采矿与安全工程学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (2): 292-304.doi: 10.13545 /j.cnki.jmse.2021.0088
摘要：
揭示上行开采对柱式采空区遗留群柱体系稳定性的动态扰动特征是保障蹬空遗煤安全开采的关键科学问题之一。 选取元宝湾煤业 9#煤层柱式采空区上覆 6# 蹬空遗煤开采为研究对象，通过数值模拟研究蹬空遗煤上行复采过程中遗留群柱的应力演化规律，评价遗留群柱的动态稳定性；在此基础上，运用结构力学基础理论，建立上行扰动载荷与遗留群柱载荷之间的关系，并揭示上行扰动载荷对遗留群柱稳定性的影响。 结果表明 蹬空遗煤推进距离较小时，传递至遗留煤柱的支承压力不足以破坏其整体稳定性，使得应力分布形态保持“ 马鞍” 形；随着蹬空遗煤推进距离增大，传递至遗留煤柱的支承压力与原有集中应力发生叠加，促进关键柱最早发生失稳，并使得其应力分布形态由“ 马鞍” 形演变为“ 下开口抛物线” 形；关键柱发生失稳后，覆岩载荷会发生转移，随着蹬空遗煤持续推进，邻近遗留煤柱在原有集中应力、转移应力和支承压力的叠加影响下，依次经历“ 增压－卸压” 的演变路径，并按从左往右的次序发生失稳破坏；上行扰动影响下“ 遗留群柱－覆岩” 耦合承载结构可以简化为均布载荷 q 和移动集中载荷 F1 叠加影响下的多跨连续梁力学模型；运用“ 遗留群柱－覆岩” 耦合承载结构的力学模型，结合上行扰动载荷与遗留群柱载荷之间的关系，可以发现上行扰动荷载的位置和大小变化均会引起柱式采空区遗留群柱荷载的传递与转移，并影响遗留群柱体系稳定性的动态演变。 本研究可为柱式采空区蹬空遗煤开采遗留群柱的失稳防控提供良好的理论支持。
中图分类号:
