房柱式采空区煤柱稳定性关键因素与有限元分析

房柱式采空区煤柱稳定性分析是一篇深入探讨厚煤层浅埋深采矿条件下，针对房柱式开采方法下采空区煤柱稳定性问题的研究论文。作者付武斌、邓喀中和张立亚在中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室进行这项工作，他们的研究主要运用了矿山岩石力学和有限元强度折减理论。 研究发现，煤柱的稳定性与其最大主应力有密切关系。当煤柱能够维持长期稳定时，其横断面上的最大主应力曲线表现为倒拱形，这意味着应力分布均衡且在承受范围之内。相反，如果煤柱不稳定，最大主应力曲线会呈现正拱形，显示出超出煤体弹性极限的应力分布，可能导致煤柱的塑性变形或剪切错动。 有限元强度折减法的安全系数fs被用来评估煤柱的稳定性，当fs大于1.5时，煤柱被认为是长期稳定的。这个标准意味着煤柱在承受压力时能够保持足够的强度，不会因应力过大而导致破坏。研究结果与实际矿井中的观察情况相符，这对于指导实际的煤炭开采决策和设计具有重要的实践意义。 论文的关键领域包括房柱式采空区、煤柱稳定性、最大主应力分析、有限元强度折减法的应用以及安全系数的计算。研究背景是针对内蒙古鄂尔多斯地区的煤炭开采，由于老采空区的存在，残煤开采和相邻煤层的复采带来了地表稳定性挑战，因此解决煤柱稳定性问题是保障地区安全和发展的重要课题。 本文的研究成果不仅提供了理论依据，也为煤炭开采行业中的煤柱设计和稳定性控制提供了实用的指导，有助于减少地质灾害的发生，保障矿产资源的可持续开发。