基于突变理论的大型综放沿空巷道窄煤柱稳定性与合理宽度研究

本文主要探讨了大型综放工作面沿空巷道窄煤柱的合理宽度确定问题。沿空巷道煤柱的稳定性受到多种因素影响，尤其是不连续性现象，这在煤柱系统力学简化模型的背景下显得尤为重要。作者利用突变理论，特别是尖点突变模型，对该现象进行了深入研究。他们构建了"煤柱-顶板"系统力学模型，考虑了上覆岩层压力、巷道宽度、煤层埋深以及煤质特性等因素。 在模型中，作者引用了威尔逊渐进破坏理论，指出煤柱实际承受的载荷不仅包括自身重量，还包括巷道和采空区悬露岩层转移的部分载荷。根据泊松分布的岩石缺陷，他们提出了岩石应力与应变之间的软化关系，这对于理解煤柱失稳的关键参数有着重要影响。 研究结果显示，煤柱的临界失稳宽度与煤层埋深、煤柱高度、巷道宽度、应力集中系数、侧压系数、煤层界面的内摩擦角和黏聚力以及煤帮支护阻力等因素紧密相关。为了确保安全，作者在临界失稳宽度的基础上引入了安全系数，以此来计算窄煤柱的合理宽度。这种方法强调了在设计窄煤柱尺寸时需要综合考虑各种工程参数的重要性，以防止在实际开采过程中发生煤柱失稳事故。 论文通过工程实例的应用，验证了利用突变理论确定窄煤柱合理宽度方法的实用性和有效性。这不仅有助于提升大型综放工作面沿空巷道的施工安全性，也为煤炭开采行业的工程设计提供了科学依据和技术指导。本文的研究对于优化煤矿开采工艺、保障矿工安全以及提高资源利用效率具有重要意义。