复采扰动下遗留煤柱-顶板动态应力迁移及破坏特征研究

针对遗留煤柱-顶板动态应力迁移导致遗留煤柱复采过程中煤柱破坏及顶板垮落的问题,以山西晋煤集团圣华煤业3101工作面为工程背景,采用美国有限差分法程序FLAC^(3D),对传统采空区在复采过程中遗留煤柱及顶板的应力分布及变化进行了研究。研究表明:回采越接近煤柱其应力集中程度越高;当回采方向上存在多个遗留煤柱时,在工作面前方煤柱失去承载能力后,应力会向前传递导致工作面更前方煤柱上载荷过大更易出现破坏;煤柱边缘首先开始屈服,使煤柱弹性核区宽度(有效支撑面积)减小,导致煤柱由外入里的逐步破坏;随着回采工作面与残余煤柱距离的减小,应力集中的增加速率逐渐减小,并拟合应力集中系数规律方程;工作面距煤柱10 m时,煤柱应力集中系数达到最大值并提出使用ZF3800/15/23四柱低位放顶煤液压支架进行回采,该支架能够满足回采要求。