硬岩矿柱变形失稳的数值模拟研究

何 川，史 默

（陕西彬长文家坡矿业有限公司，陕西 咸阳713599）

截止2019年底全国规模以上煤矿企业数量为5000多家，煤矿在垂直等多个相邻采场开挖过程中，矿柱经历了多次来压，导致其变形失稳较为严重。由于采动应力环境的复杂性，稳定性分析是井工矿面临的重要因素[1]。

当下针对这个问题，通常用到的方法为理论分析、现场测量、相似模拟、数值模拟等。理论分析方法主要是运用理论力学、弹性力学、流体力学与结构力学等理论建立模型。王万红等[2]目的是得到房柱法开采中大面积采空区的稳定性规律，利用空区激光探测系统对采空区矿柱的稳定性进行了精确地探测，通过3Dmine建立数值计算模型，采场周围矿柱中垂直应力相对较小，顶板跨度越大，则下沉量越大，推出矿柱仍具有支撑能力；叶海旺等[3]根据矿柱稳定性问题提出的物理假定模型，得到了依据虚功原理建立的以位移为未知量的功能函数，进而分析讨论摩擦效应对采场稳定性的影响力学、梁、流变等建立的模型；张晨洁等[4]根据矿柱的分布特征，制定了矿柱的回采顺序，并建立了矿房矿柱回采模型，对矿柱的回采过程进行了数值模拟分析；陈寅聪等[5]依据强度折减法，根据折减系数的不同取值对最大主应力云图、塑性区分布、位移云图等进行分析。在强度折减法的基础上进行可靠度的计算，并且根据可靠度计算结果和折减系数法计算结果，对矿柱稳定性进行分析。相似模拟试验是基于物理原型，运用物理相似理论构建相似物理模型，能准确模拟动态开挖过程中岩体的力学性能变化过程；……