谷拴成，杨超凡，王 盼，牛宏新

(西安科技大学 建筑与土木工程学院，陕西 西安 710054)

煤炭作为我国最重要的基础能源与工业原料，对国民经济发展起着举足轻重的作用。目前，国内相当一部分煤炭资源埋藏在众多的地面建筑物下、铁路下与水体下(简称“三下”)。据不完全统计，“三下”压煤量在137.9亿t左右[1]，“三下”煤体的安全高效开采是实现矿井可持续发展的关键。条带开采由于技术成熟、方法简单，在“三下”采煤中得到了广泛应用。在条带开采中，现阶段主要通过留设煤柱支承上覆岩层以达到减少覆岩沉陷，控制地表移动和变形，保护采准工作面的目的[2-3]。煤柱设计则主要分为3个步骤进行，即首先计算煤柱受力，明确煤柱支承压力分布情况；其次是在明确煤柱支承压力分布情况的基础上，对煤柱塑性区范围进行确定；最后对煤柱宽度的最终尺寸进行设计。关于煤柱支承压力分布及塑性区分布这一课题，国内外众多学者开展了广泛的研究工作[4-7]。WILSON A H在1972提出了两区约束理论[8]，取埋深H处的煤柱上覆岩土体平均重度为γ，引入应力增大系数K后，威尔逊认为煤柱上的最大支承压力为KγH，依据英国地区煤矿开采经验，建议应力增大系数取为4；基于两区约束理论，ZHANG L Y等[9]利用FLAC3D数值模拟软件研究了煤柱弹塑界面应力增大系数K的变化规律及煤柱稳定性；张科学等[10]对窄煤柱采空区侧向支承应力分布规律进行了数值模拟研究；于远祥等[11]将煤柱支承压力进行简化，采用弹性力学方法对煤柱极限平衡区宽度进行了研究；……