煤田地质与勘探

作者：李智, 董书宁, 石志远, 童仁剑,

关键词：TBM掘进, 深埋断层破碎带, 位移, 塑性区, 渗透系数, 涌水量, 突水灾变规律, 注浆加固,

目的TBM穿越深埋富水断层破碎带时常面临极高突水风险，严重制约工程安全与效率。方法为揭示巷道过断层的突水灾变演化规律，提出超前防控技术，控制突水风险，以华北型煤田某煤矿大巷掘进穿越深埋断层破碎带为背景，考虑围岩应力−损伤−渗流耦合作用，通过FLAC3D软件建立TBM穿越深埋断层破碎带三维数值模型，模拟分析TBM临近深埋断层过程中围岩位移、塑性区、渗透系数及涌水量的时空演化特征及规律。基于灾变机制，提出一套以超前分段注浆为核心的综合加固方案。结果和结论 (1) TBM临近断层时，掘进面后方围岩位移与塑性区呈现显著的3阶段空间分异规律；而前方围岩位移及塑性区破坏深度呈指数增长，同时其渗透系数因损伤加剧而激增约106倍，形成贯通性导水裂隙网络，最终诱发围岩整体失稳与突水灾害。(2) TBM围岩涌水量随水力梯度升高呈指数递增，突水临界距离为3.0 m，此时瞬时涌水量达956.1 m3/h。(3)对深埋断层破碎带影响区范围内围岩实施“地面定向钻孔+超前分段注浆”加固后，位移、涌水量和渗透系数变化均得到了有效的控制，确保了施工安全。研究成果不仅可为TBM安全掘进提供科学决策依据，同时对增强TBM装备在复杂水文地质条件下的环境适应性、完善突水灾害动态预警体系及防控技术具有重要工程价值。

来源：2026年第2期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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