楊增強(qiáng)，孫凱華，李豐碩，李崗偉，任長(zhǎng)樂(lè)，支藝翔

(1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116； 2.山東省深部沖擊地壓災(zāi)害評(píng)估工程實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250104； 3.中煤科工生態(tài)環(huán)境科技有限公司，北京 100013； 4.安徽理工大學(xué)深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 淮南 232001)

煤層群開(kāi)采期間，尤其間距較小的煤層群順序開(kāi)采期間，上、下開(kāi)采煤層之間由于在開(kāi)采順序上存在先后，會(huì)導(dǎo)致下煤層開(kāi)采期間受到上煤層開(kāi)采后遺留煤柱所形成的應(yīng)力集中影響[1-4]。眾多學(xué)者之前關(guān)于煤層群開(kāi)采的研究多集中于煤與瓦斯突出方面[5-7]，旨在通過(guò)開(kāi)采上保護(hù)煤層實(shí)現(xiàn)對(duì)于被保護(hù)煤層的卸壓增透作用，而往往忽視開(kāi)采上保護(hù)層時(shí)遺留下來(lái)的采空區(qū)邊界煤柱將會(huì)對(duì)被保護(hù)煤層開(kāi)采造成應(yīng)力集中影響。當(dāng)被保護(hù)煤層采掘位置受上保護(hù)煤層開(kāi)采遺留煤柱影響時(shí)，多重采動(dòng)應(yīng)力疊加作用下將會(huì)導(dǎo)致采掘空間圍巖應(yīng)力環(huán)境惡化而礦壓顯現(xiàn)不斷，尤其針對(duì)支護(hù)薄弱的巷道空間。

在分析遺留邊界煤柱對(duì)底板煤巖體的受力影響時(shí)，創(chuàng)新性的考慮了采空區(qū)邊緣至矸石壓實(shí)區(qū)的中間過(guò)渡區(qū)綜合影響作用，并通過(guò)精細(xì)化數(shù)值模擬驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。后續(xù)針對(duì)受工作面回采擾動(dòng)影響下051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段圍巖偏應(yīng)力第二不變量模擬結(jié)果提出了相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)支護(hù)措施，并通過(guò)礦壓監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 工程地質(zhì)概況

靈新煤礦年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬(wàn)t，目前接續(xù)五采區(qū)內(nèi)存在間距19.2～21.5m的15#和16#兩層煤，屬于近距離煤層群開(kāi)采。15#煤層位于16#煤層上方，目前15#煤層已經(jīng)開(kāi)采完畢，且在采空區(qū)四周留有多處遺留煤柱，這些遺留煤柱的存在將會(huì)對(duì)下方16#煤層開(kāi)采造成嚴(yán)重影響。在此以16#煤層中正在進(jìn)行回采作業(yè)的051606工作面為工程地質(zhì)背景進(jìn)行研究，該工作面一側(cè)為已經(jīng)回采結(jié)束的051604采空區(qū)，另外一側(cè)為待接續(xù)開(kāi)采的051608工作面。051606工作面回采期間，沿空側(cè)的051606回風(fēng)巷從15#煤層中遺留的35m寬采區(qū)邊界煤柱下方橫穿而過(guò)，進(jìn)而受到051604采空區(qū)側(cè)向支承壓力和35m寬采區(qū)邊界煤柱集中應(yīng)力的疊加影響，導(dǎo)致051606回風(fēng)巷存在一定區(qū)間的圍巖應(yīng)力異常段，后續(xù)該應(yīng)力異常段巷道還會(huì)受到051606工作面回采造成的超前支承應(yīng)力擾動(dòng)影響。關(guān)于051606工作面附近煤層群開(kāi)采工作面空間采掘位置關(guān)系情況如圖1所示。

圖1 煤層群開(kāi)采工作面空間采掘位置關(guān)系

051606回風(fēng)巷自掘巷后，在該圍巖應(yīng)力異常段范圍內(nèi)礦壓顯現(xiàn)較為劇烈，例如頂板在靠近20m寬區(qū)段保護(hù)煤柱側(cè)頂煤較為破碎，存在局部垮冒、支護(hù)體失效等問(wèn)題；同時(shí)保護(hù)煤柱存在局部?jī)?nèi)擠變形嚴(yán)重、幫部煤體松散破碎等情形。

2 遺留邊界煤柱影響下底板受力特征

2.1 底板受力模型的建立

靈新煤礦近距離煤層群開(kāi)采期間，以15#煤層開(kāi)采遺留的35m寬采區(qū)邊界煤柱(其兩側(cè)分別為W1415采空區(qū)和051504采空區(qū))為研究對(duì)象，以與35m寬采區(qū)邊界煤柱垂直方向做縱向截面，建立底板受力平面應(yīng)變力學(xué)模型[8，9]，如圖2所示。

圖2 遺留邊界煤柱影響下底板中任意一點(diǎn)受力模型

由圖2可知，15#煤層遺留邊界煤柱(寬L2)以及其兩側(cè)的051504采空區(qū)(寬L1)和W1415采空區(qū)(寬L3)均對(duì)底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的受力產(chǎn)生影響。其中關(guān)于L2取值為35m，而關(guān)于L1和L3的取值情況則根據(jù)眾多學(xué)者研究成果確定，匯總眾多相關(guān)學(xué)者研究文獻(xiàn)可知[10，11]：采空區(qū)邊緣位置處的垂直支承應(yīng)力約等于0MPa，且隨著遠(yuǎn)離采空區(qū)邊緣位置而垂直支承應(yīng)力逐漸增大，最終在遠(yuǎn)離采空區(qū)邊緣位置距離約為0.12～0.3倍采空區(qū)埋深時(shí)恢復(fù)至原巖應(yīng)力狀態(tài)，即此處采空區(qū)矸石處于壓實(shí)狀態(tài)，而從采空區(qū)邊緣至矸石壓實(shí)區(qū)的中間過(guò)渡區(qū)中矸石處于未壓實(shí)狀態(tài)。051504采空區(qū)和W1415采空區(qū)的埋深分別為H1和H3，在此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件均近似取值為330m，相應(yīng)的可以計(jì)算出在遠(yuǎn)離采空區(qū)邊緣位置距離約為39.6～99m位置處矸石處于壓實(shí)狀態(tài)，為便于理論計(jì)算所需，在此折中取其范圍值的近似平均值，即L1和L3的寬度均取值為70m?？梢?jiàn)，對(duì)于坐標(biāo)系xoy中，沿著橫坐標(biāo)x軸方向取值區(qū)間為0～175m。

同理由圖2可知，沿橫坐標(biāo)x軸方向可劃分為[0，70 )、[70，105)和[105，175)三個(gè)區(qū)間，在此首先以遺留邊界煤柱所處的[70，105)區(qū)間為重點(diǎn)進(jìn)行受力分析。首先假定該區(qū)間內(nèi)底板煤巖體承載的垂直均布載荷大小為λ1γH2，在此區(qū)間范圍內(nèi)任取一微小單元段dl，則可根據(jù)彈性力學(xué)中的理論知識(shí)得到該微小單元段dl內(nèi)的垂直均布載荷對(duì)底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的受力表達(dá)式：

式中，dσx2、dσy2和dτxy2分別表示在遺留邊界煤柱所處的[70，105)區(qū)間內(nèi)任取一微小單元段dl內(nèi)的垂直均布載荷對(duì)于底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的水平應(yīng)力、垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量大小，MPa；λ1表示遺留邊界煤柱所處的[70，105)區(qū)間內(nèi)應(yīng)力集中系數(shù)均值，取值1.5；γ表示15#煤層上覆巖層的平均容重，取值2.5×104kN/m3；H2表示遺留邊界煤柱的平均埋深，取值330m。

根據(jù)式(1)所示的微小單元段dl內(nèi)的垂直均布載荷對(duì)于底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量大小，可以積分得到整個(gè)遺留邊界煤柱所處的[70，105)區(qū)間內(nèi)的垂直均布載荷對(duì)于底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的受力表達(dá)式：

式中，σx2、σy2和τxy2分別表示在遺留邊界煤柱所處的[70，105)區(qū)間內(nèi)的垂直均布載荷對(duì)于底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的水平應(yīng)力、垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量大小，MPa。

依據(jù)式(1)和(2)中關(guān)于遺留邊界煤柱的垂直均布載荷對(duì)于底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的水平應(yīng)力、垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量大小的計(jì)算方法，同理可以得到051504采空區(qū)和W1415采空區(qū)內(nèi)的垂直均布載荷對(duì)于底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的受力表達(dá)式：

式中，σx1、σy1和τxy1分別表示在051504采空區(qū)所處的[0，70)區(qū)間內(nèi)的垂直均布載荷對(duì)于底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的水平應(yīng)力、垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量大小，MPa；λ0表示采空區(qū)未壓實(shí)區(qū)間內(nèi)應(yīng)力集中系數(shù)均值，取值0.8；H1表示051504采空區(qū)的平均埋深，取值330m。

式中，σx3、σy3和τxy3分別表示在W1415采空區(qū)所處的[105，175)區(qū)間內(nèi)的垂直均布載荷對(duì)于底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的水平應(yīng)力、垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量大小，MPa；H3表示W(wǎng)1415采空區(qū)的平均埋深，取值330m。

聯(lián)立式(2)—(4)可以計(jì)算得到[0，70 )、[70，105)和[105，175)三個(gè)區(qū)間內(nèi)的垂直均布載荷綜合作用下底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的受力表達(dá)式：

式中，σx、σy和τxy分別表示在[0，70 )、[70，105)和[105，175)三個(gè)區(qū)間內(nèi)的垂直均布載荷綜合作用下底板煤巖體內(nèi)任意一點(diǎn)M(x，y)的水平應(yīng)力、垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量大小，MPa。

2.2 底板受力特征的分析

采用專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)軟件matlab對(duì)公式(5)進(jìn)行解算，進(jìn)而可以求出在[0，70 )、[70，105)和[105，175)三個(gè)區(qū)間內(nèi)的垂直均布載荷綜合作用下底板煤巖體內(nèi)的水平應(yīng)力、垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量如圖3所示(圖中應(yīng)力的正負(fù)號(hào)僅表示方向，正號(hào)表示與坐標(biāo)軸指向相同，負(fù)號(hào)則相反)。

圖3 解算后的底板煤巖體內(nèi)應(yīng)力分量

由圖3(a)可知，底板煤巖體內(nèi)的水平應(yīng)力影響范圍較小，基本在底板埋深為20m的16#煤層位置處已經(jīng)處于較低值，此時(shí)最大水平應(yīng)力僅為3MPa左右，且最大值位于遺留邊界煤柱中軸線的正下方位置處。這表明051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段中間位置處將會(huì)受到一定程度水平應(yīng)力的擠壓作用，這將促使巷道頂板水平擠壓出現(xiàn)離層、冒頂?shù)鹊V壓顯現(xiàn)；由圖3(b)可知，底板煤巖體內(nèi)的垂直應(yīng)力影響范圍較大，基本在底板埋深為20m的16#煤層位置處依舊處于較高值，此時(shí)最大垂直應(yīng)力約為13MPa左右，且最大值同樣位于遺留邊界煤柱中軸線的正下方位置處。這表明051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段中間位置處將會(huì)受到較大程度垂直應(yīng)力的垂向壓縮作用，進(jìn)一步促使巷道頂板破碎程度增加，進(jìn)而更易發(fā)生冒頂事故。同時(shí)較高的垂直應(yīng)力還會(huì)致使巷道兩幫煤體因垂向壓縮而產(chǎn)生內(nèi)擠變形嚴(yán)重等問(wèn)題，進(jìn)一步導(dǎo)致051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段中間位置處支護(hù)困難；由圖3(c)可知，底板煤巖體內(nèi)的剪切應(yīng)力影響范圍也較大，基本在底板埋深為20m的16#煤層位置處依舊處于較高值，此時(shí)最大剪切應(yīng)力約為±6.5MPa左右，且最大值位于遺留邊界煤柱兩側(cè)的正下方位置處。這表明051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段兩側(cè)位置處將會(huì)受到較大程度剪切應(yīng)力的剪切作用，這將促使巷道圍巖中支護(hù)體結(jié)構(gòu)剪切失效，失去對(duì)圍巖的支護(hù)效能。

綜上分析可知，051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段在遺留邊界煤柱中軸線正下方位置處主要受垂直應(yīng)力影響，以水平應(yīng)力影響為輔，而在遺留邊界煤柱兩側(cè)正下方位置處主要受剪切應(yīng)力影響。

3 遺留邊界煤柱影響下底板受力數(shù)值模擬

3.1 三維模型的建立

根據(jù)圖1所示的煤層群開(kāi)采工作面空間采掘位置關(guān)系圖，建立三維數(shù)值模型。

三維模型尺寸為150m×175m×65m(長(zhǎng)×寬×高)，模型四周邊界采用水平位移約束，底面邊界采用固定位移約束。模型上表面距離地表310m，因此施加等效于覆巖重力的等效均布載荷7.75MPa，重力加速度在此取值為10m/s2。為了提高數(shù)值模擬運(yùn)算結(jié)果的精細(xì)化程度，再次對(duì)煤巖體和采空區(qū)矸石分別選用不同的本構(gòu)模型，其中煤巖體采用Mohr-Column本構(gòu)模型，而采空區(qū)矸石采用Double-Yield本構(gòu)模型[12]。因?yàn)槊簬r體采用Mohr-Column本構(gòu)模型，在此可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取得的煤巖樣物理力學(xué)參數(shù)測(cè)定結(jié)果確定，見(jiàn)表1。

表1 煤巖物理力學(xué)參數(shù)賦值表

而關(guān)于采空區(qū)矸石因其采用Double-Yield本構(gòu)模型，根據(jù)該本構(gòu)模型的特性，首先對(duì)矸石壓實(shí)之前的初始密度進(jìn)行賦值，在此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況取值為1100kg/m3。然后建立三維模型尺寸為1.0×1.0×1.0m(長(zhǎng)×寬×高)的正方體單元子模型，通過(guò)迭代法[13]使得其運(yùn)算得到的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線與采用Salamon經(jīng)驗(yàn)公式[14]理論計(jì)算得到的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線相吻合，如圖4所示。

圖4 數(shù)值模擬與理論計(jì)算的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線

通過(guò)迭代法確定的最合理采空區(qū)矸石物理力學(xué)參數(shù)情況見(jiàn)表2。

表2 采空區(qū)矸石物理力學(xué)參數(shù)賦值表

3.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

3.2.1 底板煤巖體主應(yīng)力差分析

數(shù)值模擬精細(xì)化運(yùn)算后，通過(guò)提取16#煤層頂?shù)装逦恢锰幍淖畲笾鲬?yīng)力(σ1)、最小主應(yīng)力(σ3)和剪切應(yīng)力(τ)的數(shù)據(jù)值，進(jìn)行后續(xù)的分析。在此可近似認(rèn)為最大主應(yīng)力與垂直應(yīng)力相等，最小主應(yīng)力與水平應(yīng)力相等，主應(yīng)力差分布云圖如圖5所示。

圖5 主應(yīng)力差分布

由圖5可知，051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段頂板主應(yīng)力差約為9.5～10.5MPa，底板主應(yīng)力差約為8.5～9.5MPa，且由主應(yīng)力差分布云圖可知，主應(yīng)力差最大值位置主要集中在遺留邊界煤柱中軸線的正下方位置處，這一模擬結(jié)果與前述理論計(jì)算分析結(jié)果較吻合(理論計(jì)算主應(yīng)力差約為10MPa)。

同理可以做出關(guān)于16#煤層頂?shù)装逦恢锰幍募羟袘?yīng)力分布云圖如圖6所示。

圖6 剪切應(yīng)力分布

由圖6可知，051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段頂板剪切應(yīng)力約為6.0～7.0MPa，底板剪切應(yīng)力約為5.0～6.0MPa，且由剪切應(yīng)力分布云圖可知，剪切應(yīng)力最大值位置主要集中在遺留邊界煤柱兩側(cè)的正下方位置處，這一模擬結(jié)果與前述理論計(jì)算分析結(jié)果也較吻合(理論計(jì)算剪切應(yīng)力約為6.5MPa)。

可見(jiàn)理論分析與數(shù)值模擬精細(xì)化運(yùn)算結(jié)果吻合性較高，表明所建三維數(shù)值模型能夠滿足數(shù)值模擬仿真計(jì)算的要求，其精細(xì)化計(jì)算結(jié)果能夠作為后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)施工的參考依據(jù)。

3.2.2 巷道應(yīng)力異常段圍巖應(yīng)力分析

偏應(yīng)力第二不變量能夠直觀反應(yīng)煤巖體變形破壞的本質(zhì)特征[15，16]，基于此可以得出后續(xù)051606工作面回采期間巷道應(yīng)力異常段圍巖的應(yīng)力分布情況，如圖7所示。

圖7 巷道應(yīng)力異常段圍巖偏應(yīng)力演化規(guī)律

由圖7可知，巷道應(yīng)力異常段圍巖偏應(yīng)力分布整體呈現(xiàn)非對(duì)稱(chēng)的分布形式，其中煤柱側(cè)偏應(yīng)力值在14.1～18.9MPa之間，實(shí)體煤側(cè)偏應(yīng)力值在5.3～2.5MPa之間，處于較低偏應(yīng)力水平，整體上煤柱側(cè)較實(shí)體煤側(cè)偏應(yīng)力值要高很多，這表明在后續(xù)051606工作面回采期間煤柱側(cè)更容易發(fā)生變形破壞；而關(guān)于頂板內(nèi)偏應(yīng)力值分別在9.5～5.5MPa(中軸線位置)、10.0～4.8MPa(靠近煤柱側(cè)位置)和8.8～6.1MPa(靠近實(shí)體煤側(cè)位置)之間，同樣處于較高的偏應(yīng)力水平，但整體差異性不大，這說(shuō)明頂板在后續(xù)051606工作面回采期間也極易發(fā)生變形破壞。因此，考慮到后續(xù)051606工作面回采擾動(dòng)影響，有必要針對(duì)巷道應(yīng)力異常段頂板和實(shí)體煤幫加強(qiáng)支護(hù)，提高巷道圍巖的整體承載性能。

4 巷道應(yīng)力異常段圍巖控制研究

4.1 巷道圍巖支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述理論計(jì)算與數(shù)值模擬分析研究可知，051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段掘出后，圍巖主要受垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力影響，同時(shí)以水平應(yīng)力影響為輔，綜合作用下巷道應(yīng)力異常段圍巖發(fā)生頂煤較為破碎、局部垮冒、支護(hù)體失效等問(wèn)題，以及煤柱體存在局部?jī)?nèi)擠變形嚴(yán)重、幫部煤體松散破碎等情況；后續(xù)受051606工作面回采擾動(dòng)影響煤柱幫較實(shí)體煤幫更容易發(fā)生變形破壞。因此針對(duì)巷道應(yīng)力異常段圍巖采用非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)措施來(lái)提高圍巖的整體承載能力和抗變形能力。

考慮到16#煤層平均傾角為13°，屬于緩傾斜煤層，且煤層厚度為3.3m，因此051606回風(fēng)巷沿煤層頂板掘進(jìn)形成了倒梯形狀斷面的巷道。該倒梯形巷道斷面尺寸為煤柱幫高2300mm，實(shí)體煤幫高3200mm，中軸線位置處高2750mm，巷道寬4800mm，關(guān)于其補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)后的支護(hù)方案如圖8所示。

圖8 巷道應(yīng)力異常段圍巖補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)支護(hù)方案(mm)

該補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)后的圍巖支護(hù)方案能夠針對(duì)性的提高圍巖的承載能力和抗變形能力，進(jìn)而支護(hù)體與圍巖耦合作用在巷道應(yīng)力異常段淺部煤巖體內(nèi)形成一強(qiáng)結(jié)構(gòu)區(qū)，對(duì)于后續(xù)051606工作面回采擾動(dòng)影響能夠起到很好的防治效果。

4.2 巷道圍巖礦壓監(jiān)測(cè)

當(dāng)后續(xù)051606工作面回采至051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段附近時(shí)，通過(guò)布置在應(yīng)力異常段內(nèi)間隔17.5m的3個(gè)測(cè)站對(duì)其圍巖的承載能力和抗變形能力進(jìn)行監(jiān)測(cè)(3個(gè)測(cè)站分別位于遺留邊界煤柱中軸線正下方和兩側(cè)邊界的正下方位置處)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平均值如圖9所示。

圖9 巷道應(yīng)力異常段圍巖平均變形量監(jiān)測(cè)

由圖9可知，當(dāng)051606工作面回采推進(jìn)至距離巷道應(yīng)力異常段35m左右時(shí)，巷道應(yīng)力異常段圍巖開(kāi)始受到051606工作面回采擾動(dòng)影響而發(fā)生圍巖變形。從圖9(a)中可以看出圍巖中頂板最大平均變形量為109mm，底板最大平均變形量為142mm，頂?shù)装遄畲笃骄諗苛繛?51mm，較巷道中軸線位置處高度2750mm相比，平均收斂率為9.1%；從圖9(b)中可以看出圍巖中煤柱側(cè)最大平均變形量為68mm，實(shí)體煤側(cè)最大平均變形量為41mm，兩幫側(cè)最大平均收斂量為109mm，較巷道寬度4800mm相比，平均收斂率為2.3%?？梢?jiàn)，對(duì)051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段圍巖進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)后，圍巖整體變形量控制良好，頂?shù)装迨諗柯士刂圃?0%以內(nèi)，兩幫側(cè)收斂率控制在3%以內(nèi)，能夠很好的滿足051606工作面回采推過(guò)巷道應(yīng)力異常段期間的運(yùn)輸、行人和通風(fēng)等要求。

5 結(jié) 論

1)對(duì)上遺留采區(qū)邊界煤柱及其兩側(cè)采空區(qū)邊緣至矸石壓實(shí)區(qū)的中間過(guò)渡區(qū)綜合影響下底板煤巖體內(nèi)的水平應(yīng)力、垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量進(jìn)行了計(jì)算和求解，指出051606回風(fēng)巷應(yīng)力異常段在遺留邊界煤柱中軸線正下方位置處主要受垂直應(yīng)力影響，以水平應(yīng)力影響為輔，而在遺留邊界煤柱兩側(cè)正下方位置處主要受剪切應(yīng)力影響。

2)對(duì)煤巖體和采空區(qū)矸石分別選用Mohr-Column本構(gòu)模型和Double-Yield本構(gòu)模型，提高了數(shù)值模擬運(yùn)算結(jié)果的精細(xì)化程度。且數(shù)值模擬運(yùn)算結(jié)果中關(guān)于底板煤巖體的受力情況與理論計(jì)算分析結(jié)果，一致性較高。

3)基于數(shù)值模擬結(jié)果，分析了后續(xù)051606工作面回采期間巷道應(yīng)力異常段圍巖的偏應(yīng)力第二不變量分布情況，指明在后續(xù)051606工作面回采期間煤柱側(cè)較實(shí)體煤側(cè)更容易發(fā)生變形破壞，同時(shí)頂板也極易發(fā)生變形破壞。

4)針對(duì)巷道應(yīng)力異常段圍巖采用非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)措施來(lái)提高圍巖的整體承載能力和抗變形能力，后續(xù)圍巖整體變形量控制良好，能夠很好的滿足051606工作面回采推過(guò)巷道應(yīng)力異常段期間的運(yùn)輸、行人和通風(fēng)等要求。