基于三铰斜拱的不同宽度区段煤柱下底板应力变化规律研究

为获取上保护层充分采动后，区段煤柱影响下的上覆岩层结构及底板应力传递规律，基于三铰斜拱理论推导了合理拱轴线方程；数值模拟了不同宽度区段煤柱的保护层底板应力分布规律；基于三铰斜拱和弹性力学理论2种方法得到了保护层底板应力分布的解析解，并通过现场实测验证。研究表明：三铰斜拱形态参数与留设煤柱宽度、煤层开采高度、采空区卸压宽度等动态相关；当煤柱宽度大于15 m时，采空区底板重新压实区将产生三铰斜拱结构引起的附加应力，并且应力极值点随煤柱宽度增加而向采空区中心移动。现场试验得出被保护层回采巷道应内错布置，合理错距为10～20 m。