山寨煤矿锯齿状遗留煤柱群应力分布特征

田文辉¹，张帝^2,3，曹安业²，牛佳胜¹，韩进¹，莫正虎¹，王崧玮²，李小刚¹，赵辉强¹，刘海双¹

1. 华亭煤业集团有限责任公司

2. 中国矿业大学 矿业工程学院

3. 中煤能源研究院有限责任公司

摘　要：为了进一步研究不规则遗留煤柱群应力分布特征，以山寨煤矿一、二采区的锯齿状遗留煤柱群为研究背景，基于“载荷三带”理论，建立了侧向支承应力估算模型，对锯齿状煤柱群不同区域的应力分布特征进行了分析；同时运用数值模拟研究方法，分析了锯齿状煤柱群形成前后，应力场的演化规律；通过定位分析锯齿状遗留煤柱群的微震监测数据，验证了理论推导和数值模拟的可靠性。研究结果表明：山寨煤矿锯齿状遗留煤柱群内部应力分布并不均匀，煤柱内部支承应力叠加程度与其宽度成正相关，宽度最小的区域一煤柱，支承应力叠加程度最高，其冲击危险性也最高；相较于无保护层开采工作面，在保护层下开采对于锯齿状遗留煤柱群的影响相对较小。

关键词：冲击地压；锯齿状煤柱；支承应力叠加；应力分布；保护层开采

田文辉，张帝，曹安业，等. 山寨煤矿锯齿状遗留煤柱群应力分布特征[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2023，5(5)：053038.

TIAN Wenhui，ZHANG Di，CAO Anye，et al. Stress distribution characteristics of serrated residual coal pillar groups in Shanzhai Coal Mine[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2023，5(5)：053038.

山寨煤矿锯齿状遗留煤柱群应力分布特征

1　工程概况

2　锯齿状煤柱应力分布特征

　2.1　理论推导

　2.2　锯齿状煤柱群数值模拟

　　2.2.1　数值模型建立

　　2.2.2　模型步骤及内容

　　2.2.3　锯齿状遗留煤柱群应力状态分析

　　　(1) 锯齿状遗留煤柱群形成前

　　　(2) 锯齿状遗留煤柱群形成时

3　微震监测分析

4　结　论

作者简介：田文辉(1985—)，男，甘肃白银人，主要从事灾害防控等方面的研究工作。

通信作者：张帝(1997—)，男，山东潍坊人，硕士研究生，工程师，主要从事灾害防控等方面的研究工作。E-mail：2298903226@qq. com

曹安业，男，1982年6月生，中共党员，中国矿业大学教授，博士生导师。长期致力于煤矿冲击地压机理与防控，矿震孕育机制与震动效应，地球物理监测与智能预警等方面的基础研究与科研实践。

　　2004年7月毕业于中国矿业大学采矿工程系，获学士学位，2007—2008年在澳大利亚联邦科学与工业研究院（CSIRO）进行博士生联合培养，2009年12月毕业于中国矿业大学采矿工程系，获工学博士学位，并留校任职，2012年12月晋升副教授，2016年12月破格晋升教授。现为江苏省矿山地震监测工程实验室副主任，“中国矿业大学-安徽理工大学”冲击地压防治工程研究中心副主任。

　　入选江苏省333人才培养工程、江苏省科技副总、江苏省科协“首席专家”等人才计划，国家一流本科课程建设负责人，获全国煤炭青年科技奖，中国煤炭学会科技传播专家，全国非煤矿山安全生产专家成员，中国能源学会副主任委员，中国岩石力学与工程学会矿山冲击地压专委会副秘书长、岩石动力学专委会委员，中国煤炭学会煤矿系统工程专业委员会委员，中国矿山安全学会冲击地压与岩爆防治专业委员会委员，《采矿与安全工程学报》编委，《煤炭学报》青年编委，曾担任《Sensors》、《Minerals》等国际学术期刊客编，美国采矿、选冶和勘探协会（SME）会员。江苏省、陕西省煤矿安全生产专家委员会专家成员，山西省煤炭学会“千人智库”高级专家。

　　主持煤岩冲击动力灾害研究领域的包括国家自然科学基金项目（4项）、国家重点研发计划子课题、国家科技支撑计划子课题、江苏省创新支撑计划国际科技合作项目、江苏省自然科学基金项目、山东省重大科技创新工程项目子课题、江苏省产学研合作项目、国家矿山局矿山安全生产科研攻关项目等国家与省部级纵向课题十余项，并承担煤岩冲击动力灾害研究领域的企业创新课题百余项。

　　发表学术论文120余篇，专著与合著6部，授权国内外发明专利、软著40余项。获山东省科技进步一等奖、教育部高等学校科学技术进步二等奖、江苏省科技进步二等奖、内蒙古自治区科技进步二等奖、中国煤炭工业协会、中国职业安全健康协会、中国安全生产协会科技进步一、二等奖等多项科研奖励。

　　参与《煤矿安全规程》、《防治煤矿冲击地压细则》、《冲击地压测定、监测与防治方法》、《煤矿冲击地压防治监管监察指导手册》等规程规范与国家标准的编制工作，个人和科研团队曾受到央视《东方时空》、《光明日报》、江苏卫视、甘肃广电总台、《新华日报》、《科技日报》、《中国能源报》、《中国煤炭报》等多家媒体采访和报道。