采动水浸作用下矿井地下水库残留煤柱稳定性

摘要

构建了采动水浸耦合作用下矿井地下水库流-固耦合数值模型,定义了煤柱损伤度并给出了煤柱临界损伤度计算方法,用以量化煤柱损伤程度.在此基础上模拟了相邻3个工作面开采及采空区蓄水对煤柱稳定性的影响规律.结果表明:首采工作面开采完毕观测区域煤柱损伤度达到44%,相邻工作面开采完毕后煤柱损伤度达到55.6%.煤柱损伤度均在工作面靠近煤柱观测区域时迅速增加,但在后续工作面开采过程中基本不再增加.在采空区蓄水后,原处于塑性区的煤柱水压急剧升高致使强度出现下降,进而使得塑性区进一步往煤柱内部发育直至贯通.在此期间,煤柱损伤度的增量呈现"增大—减小—稳定"的渐近破坏特征,稳定后的煤柱损伤度达71.1%,超过损伤度临界值65%,煤柱将发生失稳.