复杂应力下煤柱蠕变特性及稳定性研究

“煤矿井下留设煤柱蠕变规律” 在煤炭开采过程中，煤柱的设置是为了支撑周围岩层，防止地表过大的沉降，确保采矿作业的安全性和矿井的稳定性。这篇研究主要探讨了在复杂应力状态下的条带煤柱的长期稳定性和其蠕变规律。蠕变是材料在长时间持续荷载作用下发生的缓慢变形现象，对于煤矿井下煤柱而言，蠕变可能导致煤柱形状和尺寸的变化，进而影响矿井的结构安全。 研究人员采用理论分析和数值模拟的方法，推导出井下留设煤柱的蠕变模型。这个模型揭示了煤柱应变随时间的非线性变化特点，即初期应变快速增加，随着时间推移逐渐减缓并最终趋向稳定。通过实验获取的蠕变曲线进一步验证了模型的衰减蠕变过程，这表明煤柱的变形速度会随着时间逐渐降低。 FLAC3D是一种常用的三维离散元软件，用于模拟地质工程中的力学行为。在这项研究中，FLAC3D被用来模拟七台河90#条带煤柱的蠕变情况。结果显示，该煤柱的蠕变类型为衰减蠕变，即蠕变速率逐渐减少，煤柱在开采结束后第三年进入稳定蠕变阶段。这一发现与现场观察到的地表破坏程度和矿方监测的地表下沉数据相吻合，证实了模型的准确性和实用性。 研究的意义在于为煤矿的长期稳定性提供了科学依据。通过对胜利煤矿一采区的煤柱蠕变规律进行深入研究，可以有效地预测和控制地表的沉降，保护上覆岩层的稳定性，以及防止地表建筑物因开采活动而受损。这种方法对于优化矿井设计，减少环境影响，提高煤炭开采的经济效益具有重要的指导价值。 关键词涉及了长期稳定性、煤柱蠕变、鲍格斯模型、蠕变曲线和FLAC3D技术。鲍格斯模型是一种常用于描述材料蠕变的经典理论，能够很好地解释材料在长时间内变形的行为。蠕变曲线则直观展示了煤柱随时间的变形趋势。FLAC3D作为一种强大的数值模拟工具，在地质力学领域有广泛的应用，对于理解复杂地质条件下的煤柱蠕变现象至关重要。 这项研究不仅深化了对煤柱蠕变现象的理解，还为实际采矿工程提供了可靠的预测和控制手段，对保障煤矿安全和环境保护具有重要意义。