沿空留巷充填体蠕变特性及其对稳定性影响

"沿空留巷充填体蠕变特性数值模拟" 沿空留巷是煤炭开采中的一种技术，旨在保留采空区一侧的巷道，以维持矿井的稳定性并减少地表沉降。充填体是沿空留巷的关键组成部分，它的长期稳定对整个巷道的稳定性至关重要。在实际应用中，充填体会受到持续的压力作用，产生一种随时间变化的蠕变变形。蠕变特性是充填体力学性质的重要指标，它决定了巷道在长期荷载下的变形行为。 学者们针对沿空留巷充填体进行了广泛的研究，包括对其受压情况、支撑力、填充方式以及填充材料的选择等。然而，现有的研究往往忽略了充填体的蠕变特性，仅仅基于刚性标准进行分析，这可能导致对顶板移动规律的误判，并增加矿井生产的安全隐患。 本文以某矿12701工作面为例，该工作面的巷道尺寸、煤层倾角和厚度都给出了具体数据。通过FLAC3D数值模拟软件，运用Cvisc模型对充填体蠕变特性进行深入分析。Cvisc模型是模拟粘弹性材料蠕变行为的有效工具，它能反映充填体在逐步加载条件下的瞬时变形、稳定蠕变和加速蠕变三个阶段。在加速蠕变阶段，充填体的破坏速度加快，且破坏时的加载强度通常在自身强度的70%~72%之间。 通过模拟不同强度（3 MPa和5 MPa）的充填方案，研究发现，在不考虑蠕变效应时，3 MPa的强度足以满足留巷需求。但是，一旦考虑时间效应，3 MPa强度的充填体在约1.6年后会出现承载失效，导致留巷失败。因此，最终选择了5 MPa的充填强度方案，该方案经过现场实践验证，表现出良好的稳定性，留巷取得了成功。 这项研究强调了蠕变特性在沿空留巷充填体设计中的重要性，提供了更精确的充填体强度选择依据，有助于提高矿井的长期安全性和经济效益。通过数值模拟和实地试验相结合的方法，对于优化沿空留巷技术、降低矿井风险具有积极指导意义。