沿空掘巷区段煤柱流固耦合机理及合理宽度研究
郝伟
国电建投内蒙古能源有限公司察哈素煤矿,内蒙古鄂尔多斯 017209
摘要：区段煤柱在采掘扰动及渗水弱化耦合作用下的失效,是诱发巷道突水事故的重要原因之一,探究区段煤柱失稳特征及合理宽度,对矿井水防治具有重要意义.本文以含水老空区沿空掘巷区段煤柱为研究对象,采用FLAC3D建立了区段煤柱流固耦合数值计算模型,本文揭示了采动应力、水浸弱化与掘进扰动共同作用下,煤柱内部应力场、塑性区及渗水区的耦合特征,对比了不同宽度区段煤柱的稳定性特征.结果表明:煤柱在覆岩压力与采空区积水水压叠加作用下浸水侧煤体率先破坏,并且随着积水的渗入,渗水区煤体的弹性模量、内聚力、内摩擦角随之降低.煤柱的稳定性演化可划分为三个阶段:上工作面开采扰动、采空区积水渗入弱化、巷道掘进扰动.基于此演化过程,提出以塑性区与渗水区的连通作为煤柱失稳突水的临界判据.煤柱宽度为3m和5m时,塑性区贯通,形成导水通道;煤柱宽度为7m、9m、11m时,渗水区与塑性区不连通,煤柱具备承载、隔水特性.最终,在现场采用7m煤柱后,顶板最大下沉量146mm,巷道控制效果良好.
关键词：流固耦合沿空掘巷水浸软化煤柱数值模拟
分类号：TD32(矿山压力与支护)
论文发表日期：2025-10-30
在线出版日期：2025-11-06（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 14-22 )
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