综放工作面区段煤柱采动应力全周期时空演化分析

三向采动应力的大小、方向演化过程是揭示煤柱损伤破坏机制的关键.将综放工作面区段煤柱分为上部与下部2个区域,采用3DEC数值模拟方法,分析巷道开挖-右侧工作面回采-左侧工作面回采-回采稳定4个阶段煤柱三向采动应力全周期时空演化规律,揭示煤柱上覆岩层断裂结构-采动应力-位移的映射关系.基于模拟分析结果,采用莫尔-库仑强度准则分析煤柱莫尔应力圆的变换形式及莫尔圆与强度包络线的关系,确定煤柱的破坏深度约为8m.研究结果表明:工作面煤层开采导致煤柱的三向主应力方向发生了大幅旋转,煤柱三向主应力数据呈现明显的两簇或三簇的规律,数据簇的分割点为右侧工作面推进至测线位置及右侧工作面回采完毕.工作面推进顺序不同导致煤柱上覆岩层的断裂结构呈现明显的非对称性,上覆岩层的断裂线向后开采的工作面进行偏移,导致煤柱左侧测点的水平位移量明显大于煤柱右侧测点.煤柱采动应力全周期时空演化规律及覆岩断裂结构-采动应力-位移的映射关系为揭示煤柱损伤破坏机制奠定了基础.