旺格维利采煤法采空区煤柱-顶板受力模型与数值模拟

摘要

本文以榆神矿区常家梁煤矿为研究背景,对旺格维利采煤法的煤柱-顶板受力机理进行研究.通过建立力学结构模型和数值模拟的方式,分析顶板和煤柱在简化的力学模型中的内力情况和在数值模拟中的应力分布和塑性区分布情况.煤柱-顶板力学模型计算得出顶板的弯矩图、剪力图和煤柱的应力,假设煤柱受力均匀,煤柱承受的平均应力为8.7 MPa;数值模拟结果得出应力和塑性区分布图,可以看出此种开采方案下,刀间煤柱进入塑性区,失去承载能力,巷间煤柱处于稳定状态,顶板荷载主要由巷间煤柱承担;数值模拟结果验证了力学模型的合理性,并且通过对比分析得出理论计算的巷间煤柱应力比模拟结果大,这是因为理论模型将刀间煤柱的约束作用和部分承载能力进行了简化.