小倾角正断层对煤层突水风险的数值模拟研究

该研究论文深入探讨了不同倾角的正断层在煤炭开采过程中的作用，特别是在诱发煤层底板突水方面的影响力。利用FLAC3D数值模拟软件，研究人员模拟了不同倾角的断层在采动压力下的行为，揭示了断层构造如何影响煤层底板形成突水通道的过程，以及倾角大小如何影响断层活化和突水风险。 小角度的正断层相较于大角度的断层更易引发突水问题，这是因为小倾角的断层可能在较小的应力下就能激活，导致水分更容易通过裂隙和塑性区渗透到煤层下方。这提示我们在实际的煤矿安全设计中，对于小倾角的断层应预留更宽的防水煤柱，以防止水源的突然涌入，保障矿井的安全运行。 FLAC3D作为一种强大的数值模拟工具，在本研究中发挥了关键作用，它能精确模拟复杂地质条件下断层的行为，帮助科学家们理解断层活动的动态过程。论文指出，对断层倾角、断层活化、底板突水、裂隙和塑性区的深入理解，对于优化防水煤柱的设计、提升煤炭开采效率以及预防和控制矿井突水事故具有重要意义。 此外，研究还强调了断层防水煤柱设置的重要性，不仅要确保煤柱的承载能力，还要防止在开采过程中因应力变化导致断层的活化。这一发现对于深部矿井开采中的灾害防控策略制定具有直接指导价值，因为随着开采深度增加，断层活动引发的灾害风险也随之增大。 这项研究通过对不同倾角断层影响的数值模拟，为煤矿行业的安全设计提供了科学依据，有助于降低突水事故的发生概率，保障矿工的生命安全，同时也有利于提高资源开采的经济效益。