房式采空区煤柱群-顶板系统链式失稳机制及评价方法
李敬凯1
王志强2
李青海3
马晓川4
杨长德5
刘玉达2
代博元2
1.新疆工程学院 新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830023;新疆工程学院 矿业工程与地质学院,新疆 乌鲁木齐 830023;中国矿业大学(北京)中俄动力学研究中心,北京 1000832.中国矿业大学(北京)中俄动力学研究中心,北京 100083;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 1000833.山东科技大学 能源与矿业工程学院,山东 青岛 2665904.新疆工程学院 新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室,新疆 乌鲁木齐 8300235.新疆工程学院 新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830023;新疆工程学院 矿业工程与地质学院,新疆 乌鲁木齐 830023
摘要：为了解决房式采空区内遗留煤柱群-顶板系统稳定性评价难题,以此系统整体协同作用的空间关系为切入点,在考虑不同位置煤柱与顶板作用关系差异化的基础上,建立了系统弹性地基薄板三维力学模型,从三维空间结构层面揭示了此系统的链式失稳机制,同时考虑时间效应下煤柱片帮剥落的影响,建立了此系统链式失稳的评价方法.研究结果表明:不同位置单一煤柱承受的载荷及其失稳后引发的剩余煤柱稳定性和顶板挠度响应特征不同;四边固支顶板的挠度小于同等煤柱条件下四边简支顶板,某煤柱失稳后,顶板四边固支时剩余煤柱的荷载增加值大于四边简支顶板;对煤柱稳定性的评价需考虑时间效应下煤柱片帮剥落的影响,煤柱随时间的片帮剥落致使其有效承载尺寸和承载能力逐渐降低;将顶板简化为薄板并应用能量变分法更能精确地求得其弯曲近似解,进而优化得到的顶板破断判据误差更小;煤柱群-顶板系统的链式失稳是一个"整体稳定—局部失稳-失稳扩散—整体失稳"的动态过程,通过融合单一煤柱失稳修正判据和顶板破断优化判据建立的系统整体链式失稳评价方法可对系统的整体动态稳定性进行有效精准评价.
关键词：房式采空区煤柱群-顶板系统链式失稳时间效应评价方法
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52074291)国家自然科学基金(52274218)国家自然科学基金(52364021)新疆煤炭资源绿色开采教育部重点实验室自主课题资助项目(KLXGY-Z2503)自治区高校基本科研业务费科研资助项目(XJEDU2025J140)自治区天池英才引进计划青年博士计划资助项目(2025XGYTCYC08)新疆工程学院博士科研启动基金资助项目(2025XGYBQJ09)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-05（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：21( 54-74 )
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