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华北型煤田主要受到底板奥灰水突出影响,特别是在大采深高水压条件下,断层引发的底板滞后突水事故严重制约着煤矿安全生产。为了更好地解决华北型煤层底板滞后突水这一关键问题,本文以河北邢东煤矿采深大于1000m、底板承受奥灰水压大于11MPa的2228工作面断层滞后突水事故为背景,采用理论分析、数值模拟等方法,研究了大采深高水压矿井底板断层滞后突水机理,并将其进行了工程应用。论文取得以下研究成果:(1)基于邢东煤矿地质及水文地质条件,对2228工作面开拓与回采阶段涉及的断层性质进行了研究,根据断层产状及矿井开采情况分析邢东煤矿2228工作面底板突水原因,指出底板滞后突水是由非导水断层活化引发的,确定了大采深高水压矿井底板断层滞后突水为研究对象。(2)建立了大采深高水压条件下的底板断层滞后突水力学模型,借助断裂力学中的应力强度因子理论,推导出断层活化的极限水压公式;利用疲劳裂缝扩展的剩余寿命估算研究了底板断层滞后突水时间,推导出断层裂纹扩展至工作面所需循环次数的表达式;根据2228工作面实际突水情况,验证了循环次数的表达式;采用MATLAB软件对断层活化极限水压公式的影响因素进行了数值分析,得出极限水压与最大主应力、断层倾角及断层落差的相对变化关系。(3)基于FLAC3D数值模拟软件,依据流固耦合模型理论,模拟了在大采深高水压条件下煤层工作面回采阶段断层活化、底板破坏及断层裂纹扩展渗流特征,分析了含水层水压、断层倾角、断层落差及开挖步距对矿井底板断层滞后突水有着不同程度的影响作用。通过数值模拟结果得出:在高水压条件下,含水层中的水进入矿压破坏带时间缩短,突水通道宽度增大,突水水量增加;随着断层倾角增大,断层更易与矿压破坏带沟通,高压水以活化断层为突水通道更快地涌向矿压破坏带;断层不同落差情况下,断层开始活化的时间不同,断层落差越大,断层活化起始时间越早,活化后的断层通道与矿压破坏带沟通更快,底板突水滞后时间缩短;开挖步距较大时,对煤层工作面底板破坏影响程度较大,并且断层活化也越快。(4)将大采深高水压矿井底板断层滞后突水机理应用于邢东矿2229工作面底板断层探查治理工程,制定了采前对非导水断层进行预注浆、采后限期内对活化断层进行补充注浆的分阶段治理方案;通过两个阶段注浆工程的实施,切断奥灰水补给通道;注浆改造后的断层导水性检测结果表明,消减了在非导水断层及附近的应力集中,提高了2#煤层底板隔水层完整性与阻水能力,有效隔绝奥灰水进入到工作面及采空区导水通道,确保了矿井在大采深高水压条件下的安全开采,为邢东煤矿带来了较大的经济和社会效益。