隐伏小断层底板采动突水机理及数值模拟分析

"含隐伏小断层底板采动突水机理数值模拟研究" 本文主要探讨了在含隐伏小断层的煤层底板开采过程中，如何理解和预测可能出现的底板突水现象，以及其背后的机理。研究通过使用RFPA2D-Flow软件进行数值模拟，对底板岩层破坏、突水通道形成以及渗流场变化进行了深入分析。 首先，隐伏小断层的存在对底板稳定性具有显著影响。在开采过程中，底板岩层会受到采动压力的影响，导致裂隙产生和扩展。这些裂隙可能与隐伏小断层相互作用，进而活化小断层，形成潜在的突水通道。这一过程可以分为两个主要阶段：一是隐伏小断层的活化，二是活化裂隙区域的扩展。在第一阶段，开采活动使得小断层承受的压力减轻，可能导致其活动性增强；第二阶段，活化的断层会引发周围岩层进一步裂隙化，扩大了渗流通道。 研究表明，底板不同位置的隐伏小断层对突水的敏感度不同。靠近采空区的隐伏小断层更易于因卸压而活化，形成突水通道。这是因为采空区的卸压作用会加剧底板的应力分布不均，使得小断层更容易被触发。随着采空区的扩大和深度增加，其卸压效果增强，从而增加了隐伏小断层突水的可能性。 此外，模拟还揭示了渗流场在底板突水过程中的重要角色。底板岩层的裂隙发育和扩展会导致地下水的运移路径发生改变，当这些路径与活化的隐伏小断层相结合时，就可能形成有效的突水通道。因此，对渗流场的控制和监测是预防底板突水的关键措施之一。 该研究通过数值模拟技术深入解析了含隐伏小断层底板在开采过程中的动态变化，强调了底板破坏、隐伏小断层活化及渗流场的相互作用在底板突水机理中的关键地位。这些发现对于制定合理的开采策略，防止煤矿开采过程中的底板突水事故具有重要的指导意义。