基于多应力指标控制的煤柱下伏巷道稳定性与布

研究背景与问题

随着我国煤炭资源的开采深度不断增加，近距离煤层群上层煤残留煤柱对下层煤巷道围岩稳定性控制成为了一个亟待解决的问题。传统的煤柱稳定性评估方法往往忽略了应力集中系数ζ、应力梯度δ、侧压系数λ等关键应力指标的影响，导致巷道稳定性预测存在较大误差。因此，本研究针对近距离煤层群上层煤残留煤柱对下层煤巷道围岩稳定性控制的不利影响，提出了基于多应力指标控制的煤柱下伏巷道稳定性与布设优化研究。

研究方法

本研究以茨沟营煤矿4号、5号近距离煤层为工程背景，首先引入应力集中系数ζ、应力梯度δ、侧压系数λ三项应力指标，构建了残留煤柱承载应力与底板异常应力场理论模型。随后，采用理论分析、FLAC~(3D)数值模拟等方法，对煤柱下伏巷道围岩的应力分布和变形特征进行了深入分析。此外，本研究还结合现场实测数据，对理论模型进行了验证和修正。

核心结果

本研究通过理论分析和数值模拟，得到了以下核心结果： 1. 基于多应力指标构建的残留煤柱承载应力与底板异常应力场理论模型能够较好地反映煤柱下伏巷道围岩的应力分布和变形特征； 2. 通过优化煤柱布设方案，可以显著提高煤柱下伏巷道的稳定性，降低围岩变形和破坏风险； 3. 应力集中系数ζ、应力梯度δ、侧压系数λ对煤柱下伏巷道围岩稳定性具有显著影响，应将其纳入煤柱稳定性评估体系。

结论与意义

本研究得出以下结论： 1. 基于多应力指标控制的煤柱下伏巷道稳定性与布设优化方法能够有效提高煤柱下伏巷道的稳定性，降低围岩变形和破坏风险； 2. 应力集中系数ζ、应力梯度δ、侧压系数λ对煤柱下伏巷道围岩稳定性具有显著影响，应将其纳入煤柱稳定性评估体系； 3. 本研究为近距离煤层群上层煤残留煤柱对下层煤巷道围岩稳定性控制提供了理论依据和工程指导。 本研究的意义在于： 1. 提高了煤柱下伏巷道的稳定性，为我国煤炭资源的合理开发和利用提供了技术保障； 2. 为类似工程提供了理论指导和实践参考，有助于提高我国煤炭开采的安全性； 3. 推动了我国煤岩力学领域的研究，丰富了煤岩力学理论体系。

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