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摘要
以库拜煤田近距离煤层开采突水工作面为例，通过岩石力学声发射测试，获得了风化岩石加载变形破坏过程中裂隙扩展演化和声发射特征。建立力学模型分析了近距离煤层开采岩体破断特征及风化岩体的载荷传递效应，并通过数值模拟验证了风化岩体对下部岩层破坏的影响。采用三轴加卸载声发射实验模拟研究重复采动条件下岩石裂隙扩展演化特征，并结合现场观测统计分析了采动裂隙发育特征及风化岩体对采动裂隙发育规律的影响。基于三轴渗流特性测试，研究了水压作用下风化岩石裂隙渗流规律。研究结果表明：风化岩石声发射特征累计统计值呈连续光滑增大，但声发射能量、事件均较弱，受埋深浅、围岩应力小的影响，采动易引起裂隙扩展形成导水通道。风化带使上部岩体载荷传递增大，促进下部岩层的损伤及主关键层的破坏，近距离煤层开采顶板硬岩发生复合破断后，应力-渗流耦合作用岩体裂隙进一步扩展，产生发育的地表地裂缝。近距离煤层开采岩体发生重复扰动破坏，采动裂隙产生叠加破坏，风化带成为上下部裂隙的连接纽带，使导水裂隙带高度增大。风化岩石原始渗透率较大，发生塑性变形至裂隙贯通破坏后渗透率增大2～3倍，水压作用促进风化岩石裂隙扩展，发生强度劣化效应，成为良好的导水通道，导致松散层水和地表水涌入工作面，发生突水事故。
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单位煤炭科学技术研究院有限公司
