冲击地压矿井"屈服-支承"组合煤柱稳定性研究
郭政君1
史庆稳1
刘杰2
孙金涛1
程义坤1
秦洪岩1
韩哲3
王家阳1
胡朝旺1
洪奥坤1
王鑫爽1
王翔宇1
李建忠3
石垚3
1.应急管理大学 矿山安全学院,北京 东燕郊 0652012.内蒙古仲泰能源集团有限公司伊旗分公司,内蒙古 鄂尔多斯 0170003.中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013
摘要："屈服-支承"组合煤柱是指将宽窄煤柱进行结合,通过屈服让压与稳定支撑同时作用从而防止煤柱发生冲击失稳.本研究以鄂尔多斯某冲击地压矿井 290 m宽采区边界煤柱为背景,基于极限平衡理论设计"屈服-支承"组合方案,并采用有限元法模拟其在相邻长壁工作面采动下的应力演化与破坏过程,明确了回采期间的典型应力集中区.结果表明:屈服煤柱全域及其毗邻的支承煤柱内20m范围、远离屈服煤柱侧的50m范围均呈现显著高水平的应力集中;支承煤柱内部约136 m宽区域则为低应力区.在750 m采深条件下,屈服煤柱临界宽度为 33.7 m,当前设计的屈服煤柱满足稳定性要求.动态模拟进一步阐明了该组合结构的力学行为:40 m宽屈服煤柱通过发生大范围塑性变形有效耗散覆岩变形能,引导应力向两侧支承煤柱转移,最终形成非对称应力场,致使支承煤柱临空侧的应力峰值及塑性区深度显著大于煤柱实体侧.本研究的核心工程价值在于,在深部冲击地压矿井用屈服-支承组合煤柱代替传统的单煤柱设计以更有效地减小冲击地压影响并根据应力分布结果明确划分了防冲重点防控区域,指导工程实践时可对此区域针对性加强支护或实施卸压措施,从而实现科学精准防控.研究成果对我国深部冲击地压矿井中"屈服-支承"组合煤柱的设计具有借鉴意义.
关键词：冲击地压屈服-支承组合煤柱数值模拟极限平衡理论应力演化
分类号：TD324(矿山压力与支护)
资助基金：河北省自然科学基金(E2023508026)中央高校基本科研业务费项目(3142023009)
论文发表日期：2026-02-28
在线出版日期：2026-03-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 173-183 )
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