基于Burgers模型的深井采区下山保护煤柱长期稳定性研究
段治超1
黄刚1
袁磊1
虞周磊2
1.山东科技大学 能源与矿业工程学院,山东 青岛 2665902.兖矿能源集团股份有限公司 兴隆庄煤矿,山东 济宁 272102
摘要：深部矿井采区下山保护煤柱长期处于"三高一扰动"的复杂环境中,其蠕变损伤累积效应显著影响其长期稳定性,传统基于静力学假设的设计方法难以满足工程需求.以阳城煤矿北三采区为工程背景,针对下山保护煤柱的长期稳定性问题,提出了基于Burgers蠕变模型的数值分析方法.通过5 组对比试验标定Burgers模型参数,揭示了Burgers模型各参数对瞬时蠕变量、初始蠕变速率及稳定应变量的标定规律,并验证了煤样数值模拟结果与室内蠕变试验结果的吻合性(最大误差<3.5%).基于FLAC3D数值模拟软件构建地质力学模型,综合理论计算、静力学模拟及蠕变分析,对比了"三下"开采规范法(56.3 m)、极限平衡理论(53.7 m)及 Mohr-Coulomb弹塑性模型(58.8 m)等在未考虑时间效应时的采区下山保护煤柱宽度,并进一步引入Burgers模型分析煤柱蠕变特性.模拟结果表明:保护煤柱在 10 年服务周期内,煤柱蠕变导致原岩应力边界向巷道方向迁移,工作面终采线与应力边界间距由 58.8 m增至 72.3 m,水平位移在 3 年后保持基本平稳,蠕变周期内累积位移约 70 mm.综合考虑超前支承压力影响及蠕变损伤累积效应,最终确定北三采区下山保护煤柱合理宽度为 75 m.
关键词：保护煤柱长期稳定性Burgers模型蠕变特性数值模拟
分类号：TD322(矿山压力与支护)
资助基金：山东省自然科学基金资助项目(ZR2022ME195)
论文发表日期：2026-02-20
在线出版日期：2026-03-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 177-188 )
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