摘要：破裂岩体是主要的突水通道之一，突水发生时地下水在破裂岩体中表现出非线性渗流特征，但由于破裂岩体内部结构的复杂性，对其突水危险性的研究以定性分析为主，难以量化评价。为了能够找到一种破裂岩体突水危险性量化方法，开展了破裂岩体非线性渗流实验，研究了破裂岩体的内部结构参数和水在破裂a岩体内的非线性渗流参数的变化规律，基于多孔介质非线性渗流理论和分形理论，推导了非线性渗流数学模型，确定了破裂岩体的结构特征参数、非线性渗流特征参数与破裂岩体的突水危险性分级三者之间的关系，建立了基于非线性临界压力梯度的突水危险性判据，结果表明：（1）非线性临界压力梯度可以作为评价破裂区域突水危险性的量化指标，该量化指标同时考虑了破裂岩体内部结构参数和地下水的非线性流动状态参数；（2）相对于传统的突水危险性确定方法只考虑完整岩层的阻水能力，建立的非线性临界压力梯度突水危险性判据考虑了破裂区域岩层和完整岩层在内的所有岩层能够承受的总的临界水压值，反映了所有岩层的阻水能力。建立的非线性临界压力梯度突水危险性判据创新性地尝试了将非线性渗流状态参数应用到突水危险性量化方法研究当中，是一种将破裂岩体的内部结构参数和地下水的流动状态参数耦合的突水危险性量化方法。
文章目录
1 非线性渗流基础理论
1.1 线性渗流方程
1.2 线性渗流和非线性渗流分析方法
2. 破裂岩体非线性渗流实验
2.1 三轴压缩下砂岩裂隙非线性渗流实验
2.1.1 试样制备及实验系统
2.1.2 完整岩石线性渗流规律
2.1.3 裂隙非线性渗流规律
2.2 破碎岩体非线性渗流实验
2.2.1 试样制备
2.2.2 实验系统及步骤
2.2.3 破碎岩体非线性渗流规律
3. 破裂岩体突水危险性量化方法
3.1 破碎岩体非线性渗流数学模型
3.2 非线性临界压力梯度突水危险性判据
4 突水危险性量化方法验证与应用
4.1 工程地质条件
4.1.1 阳城煤矿3305工作面概况
4.1.2 石泉煤矿30107工作面概况
4.2 阻隔水性能评价
4.2.1 X5陷落柱阻隔水性能评价
4.2.2 DF53断层阻隔水性能评价
4.3 断层防隔水煤岩柱留设
4.3.1 经验公式法
4.3.2 基于非线性临界压力梯度突水危险性判据的防隔水煤岩柱留设宽度
5. 讨论
6. 结论
