基于物理模拟试验的房柱式采空区变形特征研究
刘亚明1
谷天峰2
王闫超1
杨烜宇1
1.山西省交通科技研发有限公司,山西太原 030032;黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室,山西太原 0300322.西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室,陕西西安 710069
摘要：房柱式采空区具有采出率较小、留设煤柱较大的特点,其覆岩移动规律及地表变形规律与长壁式采空区差别较大,在煤柱失效情况下,地表会产生较大变形,威胁地面建构筑物的安全.为研究浅埋缓倾房柱式采空区覆岩和松散层的变形发育机制,基于PIV图像处理技术和模块化组装思路,在室内建立物理模型开展物理模拟试验,反演了房柱式采空区覆岩和松散层的变形发育过程,分析了房柱式开采和煤柱失稳条件下覆岩和松散层的变形机制.研究结果表明:①房柱式开采条件下,浅埋缓倾采空区覆岩变形可划分为 3个区域:"条带状"变形区域、"梯形状"变形区域和"倒漏斗型"变形区域.松散层中的变形呈"梯形状"发育.②煤柱失稳条件下,覆岩变形规律保持不变,松散层变形特征由"梯形状"发育为"漏斗型",且随着失稳煤柱的增加,松散层变形增大,"漏斗型"变形区域由中心向两端逐渐扩展.③房柱式开采结束后,采空区顶板受力可简化为承受均布荷载的简支梁,在煤柱持续失稳的情况下,覆岩和松散层的静载将导致采空区顶板达到极限平衡状态,顶板破坏模式为拉破断,在拉应力作用下产生裂缝,但顶板并未完全断裂,采空区顶板形成一种带裂缝的悬臂梁结构.浅埋缓倾房柱式采空区煤柱失稳对地表变形影响剧烈,松散层变形与覆岩变形基本处于同一量级.
关键词：房柱式采空区覆岩移动松散层地表变形
分类号：P642(水文地质学与工程地质学)
资助基金：国家自然科学基金(42027806)国家自然科学基金(52278360)山西省科技厅资助项目(202203021222428)
论文发表日期：2024-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 30-36 )
英文信息