厚煤层条带开采煤柱动力相似模拟：受力状态与保护策略

厚煤层条带开采煤柱受力状态相似材料模拟研究 本文主要探讨了在煤矿“三下”开采（在建筑物、铁路、水体下方开采）过程中，采用广泛条带开采方法时，保留煤柱的受力状态分析。由于开采过程中煤柱的受力状态经历了一个从动态到静态的变化，研究者苏仲杰和关月洁针对这一问题，利用相似材料模拟技术进行深入研究。 相似材料模拟理论是基于牛顿相似理论，其核心是确保模型与实际开采现场在几何形状、运动行为、动力学响应以及初始状态和边界条件等方面的相似性。这种方法通过构建人工材料模型，按比例缩小，以反映原型（实际开采现场）的物理力学特性。在本研究中，模型选择的是某煤矿深度350米，煤层厚度9米，倾角为0°的特定区域，上覆岩层包括中砂岩、粉砂岩、细砂岩和泥岩，以及第四系表土中的粘土、砂质粘土和砂层等，每种岩层的物理力学参数都有详细的数据。 研究团队首先确定了相似常数，这是模拟过程中至关重要的参数，它决定了模型与原型的比例关系。接着，他们确定了强度指标，如弹性模量、泊松比、单轴抗压强度和抗拉强度，这些都是评估岩石在受力下的行为关键参数。通过对模型进行三维应力模拟，研究团队能够观察和记录煤柱在不同阶段的受力状态变化，从而为优化条带开采策略和保护煤柱提供科学依据。 通过边界条件的精确匹配，模型试验能够准确反映开采过程中的岩层移动和地表变形情况，这对于理解和控制开采过程中的安全性和稳定性至关重要。这种方法不仅有助于减少实际开采过程中的风险，还能为矿井设计者提供有效的工程技术解决方案，提升开采效率并保障矿工的安全。 该研究通过相似材料模拟手段深入探究厚煤层条带开采煤柱的受力状态，为煤炭工业中的复杂开采问题提供了一种有力的实验验证手段和技术支持，对推动煤矿开采技术的发展具有重要意义。