随着矿产资源开发不断向深部迈进,突水灾害已成为威胁矿井安全生产的最主要灾害之一,断层带突水是其主要表现形式。研究渗压作用下断层带岩体的断裂导渗演化机制,对于深入揭示断层带突水机理和前兆规律,实现矿井突水灾害的超前预测预警具有十分重要的理论与工程意义。为此,本文以山东黄金集团三山岛金矿主要导水断裂构造F3断层为背景,首先,从岩体结构控制的角度将断层带划分为诱导裂隙带和滑动破碎带两部分;然后,综合运用理论分析、现场调查、室内试验和数值模拟等方法,针对渗压作用下断层诱导裂隙带岩体和滑动破碎带土石混合体的断裂破坏机制及渗流演化规律进行了深入研究,主要内容如下:(1)基于夹杂理论,对渗压作用下裂隙岩体进行受力分析,建立了裂隙内附加水压力计算式,推导了考虑附加水压力影响的裂隙岩体断裂强度计算式;然后,通过对含不同倾角单裂隙和多条裂隙岩体开展室内岩石力学试验和数值模拟试验研究,分析了渗压作用下裂隙岩体的断裂破坏规律,证明了理论推导裂隙岩体断裂强度时考虑附加水压力影响的合理性和正确性。(2)重点考虑影响贯通充填裂隙渗流特性的两个基本几何参数,即粗糙度和隙宽,结合3D打印技术,通过对含不同粗糙度和隙宽贯通充填裂隙岩体开展渗透性试验,分析了围压、粗糙度和隙宽对贯通充填裂隙渗透性的影响机制,建立了贯通充填裂隙渗透率与围压之间的函数关系式。同时,通过对含两组不同形式贯通充填裂隙岩体开展数值模拟研究,揭示了含多条贯通充填裂隙岩体的渗透性演化规律。(3)利用自行设计的流-固耦合小尺度试验装置,对断层滑动破碎带不同含石率土石混合体试样开展多组无围压和围压加、卸载条件下的渗透性试验,单轴应力-渗流和三轴应力-渗流耦合加载试验,并结合CT实时扫描,分别建立了渗压、围压和轴向荷载与不同含石率土石混合体试样渗透系数之间的函数关系式,揭示了断层滑动破碎带土石混合体的开裂导渗演化规律。(4)自行设计了一套能够实现三维不等应力-渗流耦合加载的断层滑动破碎带渗流演化大尺度试验平台,通过在不同充填物配比、不同充填厚度、不同渗压和不同围压条件下开展试验研究,分析了应力-渗流耦合作用下断层滑动破碎带内充填物颗粒的迁移流失特征,揭示了滑动破碎带内突水通道的形成机制。