采動(dòng)影響下底板隱伏小斷層突水災(zāi)變規(guī)律研究

馮 宇，林志斌，王文貞

（1.神木隆德礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 神木 719302；2.河南理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 焦作 454000）

斷層作為一種常見地質(zhì)構(gòu)造，在我國各類礦井中廣泛存在[1-2]。由于斷層帶內(nèi)充填巖體破碎且性質(zhì)軟弱，易在采動(dòng)或巷掘下活化形成導(dǎo)水通道，因此，當(dāng)其與含水層連通時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致巷道或工作面發(fā)生突水災(zāi)害，給煤礦生產(chǎn)帶來嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失[3-5]。

現(xiàn)有學(xué)者針對(duì)斷層活化突水規(guī)律及機(jī)理進(jìn)行了理論、試驗(yàn)以及數(shù)值模擬研究：黃存捍等[6]通過數(shù)值模擬指出，隱伏斷層煤層底板破壞過程可分為小斷層活化、小斷層活化區(qū)擴(kuò)展和裂隙貫通3 個(gè)階段；陳忠輝等[7]利用斷裂力學(xué)分析了含斜裂縫有限板的應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算公式，推導(dǎo)了導(dǎo)水?dāng)鄬影l(fā)生破壞的臨界水壓力；黃浩等[8]通過相似材料模擬實(shí)驗(yàn)研究了底板隱伏斷層在不同發(fā)育高度、組合形式下的裂隙擴(kuò)展形式以及破壞規(guī)律；郭修杰等[9]對(duì)斷層突水機(jī)理進(jìn)行了理論及數(shù)值模擬分析，指出采場(chǎng)動(dòng)壓與斷裂帶應(yīng)力集中區(qū)域相互疊加是造成斷層突水的主要原因；李博等[10]利用數(shù)值模擬方法再現(xiàn)了開拓巷道富水型斷層突水的動(dòng)態(tài)過程，分析了突水災(zāi)變演化過程中應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)和滲流場(chǎng)的耦合演化規(guī)律；慕松利等[11]采用高密度三維地震對(duì)工作面附近斷層、底板巖層等進(jìn)行勘測(cè)，分析了工作面斷層突水機(jī)理，同時(shí)提出斷層立體預(yù)加固技術(shù)并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。

這些研究成果的取得為斷層影響下礦井水害的防治提供了諸多寶貴意見。然而，礦井中卻常見1 種隱伏于煤層下方（煤層位置無出露）、切穿地層相對(duì)有限的小斷層[12]（通常落差小于10 m）。這些隱伏小斷層通常隱蔽性強(qiáng)且影響范圍較小，其在活化突水方面與常見中大型導(dǎo)水?dāng)鄬哟嬖谝欢▍^(qū)別[13-14]。在此方面的現(xiàn)有研究很少，且大多沒有考慮斷層及周邊巖體滲透率在采動(dòng)影響下的時(shí)空演變規(guī)律。因此，目前對(duì)此類斷層突水判斷準(zhǔn)則及機(jī)理還缺乏一個(gè)統(tǒng)一共識(shí)。為此，以趙固一礦16001 工作面為例，考慮巖體滲透系數(shù)以及孔隙率隨體積應(yīng)變變化，對(duì)采動(dòng)過程中工作面與隱伏小斷層周邊巖體的剪應(yīng)力、位移、塑性區(qū)、滲透系數(shù)、水壓、涌水量等進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上研究了隱伏小斷層導(dǎo)水性以及水壓對(duì)工作面突水災(zāi)變規(guī)律的影響。

1 工程概況

焦作趙固一礦16001 工作面主采2-1煤層厚度約6.4 m，埋深約640 m、水平側(cè)壓系數(shù)約1.5。直接頂為砂質(zhì)泥巖，基本頂為中粒砂巖，直接底為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，基本底為細(xì)砂巖。工作面主要含水層為底板L8 奧灰層，上距2-1煤底42.8 m，頂部水壓約為5.0 MPa。工作面向北約100 m 處存在F25隱伏小斷層，其導(dǎo)水性良好，落差約8 m，寬度約2.0 m，傾角約60°，頂部距煤底26.6 m。16001 工作面周邊地層分布圖如圖1。

圖1 16001 工作面周邊地層分布圖Fig.1 The stratum distribution diagram around the 16001 working face

2 數(shù)值模擬模型方案

2.1 數(shù)值模擬模型

采用FLAC3D建立的采動(dòng)影響下的隱伏小斷層突水?dāng)?shù)值模型如圖2。數(shù)值模擬模型長250 m，高130.7 m，厚1 m，共包含68 932 個(gè)節(jié)點(diǎn)和34 164 個(gè)塊體。模型力學(xué)邊界條件為底部以及四周法向位移約束、頂面施加應(yīng)力約束為14.2 MPa，并在初始應(yīng)力計(jì)算過程中定義側(cè)壓力系數(shù)為1.5；模型滲透邊界條件為四周不透水、頂面透水、底面施加定水頭5.3 MPa。

圖2 隱伏小斷層突水?dāng)?shù)值模型Fig.2 Numerical model of water inrush from concealed small faults

2.2 圍巖計(jì)算參數(shù)

不同巖石本構(gòu)模型定義為線性應(yīng)變軟化模型，其黏聚力在線彈性階段保持為初始值c0不變，而在應(yīng)變軟化階段則由初始值c0線性減小至殘余值cr，在殘余階段則始終保持為cr。不同巖石滲透模型定義為各向同性滲透模型，但考慮到巖石在應(yīng)變軟化階段會(huì)發(fā)生剪脹破壞，采用式（1）和式（2）對(duì)巖石孔隙率n 和滲透系數(shù)k 進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整[15-16]：

式中：n0為巖石的初始孔隙率；εv為巖石體積應(yīng)變；k0為巖石初始滲透系數(shù)，m/s；b 為巖石材料本身參數(shù)，由試驗(yàn)獲得。

根據(jù)既有巖石相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果[17-20]，不同巖石的力學(xué)與滲透模型參數(shù)見表1。

表1 不同巖石的力學(xué)與滲透模型參數(shù)Table 1 Mechanics and permeability model parameters of different rocks

模擬煤層開采時(shí)，在隱伏小斷層后方96 m 位置開切眼并設(shè)置每次開采進(jìn)尺為10 m，同時(shí)為反映開采面液壓支架的支護(hù)作用，對(duì)每次開采面后方5 m的煤層頂?shù)装暹M(jìn)行豎向位移約束，之后在下一開采進(jìn)尺時(shí)再解除該部位的約束。在每次開采流固耦合計(jì)算過程中，每計(jì)算50 步便使用FLAC3D中的fish語言提取各單元體積應(yīng)變，并根據(jù)式（1）和式（2）動(dòng)態(tài)改變其滲透系數(shù)值和孔隙率值。

2.3 數(shù)值模擬方案

考慮隱伏小斷層的導(dǎo)水性以及奧灰含水層水壓可能會(huì)隨煤層開采時(shí)間節(jié)點(diǎn)發(fā)生一定變化，設(shè)計(jì)了以下幾種不同的計(jì)算方案：

1）方案1（實(shí)際工程條件）。隱伏小斷層導(dǎo)水性良好，奧灰含水層水壓約為5.3 MPa。

2）方案2。隱伏小斷層導(dǎo)水性差（初始滲透系數(shù)為3.1×10-6m/s），奧灰含水層水壓約為5.3 MPa。

3）方案3～方案7。隱伏小斷層導(dǎo)水性良好，奧灰含水層水壓分別為1.3、2.3、3.3、4.3、6.3 MPa。

此外，為進(jìn)一步分析隱伏小斷層位移以及水壓規(guī)律，在斷層內(nèi)部布置了4 個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別距煤底26.6、36.6、46.6、56.6 m。

3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果

3.1 采動(dòng)影響下底板隱伏小斷層突水災(zāi)變規(guī)律

3.1.1 工作面圍巖最大剪應(yīng)力變化

實(shí)際工程條件下（方案1），采動(dòng)過程中工作面圍巖最大剪應(yīng)力變化如圖3（圖3 中S 為采面與隱伏小斷層中心的水平距離，當(dāng)采面位于斷層后方時(shí)，其值為負(fù)，反之為正）。

圖3 采動(dòng)過程中工作面圍巖最大剪應(yīng)力分布圖Fig.3 Distribution diagrams of maximum shear stress of surrounding rock of working face during mining

當(dāng)S=-66 m 時(shí)（圖3（a）），隱伏小斷層對(duì)采空區(qū)附近圍巖剪應(yīng)力分布影響很??；但由于采空區(qū)內(nèi)煤層的開采，導(dǎo)致工作面頂?shù)装鍦\部圍巖因剪應(yīng)力產(chǎn)生高度集中而產(chǎn)生塑性屈服，其承載能力急劇下降，迫使高剪應(yīng)力逐漸向頂?shù)装迳钐巶鬟f調(diào)整，最終頂?shù)装鍑鷰r將圍繞采空區(qū)出現(xiàn)1 條“月牙狀”的剪應(yīng)力集中帶，其最大值約為14.0 MPa，出現(xiàn)在采空區(qū)中心下方距煤底約11.6 m 的位置。當(dāng)S=-36 m 時(shí)（圖3（b）），隱伏小斷層的存在對(duì)采空區(qū)附近圍巖剪應(yīng)力分布影響仍十分有限，但由于采空區(qū)面積明顯變大，導(dǎo)致工作面頂?shù)装鍑鷰r懸空范圍也隨之增加，其塑性屈服面積以及深度急劇增大，進(jìn)而高剪應(yīng)力持續(xù)向深處轉(zhuǎn)移；此時(shí)，工作面頂板圍巖環(huán)繞采空區(qū)形成1 條清晰明顯的“門框狀”剪應(yīng)力集中帶，并且支承于液壓支架位置，而工作面底板圍巖則出現(xiàn)1 條始于切眼、終于采面、彎曲深度達(dá)到26.0 m 的“彎鉤狀”剪應(yīng)力集中帶，并且在剪應(yīng)力集中帶包圍圈里，圍巖還將在工作面附近形成了多條剪應(yīng)力衰減帶，在衰減帶內(nèi)圍巖破壞十分嚴(yán)重，其最大剪應(yīng)力很小，基本為0。當(dāng)S=-6 m 時(shí)（圖3（c）），工作面頂板圍巖將發(fā)生垮落并與底板產(chǎn)生接觸作用，工作面圍巖在頂?shù)装宀辉俪霈F(xiàn)明顯的剪應(yīng)力集中帶，而是在采空區(qū)周邊產(chǎn)生零星的剪應(yīng)力集中區(qū)；此時(shí)，底板圍巖深處剪應(yīng)力集中點(diǎn)位于煤底29.4 m 并距隱伏小斷層約35 m 的位置。當(dāng)S=24 m 時(shí)（圖3（d）），圍巖又將環(huán)繞采空區(qū)懸空區(qū)域分別在頂板和底板出現(xiàn)“門框狀”和“彎鉤狀”的剪應(yīng)力集中帶；但與先前不同的是，此時(shí)，底板“彎鉤狀”剪應(yīng)力集中帶發(fā)育于采面，并且斜穿過隱伏小斷層頂部，最終到達(dá)距煤底約44.7 m 的位置；說明這種情況下，隱伏小斷層開始與采空區(qū)應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生相互作用，極可能導(dǎo)致突水情況的發(fā)生。

3.1.2 工作面圍巖位移變化

采動(dòng)過程中工作面底板的豎向位移變化如圖4。采動(dòng)過程中隱伏小斷層不同位置巖體的位移變化如圖5。

圖5 采動(dòng)過程中斷層巖體的位移變化曲線Fig.5 Displacement curves of rock mass in interrupted layer during mining

由圖4 可知，當(dāng)S=-66 m 時(shí)，采空區(qū)底板最大豎向位移出現(xiàn)在隱伏小斷層后方約75 m 的位置，為103.0 mm；當(dāng)S=-36 m 時(shí)，采空區(qū)懸空面積增大，采空區(qū)底板最大豎向位移出現(xiàn)位置基本不變，但其值則擴(kuò)大至329.1 mm；同時(shí)，工作面兩側(cè)靠近采空區(qū)的位置開始出現(xiàn)一定的沉降位移。當(dāng)S=-6 m 時(shí)，采空區(qū)上方覆巖發(fā)生垮落而作用在底板上，導(dǎo)致采空區(qū)底板豎向位移不再增大。當(dāng)S=24 m 以及S=54 m 時(shí)，采空區(qū)底板豎向位移開始呈現(xiàn)明顯的雙峰分布特征，即采空區(qū)底板將在隱伏小斷層附近出現(xiàn)新的豎向位移極大值點(diǎn)，該極大值約為180～240 mm。由此可見，隨著工作面向隱伏小斷層方向推進(jìn)，工作面底板豎向位移將呈現(xiàn)逐漸前進(jìn)的波浪形分布特征；并且由于隱伏小斷層距煤底較遠(yuǎn)，其對(duì)工作面底板變形影響也十分有限。

圖4 采動(dòng)過程中工作面底板的豎向位移變化曲線Fig.4 Vertical displacement curves of working face floor during mining

由圖5 可知，當(dāng)S<-36 m 時(shí)，工作面的推進(jìn)對(duì)隱伏小斷層巖體位移影響相對(duì)很小，此時(shí)，斷層不同位置的巖體位移均保持在10 mm 以下。而當(dāng)S>-36 m 時(shí)，隨著工作面的向前推進(jìn)，隱伏小斷層巖體位移開始快速增長，并且越靠近頂部，位移值增長越明顯；至S=24 m 時(shí)，測(cè)點(diǎn)A、測(cè)點(diǎn)B、測(cè)點(diǎn)C、測(cè)點(diǎn)D 處斷層巖體的位移分別為80.9、42.7、31.9、28.7 mm。當(dāng)S>24 m 時(shí)，采空區(qū)上方覆巖將再次發(fā)生垮落而作用于隱伏小斷層上，導(dǎo)致隱伏小斷層不同位置的巖體位移隨著工作面的向前推進(jìn)而逐漸減小，但減小的幅度卻很小。由此可知，當(dāng)-36 m

3.1.3 工作面圍巖塑性區(qū)變化

實(shí)際工程條件下（方案1），采動(dòng)過程中工作面圍巖塑性區(qū)變化如圖6（藍(lán)色表示剪切破壞，紅色表示剪拉破壞）。

圖6 采動(dòng)過程中工作面圍巖塑性區(qū)分布圖Fig.6 Distribution diagrams of plastic zone in surrounding rock of working face during mining

由圖6 可知，當(dāng)S=-66 m 時(shí)，由于高剪應(yīng)力由采空區(qū)表面逐漸往頂?shù)装迳畈總鬟f，導(dǎo)致圍巖在頂?shù)装鍦\部位置發(fā)生剪切破壞并產(chǎn)生條帶狀的剪切屈服帶，此時(shí)，圍巖塑性區(qū)破壞深度在底板處為10.1 m。當(dāng)S=-36 m 時(shí)，采空區(qū)懸空面積進(jìn)一步增大，導(dǎo)致圍巖在頂?shù)装宸謩e出現(xiàn)多條相互交叉的剪切屈服帶并逐漸往深部以及開采方向擴(kuò)展，此時(shí)，底板塑性區(qū)破壞深度達(dá)到27.4 m。當(dāng)S=-6 m 時(shí)，頂?shù)装鍑鷰r塑性區(qū)面積以及破壞深度將進(jìn)一步增大，導(dǎo)致煤層上方覆巖發(fā)生垮落，頂板圍巖塑性區(qū)擴(kuò)展至模型頂面，而底板塑性區(qū)破壞深度則增加至39.4 m；但此時(shí)底板圍巖塑性區(qū)與隱伏小斷層仍然存在較大的空間間隔。當(dāng)工作面穿過隱伏小斷層后（S>0），雖然隱伏小斷層上方的圍巖塑性區(qū)破壞深度會(huì)有所增大，但此時(shí)其仍不能與隱伏小斷層相通而發(fā)生突水；直至S=24 m 時(shí)，頂?shù)装鍑鷰r圍繞采空區(qū)內(nèi)新增多條圓弧狀的剪切屈服帶才會(huì)部分穿過隱伏小斷層，導(dǎo)致隱伏小斷層與底板塑性區(qū)連通形成導(dǎo)水裂隙通道，誘發(fā)工作面突水，這說明隱伏小斷層向工作面內(nèi)突水具有較大的滯后性以及突發(fā)性，在實(shí)際工程中應(yīng)當(dāng)高度重視。

3.1.4 工作面圍巖滲透系數(shù)變化

工作面采動(dòng)過程中圍巖的滲透系數(shù)以及滲透速率分布圖如圖7。

圖7 采動(dòng)過程中工作面圍巖滲透系數(shù)與滲流速率分布圖Fig.7 Distribution diagrams of permeability coefficient and seepage rate of working face rock during mining

由圖7 可知，當(dāng)S=-66 m 時(shí)，雖然工作面頂?shù)装鍘r體已經(jīng)發(fā)生了大面積的屈服破壞，但此時(shí)，圍巖僅在底板出現(xiàn)1 條明顯的“彎鉤狀”裂隙，該裂隙發(fā)育于采面后方5 m 的煤底位置，并向左下延伸至切眼下方10 m 的位置，裂隙內(nèi)巖體滲透系數(shù)達(dá)到0.72 cm/h。當(dāng)S=-36 m 時(shí)，圍巖將在工作面頂板以及底板分別產(chǎn)生多條并列向左上以及左下延伸的主干裂隙，并且在底板主干裂隙處還衍生出2 條向左下延伸的次生裂隙。當(dāng)S=-6 m 時(shí)，采空區(qū)后方頂板將發(fā)生垮落，垮落區(qū)內(nèi)頂?shù)装鍑鷰r裂隙數(shù)量眾多并且相互交叉貫通，但此時(shí)由于隱伏小斷層上方圍巖破壞程度較輕，其隔水性仍保持良好，因此，隱伏小斷層很難透過隔水層向工作面內(nèi)突水。當(dāng)S=24 m時(shí)，圍巖又在新增采空區(qū)頂?shù)装宄霈F(xiàn)多條并列向左上以及左下延伸的裂隙，并且其中1 條底板裂隙還將與隱伏小斷層頂部貫通，形成導(dǎo)水裂隙通道，導(dǎo)水通道內(nèi)的巖體滲透速率大大增加，進(jìn)而誘發(fā)嚴(yán)重的突水事故。

3.1.5 工作面圍巖水壓以及涌水量變化

采動(dòng)過程中隱伏小斷層不同位置巖體的水壓變化如圖8。采動(dòng)過程中工作面底板涌水量的變化曲線如圖9。

圖8 采動(dòng)過程中斷層巖體的水壓變化曲線Fig.8 Variation curves of water pressure of the rock mass in the interrupted layer during mining

圖9 采動(dòng)過程中工作面底板涌水量變化曲線Fig.9 Variation curves of water inflow from working face floor during mining

由圖8 可知，當(dāng)S<14 m 時(shí)，隱伏小斷層內(nèi)部不同位置水壓均大致保持不變。而當(dāng)S=24 m 時(shí)，由于隱伏小斷層上方巖體發(fā)生剪切屈服破壞，并在工作面與隱伏小斷層之間形成了導(dǎo)水裂隙通道，導(dǎo)致隱伏小斷層內(nèi)部水壓急劇下降，且越靠近斷層頂部，其下降幅度越大；由圖8 可知，當(dāng)S 由14 m 變至24 m，斷層測(cè)點(diǎn)A～測(cè)點(diǎn)D 的水壓值分別減小了0.85、0.24、0.02、0.01 MPa，說明此時(shí)隱伏小斷層內(nèi)承壓水處于加速流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)S>24 m 時(shí)，隨著的繼續(xù)增大，由于工作面與隱伏小斷層之間不再新生導(dǎo)水裂隙通道，隱伏小斷層不同位置巖體水壓又逐漸趨于平穩(wěn)。

由圖9 可知，當(dāng)S<-16 m 時(shí)，由于奧灰含水層與工作面之間存在較厚的隔水層，奧灰水向工作面的滲流速率很小，因此，這種情況下工作面底板的涌水量很小，甚至可以忽略不計(jì)；當(dāng)-16 m

3.2 隱伏小斷層導(dǎo)水性對(duì)工作面底板突水規(guī)律影響

當(dāng)隱伏小斷層導(dǎo)水性較差時(shí)（方案2），工作面底板滲透系數(shù)分布與涌水量變化曲線如圖10。

圖10 隱伏小斷層導(dǎo)水性較差條件下工作面底板滲透系數(shù)分布與涌水量變化曲線Fig.10 Curves of permeability coefficient distribution and water inflow change curve of working face floor under the condition of concealed fault with poor water conductivity

由圖10 可知，由于隱伏小斷層導(dǎo)水性差，奧灰含水層內(nèi)的高壓水很難透過斷層內(nèi)部巖體而到達(dá)隱伏小斷層頂部，導(dǎo)致隱伏小斷層頂部水壓基本為0。因此，當(dāng)采面通過隱伏小斷層時(shí)，底板圍巖受隱伏小斷層影響基本可以忽略不計(jì)，此時(shí)，其在采動(dòng)下的剪切屈服帶最大發(fā)育深度僅為19.7 m，與隱伏小斷層存在7.5 m 的空間間隔，不會(huì)誘發(fā)隱伏小斷層活化而發(fā)生突水現(xiàn)象。從圖10（b）也可看出，隱伏小斷層導(dǎo)水性較差情況下，采動(dòng)過程中工作面底板涌水量與工作面推進(jìn)距離大致呈線性關(guān)系，沒有突變現(xiàn)象，而且整個(gè)過程中數(shù)值都較小，不會(huì)對(duì)工作面安全構(gòu)成威脅。

3.3 隱伏小斷層水壓對(duì)工作面底板突水規(guī)律的影響

當(dāng)采面通過隱伏小斷層中心24 m 時(shí)，奧灰層不同水壓條件下工作面滲透系數(shù)與滲流速率分布如圖11。奧灰層不同水壓條件下工作面涌水量變化曲線如圖12。

圖11 奧灰層不同水壓條件下工作面底板滲透系數(shù)與滲流速率分布圖（S=24 m）Fig.11 Distribution diagrams of permeability coefficient and seepage rate of working face floor under different water pressure conditions in Ordovician limestone layer

圖12 奧灰層不同水壓條件下工作面涌水量變化曲線Fig.12 Variation curves of water inflow from working face under different water pressures in Ordovician limestone layer

對(duì)比圖7（d）可知，當(dāng)奧灰含水層水壓小于3.3 MPa 時(shí)，隱伏小斷層對(duì)底板圍巖塑性區(qū)擴(kuò)展影響相對(duì)有限，此時(shí)，工作面底板所有剪切屈服裂隙帶都不會(huì)與隱伏小斷層貫通，但其中最靠近隱伏小斷層的1條則距隱伏小斷層約4.0 m。當(dāng)奧灰含水層水壓為4.3 MPa 時(shí)，工作面底板剪切屈服裂隙帶雖然仍未于隱伏小斷層完全貫通，但此時(shí)最靠近的一條則距隱伏小斷層約2.0 m。當(dāng)奧灰含水層水壓大于5.3 MPa 時(shí)，工作面底板剪切屈服裂隙帶將與隱伏小斷層貫通，導(dǎo)致工作面突水；且水壓越大，導(dǎo)水裂隙通道內(nèi)巖體的滲透速率也越大?？梢?，隱伏小斷層水壓（奧灰層水壓的增大間接提高了隱伏小斷層的水壓）能夠?qū)ぷ髅娴装辶严稊U(kuò)展起到一定“吸引”作用，即水壓越大，工作面底板剪切屈服帶向隱伏小斷層方向擴(kuò)展延伸的尺度就越大，最終兩者貫通形成導(dǎo)水裂隙通道。

由圖12 可知，當(dāng)奧灰層水壓由4.3 MPa 增至5.3 MPa 時(shí)，工作面涌水量將在S=24 m 產(chǎn)生1 個(gè)明顯的突變現(xiàn)象，這說明隱伏小斷層向工作面內(nèi)發(fā)生突水存在1 個(gè)臨界水壓，當(dāng)實(shí)際隱伏小斷層水壓高于這個(gè)臨界值時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致工作面突水事故的發(fā)生。

4 結(jié) 論

1）當(dāng)采面距隱伏小斷層距離小于36 m 時(shí)，隨著工作面的向前推進(jìn)，隱伏小斷層巖體位移將開始快速增長，且越靠近頂部，其值增長越明顯；當(dāng)采面超過隱伏小斷層24 m 后，隱伏小斷層內(nèi)部巖體位移最大將達(dá)到80.9 mm。

2）隨著工作面的向前推進(jìn)，圍巖將在底板產(chǎn)生剪切屈服裂隙帶且逐漸向隱伏小斷層擴(kuò)展；當(dāng)采面超過隱伏小斷層24 m 后，工作面底板剪切裂隙帶將與隱伏小斷層連通形成導(dǎo)水裂隙通道，導(dǎo)致工作面底板涌水量將由2.9 m3/h 直接躍至46.6 m3/h，造成工作面事故；可見，隱伏小斷層向工作面內(nèi)突水具有較大的滯后性以及突發(fā)性。

3）隱伏小斷層導(dǎo)水性較差情況下，底板圍巖在采動(dòng)下的剪切屈服帶很難發(fā)育至斷層頂部，也不會(huì)誘發(fā)隱伏小斷層活化，此時(shí)工作面底板涌水量相對(duì)較小，且與工作面推進(jìn)距離大致呈線性關(guān)系。

4）隱伏小斷層水壓越高，工作面底板剪切屈服帶向隱伏小斷層方向擴(kuò)展延伸的尺度就越大，當(dāng)達(dá)到臨界值時(shí)（工程為5.3 MPa），兩者將貫通形成導(dǎo)水裂隙通道，誘發(fā)工作面突水。