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摘要
矿井突水灾害的实质是隔水岩层受采动影响发生结构损伤破坏而引发渗流突变，充填开采方法可有效弱化隔水岩层损伤裂隙网络演化程度并控制渗流突水路径。分析充填体与隔水关键层耦合作用关系，建立了充填开采隔水关键层非线性渗流稳定性力学分析模型，给出了充填开采隔水关键层非线性渗流失稳判据，研究了隔水关键层非线性渗流失稳与临界充实率的定量关系。研究结果表明：充填采空区垮裂带岩体渗透性具有明显的横向分区与垂直分带特征，其渗透性沿横向由煤壁侧向采空区中部逐渐减小，并趋于定值，沿纵向由下至上呈对数型逐渐衰减变化规律。现场实测结果表明，充填开采后裂隙损伤发育至复合隔水关键层下部岩层，电阻率监测值为40～50 Ω·m左右，工作面未发生水渗流涌水现象，隔水关键层的控制效果较好，实现了含水层下煤炭资源的安全开采。
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单位煤炭资源与安全开采国家重点实验室; 中国矿业大学（北京）; 中国矿业大学; 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
