关键柱柱旁充填岩层控制：理论与应用

关键柱柱旁充填岩层控制基础理论是一篇深入探讨采空区遗留煤柱群链式失稳问题的重要论文。该研究针对这种普遍存在的联动致灾效应，提出了一种基于关键柱理论的创新技术方法。关键柱是指在煤柱群体系中起决定性作用，可能导致整个采空区失稳的支柱。论文的核心内容包括： 1. 技术方法：文章详细阐述了在关键柱周围进行不同类型的充填工作，如双侧全部充填、双侧部分充填、单侧全部充填或单侧部分充填，旨在构建一种协同承载结构体。这些充填体不仅对关键柱提供侧向支撑，还能通过“关键柱-柱旁充填体”的协作，有效控制采场岩层移动，确保煤炭资源的绿色、安全、高效开采。 2. 控制机理：核心机理涉及关键柱与充填体的耦合承载，即充填体在侧向对关键柱施加约束，同时改变关键柱的受力状态，使其从简单的应力分布转变为应力强化状态，减少由于关键柱强度衰减导致的失稳风险。 3. 材料与参数：推荐的关键柱柱旁充填体主要使用返井固废充填材料和原位固废充填材料，这些材料应具备足够的极限抗压强度，以承受分配给它们的负载。充填后，屈服区的宽度限制在关键柱原始弹性核区之外，避免进一步扩大损失。 4. 效果评估：充填后的关键柱应力集中程度降低，两侧塑性核区变窄，而中央弹性核区增宽，这表明充填效果显著，有助于减缓失稳风险。关键柱与充填体的应力和塑性区分布特征显示出良好的控制效果。 5. 应用前景：该理论不仅适用于防治采空区遗留煤柱群链式失稳，还具有广泛的潜在应用，如在优质煤炭资源的再开采、地下空间的维护与利用，甚至可推广到非煤矿山资源开采领域的岩层控制技术中。 总结，这篇论文通过对关键柱柱旁充填岩层控制的研究，为解决采空区稳定性问题提供了新的解决方案和技术指导，对于提升煤炭开采的可持续性和安全性具有重要意义。