动压沿空巷道煤柱失稳的能量表征与调控研究

煤岩破坏是能量驱动下的状态失稳现象,从能量角度描述煤岩破坏是评价工程稳定的有效方法之一。基于能量耗散有限差分算法,提出采用耗散能集中区定位煤岩破坏位置,采用耗散能密度评估煤岩破坏程度,描述煤岩峰后软化和变形破坏行为。将动压煤柱简化为平面应变模型,研究覆岩给定变形作用下煤柱耗散能演化规律,从能量角度揭示煤柱的变形失稳路径:煤柱能量耗散主要发生在峰后和残余阶段,峰后剪切面与角部能量耗散区贯通,并随加载程度增加发生内移,一旦弹性区消失,煤柱存在失稳风险。煤柱能量耗散及稳定状态与煤柱宽度、加载程度和加载方式有关。建立煤柱主动支护模型,研究锚杆(索)对能量耗散的调控效应,发现锚杆(索)可有效改善耗散能的传递和分布状态,支护强度增加有利于提高煤柱延性和抗变形能力,不同支护方式对耗散能的调控效果不同,锚索优于锚杆,对穿锚索优于常规锚索。以榆树岭矿小煤柱留巷为例,介绍小煤柱“锚杆+对穿锚索”支护的现场应用,取得良好的控制效果。