中国安全科学学报

作者：王虹玉, 程志恒, 王朋, 陈亮, 曲晓明, 郭凯

单位：1 中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院,北京 100083；2 华北科技学院 文法学院,河北 廊坊 065201；3 华北科技学院 矿山安全学院,河北 廊坊 065201；4 中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 沈阳 113122；5 北京科技大学 土木与资源工程学院,北京 100083

关键词：孤岛工作面,覆岩结构,区段煤柱,浅埋煤层,煤柱稳定性,数值模拟

基金：国家自然科学基金面上项目(52074120); 国家自然科学基金青年基金(52204133); 国家自然科学基金青年基金(52104131)

为探究浅埋煤层孤岛工作面开采时覆岩结构演化及区段煤柱稳定性,以泰华煤矿50104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测相结合的研究手段,分析其两侧区段煤柱承载能力及区段煤柱覆岩结构演化特征;并利用FLAC3D数值软件,模拟塑性区分布情况以及采动应力演化特征。结果表明:50104工作面推进过程中,东西两侧区段煤柱塑性破坏滞后于工作面推进过程,位于工作面后方采空区处的区段煤柱处于塑性破坏状态,而位于工作面煤壁前方的煤柱存在稳定的弹性区,整体保持稳定,且两侧区段煤柱应力分布呈现相同特征,2条11 m煤柱高应力集中区域保持对称,均位于工作面后方;工作面区段煤柱高应力破坏区域发展速度滞后于工作面推进速度,工作面前方区段煤柱中心区域平均应力值从3.35 MPa增加至3.54 MPa,但始终未超过理论计算得到的煤柱承载强度值;通过分析50104工作面的矿压监测数据,得出实测初撑力均值为 3932.4 kN,占液压支架额定初撑力的55%;平均最大工作阻力5 812.3kN,占额定工作阻力的61.2%;加权平均阻力均值为4 836.6kN/架,占额定工作阻力的50.9%;最大来压6 013 kN,支架应力约2.35 MPa,证明11 m煤柱稳定,位于工作面煤壁前方区段煤柱的整体稳定性较好。

来源：2024年第11期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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