跨煤柱开采覆岩运动与载荷传递特征三维相似模拟研究

曹丁园; 潘瑞凯; 白锦文; 冯国瑞; 屈锦波; 李浩男; 李宇飞

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2025010

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (03) : 477 -488. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2025010

跨煤柱开采覆岩运动与载荷传递特征三维相似模拟研究

曹丁园, 潘瑞凯, 白锦文, 冯国瑞, 屈锦波, 李浩男, 李宇飞

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摘要

下层煤工作面跨上覆遗留煤柱开采(简称“跨煤柱开采”)过程中，遗留煤柱承受高支承压力，可能导致下层煤工作面发生冒顶、压架、巷道损坏以及冲击地压等灾害。采用三维相似模拟试验研究跨煤柱开采时覆岩的运移规律和煤柱载荷传递特征。结果表明：随着遗留煤柱两侧工作面的开采，层间岩层应力分布发生显著变化，单侧采空时煤柱应力影响角约为7°,两侧采空时应力影响角增大至39°,工作面距离遗留煤柱约32 m时开始受煤柱集中应力影响；下层煤工作面进入煤柱下方开采后，采空区的煤柱逐渐发生屈服卸压，将覆岩载荷传递至工作面前方完整煤柱，形成载荷集中，在工作面推出煤柱5 m位置时，层间岩层断裂并诱发主关键层失稳，发生强矿压显现。