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伴随蓿煤矿的开采深度以及开采强度的不越来越大,采煤工作面顶、底板所受到的威胁越来越严重,突水的种类也变得越来越复杂。很多的统计数据显示,矿井突水事故有很大一部分和断层构造有关系的,而断层是在开采过程中出现的较为普遍的地质构造。因此,对煤矿工作面的富水性探测以及断层突水的预测的研究具有非常重要的意义。 本论文运用理论分析、数值模拟和物理探测技术相结合的方法对工作面的断层的应力、破坏以及渗流特征进行了深入的研究,尤其是在开采工作面断层受到了开挖扰动的影响以后活化的过程进行了详细细致的分析。 从分析断层的特殊性质开始,设立力学分析模型,从力学的角度更深层次的剖析了断层活化的充要条件,揭露展示了断层发生突水机制理论。通过对渗流的基本概念的阐释分析,对断层内水和煤壁岩体的互相作用以及流固耦合基本方程的分析研究,总结出了流固耦合机制理论。分析含断层的采煤工作面发生的变形破坏以及电阻率的响应特征,为工作面进行地球物理探测研究提出理了论基础。 运用矿井瞬变电磁的物探方法对1303西采煤工作面底板的富水性进行了探测,通过进行数据处理提供出二维视电阻率的断面图,根据断面图分区划分了1303西工作面的富水性的强弱,并结合当地的水文地质条件进行了综合评价,为数值模拟提供依据,奠定了基础。 依据瞬变电磁探测结果抽象了出断层的基本模型,考虑到了多方面影响顶、底板破坏的因素,从水压大小,工作面的位置以及与富水区的相对距离,富水区的面积的大小和水压力的对断层的作用方式并且利用FLAC-3D模拟软件对1303西工作面采动过程中的应力、破坏、渗流特征进行了流固耦合数值模拟。通过对工作面底板布置的观测点的数据进行的分析研究,生动呈现了断层受采动影响下的活化过程,然后进行几组断层组合的FLAC-3D数值模拟互相进行突水性的对比。 针对本含水异常区的特点,采用留设防水煤柱的方法进行改造,并借助井下瞬变电磁和方法对其效果进行检验,为工作面的顺利回采提供了保障。