煤层底板双承压含水层下隐伏断层活化导水特征试验研究

摘要

【目的】现有的关于煤层采动揭露底板隐伏断层突水试验研究成果，仅考虑了煤层下伏单一承压含水层条件，需研究煤层底板多承压含水层条件下隐伏断层活化导水特征。【方法】通过室内相似物理模拟方式，对煤层底板双层承压含水层条件下，采动过程隐伏充水通道在不同深度上的应力和孔隙水压力演变规律进行了分析。【结果】结果表明：利用自主设计的煤层底板隐伏断层突水试验系统，可以相对合理地模拟两层承压含水层条件下不同深度上的断层活化导水规律；浅部比深部断层带的应力增量、孔隙水压力增量变化程度相对更高，孔隙水压力变化时间均滞后于应力变化时间；临近开采结束阶段，浅部和深部断层带孔隙水压力增量的上升趋势，表明断层带向采空区卸荷促进了渗流导升，断层带存在滞后突水的可能性，浅部较深部断层带的滞后突水风险相对更高。应力扰动程度整体上随深度增加而衰减，浅部相对深部断层带更易活化，持续不断的扰动将使浅部和深部含水层发生水力联系，深部承压水可通过隐伏断层补给浅部承压水，承压水通过断层带导升过程存在着显著的水头压力损耗。【结论】试验结果可为底板多承压含水层条件下隐伏断层活化导水模式分析提供理论和工程实际参考。

关键词

煤层底板 / 隐伏断层 / 双承压含水层 / 活化导水 / 试验研究

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52379018）; 中国博士后科学基金资助项目（2020T130390,2019M661053）; 山西省基础研究计划资助项目（20210302124485,202203021211127）