杨创前，冯国瑞

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原030024；2.山西省绿色采矿工程技术研究中心，山西 太原030024）

大同矿区顶板坚硬完整[1-4]，岩石试样单向抗压强度一般可达80～160 MPa，20 世纪50—90 年代受落后的支护条件限制，面对坚硬顶板的控制问题，多数矿井使用留设煤柱支撑顶板的刀柱采煤法。这一方法的运用在当时有效解决了开采期间顶板对采场的威胁，但回采率偏低且前期留设的大量煤柱给后期邻近煤层的开采带来困难[5-8]。国内外学者针对垮落法采空区上行开采进行了大量的研究，取得了丰硕的研究成果[9-14]。大同矿区过去使用刀柱采煤法，采宽15～35 m，刀柱煤柱宽4～10 m 不等。刀柱采空区域仅直接顶发生部分垮落，基本顶及以上岩层保持完整，其采动覆岩结构特征与长壁采空区截然不同，用于指导长壁采空区上行开采的研究成果不适用刀柱采空区上行开采。关于刀柱采空区上行开采的研究相对匮乏，文献[15-17]分别研究了上行开采条件下层间岩层可形成的结构、稳定性，塑性区分布和运动预测模型等。刀柱采空区上行开采是1个动态过程，前述研究没有具体考虑上行采动应力的影响，刀柱煤柱主要承担了上覆岩层的采动载荷，确保刀柱煤柱的稳定性对实现安全上行开采至关重要。因此，迫切需要研究刀柱采空区上行开采条件下刀柱煤柱的应力分布演化规律。

1 试验设计

把在岩体活动中起主要控制作用的岩层称为关键层，关键层破断时，其上全部或局部岩层的下沉变形协调一致[18]。……