推采陷落柱工作面支承压力状态演变规律研究

张星宇¹，许延春²，高玉兵¹，曹光明²，端恒²

1. 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室力学与建筑工程学院2. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院

摘 要：针对工作面推采陷落柱时面临的矿压威胁,充分考虑陷落柱的形成过程及其围岩地质特征,构建了陷落柱"四带"地质力学模型,并运用理论分析、数值模拟和相似模拟相结合的方法就推采陷落柱工作面支承压力演变规律进行了系统性研究.结果表明:陷落柱诱发的围岩应力在水平方向上可划分为柱体低应力带、柱边应力降低带、外围应力升高带和原岩应力稳定带;当工作面靠近及推过陷落柱时,均会产生采场超前支承压力与陷落柱应力四带耦合现象,其支承压力演变过程可分为耦合发生、耦合增强、柱体吸收、二次耦合和耦合渐散5个阶段;而推采陷落柱工作面的矿压规律与支承压力状态演变及岩体性质结合紧密.靠近陷落柱时,叠合高应力集聚的破碎顶板使支架承受更大载荷.推进陷落柱时,虽然柱体内的低应力起点使柱体区域应力呈一般水平,但陷落柱作为一个整体易沿弱面发生溃泄,尤其对于弱胶结松散陷落柱,矿压显现更加明显.

关键词：陷落柱;支承压力;应力演变;矿压显现;