陳子晗，趙希棟，韓 洲，喬鐘槿

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)能源與礦業(yè)學(xué)院，北京 100083；2.華北科技學(xué)院 礦山安全學(xué)院，北京 101601；3.煤炭開(kāi)采水資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102200)

我國(guó)西部的晉陜蒙寧甘地區(qū)煤炭資源豐富，是全球最大的煤炭開(kāi)采基地，保障著我國(guó)能源供應(yīng)的安全與穩(wěn)定[1，2]。但是此區(qū)域地處我國(guó)缺水帶，水資源較為匱乏，加上采礦活動(dòng)造成的水土流失，如何高效利用礦區(qū)水資源成為了制約礦井生產(chǎn)的主要問(wèn)題[3，4]。為了解決礦區(qū)用水緊張的問(wèn)題，國(guó)家能源集團(tuán)首先提出了煤礦地下水庫(kù)技術(shù)體系，提供了一種西部煤炭開(kāi)采水資源保護(hù)的技術(shù)方法，并進(jìn)行了一系列的工程試驗(yàn)[5-7]，大量學(xué)者也對(duì)地下水庫(kù)建設(shè)的可行性與安全性進(jìn)行了研究[8-10]。煤礦地下水庫(kù)的主體由采空區(qū)、保護(hù)煤柱、人工壩體連接組成，其中保護(hù)煤柱是壩體的主要組成部分，其穩(wěn)定性關(guān)系著地下水庫(kù)壩體的穩(wěn)定性[11]。

目前，采礦領(lǐng)域有許多專(zhuān)家對(duì)水庫(kù)煤柱壩體的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。顧大釗等利用數(shù)值模擬，對(duì)煤柱壩體在地震影響下的動(dòng)力響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行了研究，并提出了地下煤柱壩體安全系數(shù)的概念[12]。李建華等通過(guò)浸水實(shí)驗(yàn)研究了地下水庫(kù)儲(chǔ)水浸泡對(duì)煤柱壩體強(qiáng)度的影響[13]。張凱等利用數(shù)值模擬，對(duì)地下水庫(kù)運(yùn)作期間的水巖作用規(guī)律進(jìn)行研究，揭示了煤礦地下水庫(kù)不同運(yùn)行階段水巖作用的發(fā)生類(lèi)型及強(qiáng)度[14]。池明波等利用相似模擬與數(shù)值模擬，對(duì)煤柱壩體失穩(wěn)的機(jī)理與前兆信息進(jìn)行了研究，并得到了煤柱壩體臨界破壞點(diǎn)[15]。王路軍等利用相似模擬試驗(yàn)和三軸循環(huán)加卸載滲流耦合試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)壩基巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)由離散局部變形連通形成宏觀裂縫，并貫穿至煤柱壩體，造成煤柱壩體的損傷[16]。陳陽(yáng)對(duì)擋水壩周?chē)臐B流量進(jìn)行了計(jì)算，并利用有限元軟件得到了其周?chē)臐B流場(chǎng)，對(duì)壩體的防滲能力進(jìn)行了評(píng)估[17]。王芳田等分析了動(dòng)靜載疊加應(yīng)力環(huán)境下的煤柱壩體響應(yīng)特征，研究了動(dòng)載荷作用對(duì)煤柱壩體造成的影響[18]。但是，針對(duì)煤柱壩體穩(wěn)定性的主要影響因素尚且缺乏系統(tǒng)性研究，初始地應(yīng)力與采動(dòng)應(yīng)力綜合作用對(duì)煤柱壩體穩(wěn)定性的影響研究較少。

因此，為了明確煤柱壩體穩(wěn)定性的影響因素，本研究從采動(dòng)應(yīng)力作用和初始地應(yīng)力作用兩個(gè)方面，分析了柱壩體穩(wěn)定性的主要影響因素，并利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對(duì)不同因素變化進(jìn)行建模分析，通過(guò)偏應(yīng)力狀態(tài)和塑性區(qū)狀態(tài)綜合分析，研究不同因素對(duì)煤柱壩體穩(wěn)定性的影響程度與影響結(jié)果，期待為地下水庫(kù)煤柱壩體的穩(wěn)定性研究提供參考與借鑒。

1 工程概況

大柳塔礦地處我國(guó)干旱～半干旱地區(qū)，區(qū)域內(nèi)大部屬風(fēng)沙堆積地貌，沙丘、沙壟和沙坪交錯(cuò)分布，植被稀少，水資源較為匱乏。5-2煤層是大柳塔礦的主采煤層之一，52503工作面現(xiàn)已完成回采，為了緩解區(qū)域水資源匱乏和礦區(qū)工業(yè)用水緊張的問(wèn)題，大柳塔礦計(jì)劃將52503工作面采空區(qū)作為后期的地下水庫(kù)進(jìn)行礦井水的儲(chǔ)蓄。52503工作面平均采高為6.8 m，傾向長(zhǎng)度168.5 m，推進(jìn)長(zhǎng)度4383.4 m，采用一次采全高全部垮落后退式綜合機(jī)械化采煤法。52503采空區(qū)兩側(cè)是尚未開(kāi)采的52505和52504工作面，中間有大斷層隔開(kāi)，斷層落差為25～40 m，均為正斷層，斷層走向與工作面走向基本一致。

礦井計(jì)劃將52505工作面和52504工作面通過(guò)泄水巷及泄水鉆孔與52503工作面采空區(qū)相貫通，使高位的52505、52504工作面采空區(qū)積水通過(guò)鉆孔自流至52503工作面采空區(qū)，地面勃牛川河溝及郭家灣地面水庫(kù)滲水對(duì)地下水庫(kù)進(jìn)行補(bǔ)給，保證地下水庫(kù)持續(xù)、穩(wěn)定、高效地為礦區(qū)服務(wù)。5-2煤層工作面布置如圖1所示。

圖1 工作面布置方案

2 煤柱壩體合理尺寸設(shè)計(jì)

地下水庫(kù)煤柱壩體的穩(wěn)定性是地下水庫(kù)安全運(yùn)行的重要保障。作為采空區(qū)水庫(kù)攔水壩體，其靠近水庫(kù)一側(cè)長(zhǎng)期受到礦井水的影響，煤體強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)衰減。因此，在研究水庫(kù)煤柱壩體時(shí)，需要同時(shí)考慮到覆巖作用與礦井水作用對(duì)煤柱穩(wěn)定性的影響。由極限平衡理論與工程實(shí)踐可知，煤柱由采空區(qū)向內(nèi)部可分為破碎區(qū)、塑性區(qū)與彈性區(qū)，破碎區(qū)與塑性區(qū)并稱(chēng)為極限平衡區(qū)，其中破碎區(qū)中包含大量宏觀裂隙，并被礦井水逐漸充滿(mǎn)，塑性區(qū)中發(fā)育著的大量微裂隙則是礦井水滲透的潛在目標(biāo)。因此，需要對(duì)水庫(kù)側(cè)的塑性區(qū)寬度進(jìn)行進(jìn)行合理分析，煤柱尺寸計(jì)算模型如圖2所示。

圖2 地下水庫(kù)煤柱尺寸計(jì)算模型

地下水庫(kù)煤柱壩體保持穩(wěn)定的前提是水庫(kù)側(cè)與巷道側(cè)的煤體產(chǎn)生塑性變形與破壞后，其內(nèi)部還存在著足夠?qū)挾鹊膹椥院艘跃S持煤柱的穩(wěn)定性，一般彈性核的寬度不得低于2倍采高。由前人研究結(jié)果可知[19]，對(duì)煤柱取單元體進(jìn)行受力分析，并與塑性軟化階段和塑性流動(dòng)階段的煤柱強(qiáng)度方程相結(jié)合，可得水庫(kù)側(cè)煤柱壩體的塑性區(qū)寬度表達(dá)式：

式中，Sm為煤體軟化模量，MPa；Sg為塑性區(qū)煤體應(yīng)變梯度；K1為水庫(kù)側(cè)的應(yīng)力集中系數(shù)σr為煤體殘余強(qiáng)度，MPa。

巷道一側(cè)的塑性區(qū)寬度可由巷道圍巖極限平衡方程計(jì)算得到：

式中，C為煤體內(nèi)聚力，MPa；r為巷道半徑，m。

52503工作面與52504和52505工作面間存在著25～40 m的斷層，故蓄水高度最高取25 m，即水庫(kù)水壓最大為0.25 MPa。代入大柳塔礦地質(zhì)條件，工作面采高平均為7 m，煤體內(nèi)摩擦角取40°，采空區(qū)側(cè)的應(yīng)力集中系數(shù)取3，煤層間摩擦系數(shù)取為0.58，埋深取煤層平均埋深為267 m，煤體軟化模量與應(yīng)變梯度分別取800 MPa和0.08。經(jīng)計(jì)算，水庫(kù)煤柱壩體的寬度為：

3 煤柱壩體穩(wěn)定性影響因素與數(shù)值模擬分析

3.1 煤柱壩體主要影響因素分析

對(duì)水庫(kù)煤柱壩體而言，在沒(méi)有受到采動(dòng)影響之前，煤柱壩體的應(yīng)力環(huán)境由初始地應(yīng)力場(chǎng)決定，初始地應(yīng)力場(chǎng)的地應(yīng)力大小與方向表征著壩體內(nèi)的應(yīng)力大小與方向。在工作面回采后，煤柱壩體受到了一次采動(dòng)影響，其應(yīng)力環(huán)境將發(fā)生改變，壩體的應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)而由采動(dòng)應(yīng)力與初始地應(yīng)力兩者綜合決定。因此，工作面采動(dòng)應(yīng)力與初始地應(yīng)力兩者共同決定了煤柱壩體的穩(wěn)定性。

工作面采動(dòng)應(yīng)力對(duì)煤柱壩體的作用程度與許多因素相關(guān)，其中工作面開(kāi)采高度與煤柱壩體的寬度有著較大的影響，初始地應(yīng)力場(chǎng)則主要分為初始地應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力值與初始地應(yīng)力場(chǎng)的方向。為了研究不同因素對(duì)煤柱壩體穩(wěn)定性的影響程度，筆者采用控制變量法，利用數(shù)值模擬進(jìn)行建模分析，對(duì)開(kāi)采高度、煤柱寬度、區(qū)域地應(yīng)力場(chǎng)比值和區(qū)域地應(yīng)力場(chǎng)方向四個(gè)因素進(jìn)行研究，煤柱穩(wěn)定性影響因素分析如圖3所示。

圖3 煤柱穩(wěn)定性影響因素分析

為了更好地揭示不同影響因素變化下煤柱壩體穩(wěn)定性的演化規(guī)律，本研究選用偏應(yīng)力作為衡量煤體穩(wěn)定性的指標(biāo)。巖體中任一點(diǎn)的偏應(yīng)力一般可以分為球應(yīng)力張量與偏應(yīng)力張量，其中球應(yīng)力張量控制著物體體積的變化，而偏應(yīng)力張量控制在物體的塑性形變。任一點(diǎn)的應(yīng)力表達(dá)式為：

3.2 數(shù)值模型建立與壩體穩(wěn)定性分析

為了研究不同因素對(duì)水庫(kù)煤柱壩體的穩(wěn)定性影響程度，利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件[20]，以大柳塔礦5250工作面的工程地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，建立三維數(shù)值模擬模型如圖4所示，模型尺寸為500 m×470 m×99 m，模型施加垂直方向載荷5.13 MPa以模擬上覆巖層載荷，模型四周采用滾筒支撐進(jìn)行邊界約束，底部采用固定支撐，并對(duì)工作面?zhèn)鹊乃苄詤^(qū)內(nèi)的煤體強(qiáng)度采用一定系數(shù)折減以模擬礦井水對(duì)煤體參數(shù)的弱化。

圖4 三維數(shù)值模型

1)為了研究工作面采高對(duì)水庫(kù)煤柱壩體穩(wěn)定性的影響，分別取開(kāi)采高度為3，4，5，6，7 m五種情況，控制初始側(cè)壓系數(shù)為1，初始地應(yīng)力旋轉(zhuǎn)角度為0°，煤柱寬度為50 m，利用fish函數(shù)對(duì)工作面中部截面的偏應(yīng)力云圖進(jìn)行提取，對(duì)煤柱內(nèi)的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析，并對(duì)塑性區(qū)深度進(jìn)行提取，繪制開(kāi)采高度影響下的塑性區(qū)與偏應(yīng)力圖像，如圖5所示。

圖5 采高影響下的偏應(yīng)力分布與塑性區(qū)曲線(xiàn)

由偏應(yīng)力云圖分析可知，控制偏應(yīng)力范圍為0～1.2×107Pa，當(dāng)煤柱為50 m時(shí)，在采高變化的情況下，工作面?zhèn)确矫褐械钠珣?yīng)力云圖形態(tài)基本沒(méi)有較大變化，大巷周?chē)c工作面處的偏應(yīng)力云圖也基本保持一致。對(duì)煤柱中的支承應(yīng)力進(jìn)行提取分析可知，隨著采高的增大，工作面?zhèn)确脚c巷道側(cè)的支承應(yīng)力峰值均呈下降趨勢(shì)，但支承應(yīng)力峰值區(qū)的范圍卻逐漸增大。由偏應(yīng)力曲線(xiàn)與支承應(yīng)力曲線(xiàn)綜合分析可知，煤體內(nèi)的支承應(yīng)力曲線(xiàn)分布形式與偏應(yīng)力曲線(xiàn)分布形式基本一致，隨著工作面開(kāi)采高度的逐漸增加，工作面?zhèn)扰c巷道側(cè)的偏應(yīng)力峰值也呈降低趨勢(shì)，但偏應(yīng)力峰值的范圍卻呈增大趨勢(shì)，當(dāng)深入煤體一定范圍后，不同采高下的偏應(yīng)力曲線(xiàn)逐漸趨于同一穩(wěn)定值。對(duì)大巷頂板、底板、左幫與右?guī)偷乃苄詤^(qū)深度分析可知，當(dāng)煤柱寬度為50 m時(shí)，工作面開(kāi)采高度的變化不會(huì)對(duì)巷道的塑性區(qū)深度產(chǎn)生影響，但工作面?zhèn)鹊乃苄詤^(qū)深度呈明顯上升趨勢(shì)，工作面采高越大，則工作面?zhèn)鹊乃苄詤^(qū)深度越大

2)控制工作面采高為7 m，初始側(cè)壓系數(shù)為1，初始地應(yīng)力旋轉(zhuǎn)角度為0°，分別取煤柱寬度為20，25，30，35，40，45，50 m，利用fish函數(shù)對(duì)工作面中部截面的偏應(yīng)力云圖及煤柱內(nèi)的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析，并對(duì)塑性區(qū)深度進(jìn)行提取，繪制不同煤柱寬度下的塑性區(qū)與偏應(yīng)力圖像，如圖6所示。

圖6 不同煤柱寬度的偏應(yīng)力分布與塑性區(qū)曲線(xiàn)

由圖6可知，當(dāng)煤柱寬度小于40 m時(shí)，巷道的偏應(yīng)力場(chǎng)與工作面?zhèn)确降钠珣?yīng)力場(chǎng)相重疊，煤柱內(nèi)的整體應(yīng)力水平較高，且隨著煤柱寬度的減小而不斷升高，當(dāng)煤柱寬度大于40 m時(shí)，巷道偏應(yīng)力場(chǎng)則基本擺脫了工作面的影響，煤柱內(nèi)部的應(yīng)力水平逐漸降低。由支承應(yīng)力曲線(xiàn)與偏應(yīng)力曲線(xiàn)可知，隨著煤柱寬度的減小，煤柱壩體內(nèi)的支承應(yīng)力值不斷上升，當(dāng)煤柱寬度為20 m時(shí)，煤柱壩體內(nèi)的最小支承應(yīng)力值達(dá)到了原巖應(yīng)力的2.5倍，偏應(yīng)力最小值高達(dá)5.5 MPa，當(dāng)煤柱壩體寬度大于40 m時(shí)，煤柱壩體內(nèi)的最小支承應(yīng)力則只有原巖應(yīng)力的1.64倍，偏應(yīng)力最小值也下降至2.5 MPa。煤柱寬度的變化對(duì)巷道側(cè)的支承應(yīng)力峰值與偏應(yīng)力峰值有著較為明顯的影響，隨著煤柱寬度的減小，大巷側(cè)的支承應(yīng)力峰值與偏應(yīng)力峰值呈明顯上升趨勢(shì)，但工作面?zhèn)鹊闹С袘?yīng)力峰值與偏應(yīng)力峰值幾乎不產(chǎn)生變化，即煤柱寬度變化對(duì)工作面?zhèn)鹊膽?yīng)力峰值區(qū)影響較小。由大巷圍巖和工作面?zhèn)确降乃苄詤^(qū)曲線(xiàn)可知，隨著煤柱寬度的減小，大巷底板與幫部的塑性區(qū)深度均有著不同程度的上升，且在煤柱寬度小于35 m時(shí)，工作面?zhèn)确降乃苄詤^(qū)深度也出現(xiàn)了上升現(xiàn)象。

3)控制工作面采高為7 m，煤柱壩體寬度為50 m，初始地應(yīng)力旋轉(zhuǎn)角度為0°，分別取初始地應(yīng)力的側(cè)壓系數(shù)為0.6，0.8，1，1.2，1.4這5種情況，利用fish函數(shù)對(duì)工作面中部截面的偏應(yīng)力云圖及煤柱內(nèi)的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析，并對(duì)塑性區(qū)深度進(jìn)行提取，繪制不同側(cè)壓系數(shù)下的塑性區(qū)與偏應(yīng)力曲線(xiàn)，如圖7所示。

圖7 不同初始側(cè)壓系數(shù)下的偏應(yīng)力分布與塑性區(qū)曲線(xiàn)

由圖7可知，初始側(cè)壓系數(shù)的變化對(duì)工作面?zhèn)扰c巷道側(cè)的偏應(yīng)力場(chǎng)形態(tài)均有著較為明顯的影響。隨著側(cè)壓系數(shù)的逐漸減小，工作面?zhèn)鹊装宓钠珣?yīng)力水平不斷升高，并呈現(xiàn)向外擴(kuò)展的趨勢(shì)。而大巷周?chē)钠珣?yīng)力場(chǎng)則是在初始側(cè)壓系數(shù)為1時(shí)偏應(yīng)力水平較低，當(dāng)側(cè)壓系數(shù)減小或增大時(shí)，其周?chē)珣?yīng)力場(chǎng)形態(tài)逐漸開(kāi)始變化，偏應(yīng)力水平不斷上升，當(dāng)側(cè)壓系數(shù)小于1時(shí)，大巷幫部的偏應(yīng)力水平大于巷道頂?shù)装宓钠珣?yīng)力水平，而當(dāng)側(cè)壓系數(shù)大于1時(shí)，大巷頂?shù)装宓钠珣?yīng)力水平則巷道幫部的偏應(yīng)力水平。由支承應(yīng)力曲線(xiàn)可知，初始側(cè)壓系數(shù)的變化對(duì)工作面?zhèn)鹊闹С袘?yīng)力影響較小，但對(duì)大巷側(cè)的支承應(yīng)力則影響較大，隨著側(cè)壓系數(shù)逐漸偏離1時(shí)，大巷側(cè)的支承應(yīng)力峰值會(huì)逐漸上升。由偏應(yīng)力曲線(xiàn)可知，當(dāng)側(cè)壓系數(shù)由0.6增加至1.4時(shí)，煤柱壩體內(nèi)的偏應(yīng)力水平不斷下降，且大巷側(cè)的偏應(yīng)力峰值也出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，這表明初始側(cè)壓系數(shù)越大，煤柱壩體內(nèi)的偏應(yīng)力水平越低。由大巷圍巖的塑性區(qū)曲線(xiàn)與工作面?zhèn)鹊乃苄詤^(qū)曲線(xiàn)可知，隨著側(cè)壓系數(shù)的逐漸增大，巷道頂板與底板的塑性區(qū)深度呈上升趨勢(shì)，而左幫與右?guī)偷乃苄詤^(qū)深度則維持一定水平上下波動(dòng)較小。

4)控制工作面采高為7 m，煤柱壩體寬度為50 m，初始地應(yīng)力側(cè)壓系數(shù)為1.2，分別取初始地應(yīng)力的旋轉(zhuǎn)角度為-50°，-25°，0°，25°，50°，規(guī)定順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，繪制不同地應(yīng)力角度下的塑性區(qū)與偏應(yīng)力圖像如圖8所示。

圖8 不同初始地應(yīng)力角度下的偏應(yīng)力分布與塑性區(qū)曲線(xiàn)

由圖8可知，當(dāng)初始地應(yīng)力的旋轉(zhuǎn)角度由0°逐漸增大或減小時(shí)，工作面?zhèn)鹊钠珣?yīng)力集中程度均有所上升，底板的偏應(yīng)力場(chǎng)有向外擴(kuò)展的趨勢(shì)。分析大巷周?chē)钠珣?yīng)力分布可知，當(dāng)?shù)貞?yīng)力順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，即地應(yīng)力角度小于0°時(shí)，此時(shí)巷道頂板的偏應(yīng)力水平較高，當(dāng)?shù)貞?yīng)力逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，即地應(yīng)力角度大于0°時(shí)，此時(shí)巷道幫部的偏應(yīng)力水平則較高，隨著地應(yīng)力角度由-50°增加至50°，巷道周?chē)钠珣?yīng)力場(chǎng)由于垂直狀態(tài)逐漸旋轉(zhuǎn)呈偏向于水平狀態(tài)，地應(yīng)力初始角度的不同一定程度上控制著巷道圍巖的偏應(yīng)力水平的高低與偏應(yīng)力場(chǎng)的分布狀態(tài)。由支承應(yīng)力曲線(xiàn)與偏應(yīng)力曲線(xiàn)綜合分析可知，當(dāng)初始地應(yīng)力角度為0°時(shí)，巷道側(cè)的支承應(yīng)力水平與偏應(yīng)力水平均較低，隨著地應(yīng)力角度的減小或增大，巷道側(cè)的支承應(yīng)力與偏應(yīng)力水平均有所上升。對(duì)塑性區(qū)曲線(xiàn)分析可知，初始地應(yīng)力角度的變化對(duì)巷道圍巖塑性區(qū)與工作面?zhèn)鹊乃苄詤^(qū)的深度并沒(méi)有較為明顯的影響。

綜合上述分析可知：①工作面開(kāi)采高度越大，巷道側(cè)與工作面?zhèn)鹊闹С袘?yīng)力峰值區(qū)與偏應(yīng)力峰值區(qū)的范圍則越大，且工作面?zhèn)鹊乃苄詤^(qū)深度出現(xiàn)明顯增加，煤柱穩(wěn)定性減低。②煤柱壩體的寬度越小，則煤柱內(nèi)的支承應(yīng)力水平與偏應(yīng)力水平越高，且巷道側(cè)的支承應(yīng)力峰值和偏應(yīng)力峰值出現(xiàn)明顯增加，煤柱穩(wěn)定性降低。③初始地應(yīng)力場(chǎng)的側(cè)壓系數(shù)一定程度上控制著大巷-采空區(qū)系統(tǒng)的偏應(yīng)力場(chǎng)形態(tài)，且側(cè)壓系數(shù)的逐漸減小會(huì)引起煤柱內(nèi)的偏應(yīng)力水平不斷升高，煤柱穩(wěn)定性也隨之降低。④初始地應(yīng)力場(chǎng)的角度控制著大巷-采空區(qū)系統(tǒng)的偏應(yīng)力場(chǎng)形態(tài)，初始應(yīng)力場(chǎng)的角度進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，煤柱壩體內(nèi)的偏應(yīng)力水平會(huì)出現(xiàn)上升，工作面?zhèn)扰c巷道側(cè)的支承應(yīng)力與偏應(yīng)力峰值區(qū)也會(huì)出現(xiàn)上升。

4 結(jié) 論

1)對(duì)大柳塔礦地下水庫(kù)煤柱留設(shè)的合理理論寬度進(jìn)行了計(jì)算，考慮了礦井水對(duì)煤體參數(shù)的弱化，合理寬度計(jì)算為27.01 m。

2)將煤柱壩體的穩(wěn)定性影響因素歸結(jié)為初始應(yīng)力與采動(dòng)應(yīng)力二者綜合作用，其中采動(dòng)應(yīng)力的主要影響因素為采高和水庫(kù)煤柱寬度，初始應(yīng)力的主要影響因素為地應(yīng)力側(cè)壓系數(shù)和地應(yīng)力角度。

3)采高增加會(huì)引起工作面?zhèn)人苄詤^(qū)深度的增加，煤柱寬度減小會(huì)引起煤柱內(nèi)偏應(yīng)力水平的增加，均會(huì)使煤柱穩(wěn)定性降低。

4)初始地應(yīng)力場(chǎng)控制著巷道-采空區(qū)系統(tǒng)的偏應(yīng)力形態(tài)，影響著煤柱內(nèi)的偏應(yīng)力水平，側(cè)壓系數(shù)越小，初始角度偏離0°的范圍越大，則煤體內(nèi)偏應(yīng)力水平越高，煤柱穩(wěn)定性會(huì)降低。