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国内刊号：61-1155/P
国际刊号：1001-1986
发布日期:
作者：刘伟韬, 陈东祺, 刘玉本, 杜衍辉, 赵吉园,
关键词：临空煤柱, 采空区积水, 初始损伤裂隙, 流–应力–损伤耦合模型, 失稳前兆,
背景小煤柱护巷的方式在我国得到广泛应用，临空煤柱的稳定性影响着矿井的安全生产，受多种扰动作用影响的煤柱内往往会产生不同类型的损伤裂隙，积水采空区的承压水环境可能会造成临空损伤煤柱的失稳破坏。方法为研究损伤裂隙结构对煤体稳定性的影响，引入相对稳定的初始损伤裂隙概念，基于损伤力学理论建立临空煤体的“流–应力–损伤”(HMD)耦合力学模型，采用COMSOL有限元分析临空损伤煤柱受单侧压力水影响下渗流破坏过程。结果和结论初始损伤裂隙的力学参数会显著影响煤体产生二次损伤的时间，两者之间存在临界阈值；损伤裂隙的存在会显著影响临空煤柱的稳定性，在单侧水压的作用下呈现出非对称的破坏形态，局部突水处的流速相比损伤前提高了2个数量级；裂隙结构会影响煤体失稳过程，随着裂隙角度从30°增加到60°，煤体的失稳时间从7.0 h缩减至4.1 h，而0°裂隙模型由于应力方向的特殊性失稳时间最短，仅为3.9 h；从损伤发育的宏观过程来看，不同模型均经历了从初始损伤裂隙尖端二次发育→损伤破坏贯通边界→大面积损伤区域扩展→边界局部突水通道形成的4个阶段；从模型损伤单元数量的演化特征来看，呈现损伤发育和快速扩展2个阶段，裂隙结构对发育速度的影响主要作用在损伤发育阶段，而不同模型快速扩展阶段的时间差异并不明显。研究结果可以为采空区隔水煤体的稳定性判断与失稳过程识别提供参考。
来源：2025年第8期
《煤田地质与勘探》期刊编辑部
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