李昊城，宋选民，朱德福,2

(1.太原理工大学 原位改性采矿教育部重点实验室，山西 太原 030024；2.中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州 221116)

0 引 言

西北矿区煤炭资源储量丰富，可采煤层数量多，且层间距较小。由于早期开采技术相对落后，上组煤层多采用房式开采，遗留大面积房式采空区，据统计，仅鄂尔多斯境内的房式采空区面积就达307.61 km2[1]。房式采空区的独特性在于其上覆岩层自重均由遗留煤柱群来承担，煤柱的稳定性决定了整个采空区的稳定状态。下组煤层开采过程中，煤柱上方应力重新分布，造成煤柱的最大主应力增大，当上覆载荷大于煤柱极限强度时，煤柱塑性破坏区将由四周逐渐向中心扩展，直至发生整体塑性破坏从而失去支撑顶板的能力[2]，此过程易诱发煤层顶板联动垮落形成强矿压致灾[3]。因此，评价房式煤柱稳定性对下组煤层群安全开采具有重要的意义。房式采煤法是柱式采煤法的一种，在煤层每隔一定距离开采煤房，煤房之间留有一定宽度的煤柱支撑顶板，煤房及煤柱的尺寸设计取决于采高、埋深、煤层顶底板力学特性等[4]。房、柱分布规律分为平行分布(棋盘形)、“品”字形分布两类，煤柱为采空区内的唯一承载结构[5-6]。影响房式采空区煤柱稳定性的因素主要有煤柱分布方式、上覆载荷及力学、几何特性参数等[7]。Voronoi图法、模糊理论、重整化群理论广泛应用于不规则房式煤柱群、条带煤柱、非煤矿柱的稳定性研究中[8-10]，认为影响煤柱群失稳的主要因素为柱群的分布形式、各柱体间尺寸及强度的均匀性。……