第10期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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