【摘 要】
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煤炭资源开发的“深部”不仅指埋藏深度,更是一种由地应力场、温度场、动力场和化学场共同控制的地层状态。暗构造（断层、陷落柱、构造裂隙）活化导致岩溶突水是华北煤田深部煤层开采面临的重大威胁,对于深部暗构造特征、属性、活化机理以及属性再造是目前亟待解决的关键科学问题。本文通过开采煤层下伏煤岩层力学性质、孔裂隙、渗透率实验测试、煤层开采暗构造演化数值模拟、暗构造活化现场监测、结合华北煤田深部煤层暗构造探查
【基金项目】
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安全生产重大事故防治关键技术科技项目（2013-72）；
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煤炭资源开发的“深部”不仅指埋藏深度,更是一种由地应力场、温度场、动力场和化学场共同控制的地层状态。暗构造（断层、陷落柱、构造裂隙）活化导致岩溶突水是华北煤田深部煤层开采面临的重大威胁,对于深部暗构造特征、属性、活化机理以及属性再造是目前亟待解决的关键科学问题。本文通过开采煤层下伏煤岩层力学性质、孔裂隙、渗透率实验测试、煤层开采暗构造演化数值模拟、暗构造活化现场监测、结合华北煤田深部煤层暗构造探查和注浆改造工程实践,在暗构造活化研究方面取得了一系列创新性认识:1)首次将构造裂隙发育带归入暗构造的范畴,阐明了华北煤田深部煤层开采暗构造活化导致岩溶水突出特征;2)开采煤层卸压区下伏破裂致密砂岩的裂隙孔隙度增幅>煤层>泥岩,致密砂岩峰后峰值渗透率是其初始渗透率的28倍,峰后渗透率不仅受岩石本身孔裂隙发育程度控制,还与岩石的宏观破裂方式有关;3)暗构造活化导致煤层下伏岩层应力集中甚至发生破裂,但影响程度与暗构造位置有关;4)构建了采动裂隙-断层-裂隙活化、采动裂隙-陷落柱-裂隙活化、采动裂隙-陷落柱-断层-裂隙活化模型,认为煤层开采导致下伏岩层产生的伸张应力与暗构造弱的力学强度和岩溶水水压的综合作用是深部煤层开采条件下暗构造的活化机理。研究成果对华北煤田深部太原组下组煤层开采岩溶水突出机理及对应防治措施提供了理论与技术基础。该论文有图85幅,表15个,参考文献186篇。
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