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一、煤矿采空区积水对煤柱稳定性影响的模拟试验与应用研究简介

煤矿采空区积水对煤柱稳定性影响的研究具有重大意义。采空区积水后，积水通过多种复杂机制对煤柱稳定性产生影响。一方面，积水长期浸泡煤柱，致使煤体含水率显著升高，煤体内部结构遭到破坏，其物理力学性质如抗压强度、抗剪强度等大幅下降。另一方面，积水在煤柱孔隙与裂隙中产生孔隙水压力，该压力抵消部分煤柱所承受的有效应力，极大地削弱了煤柱的承载能力。同时，积水形成的侧向静水压力改变了煤柱原本的应力分布状态，使煤柱受力不均，容易引发偏心受力或剪切破坏，严重时可能导致煤柱失稳坍塌，进而引发透水、塌方等一系列严重的矿山灾害事故。

二、煤矿采空区积水对煤柱稳定性影响的模拟试验与应用研究试验参数

3.1室内物理模拟试验参数

l应力监测参数：在煤柱不同深度（表层、1/2深度、核心区）布置微型压力传感器，精确测量煤柱在不同积水条件下各部位的应力大小与变化情况，获取煤柱应力分布特征数据。

l变形监测参数：采用数字散斑相关方法（DSCM）结合内部位移计，测量煤柱表面及内部的竖向、侧向位移。通过高速摄像机以高帧率拍摄煤柱表面变形过程，记录煤柱变形的全过程细节，用于分析变形规律与破坏模式。

l煤柱材料参数：混合材料中煤粉占比70%、环氧树脂10%、水20%，以此保证模拟煤体的初始强度、胶结特性及含水率等符合要求，在后续试验过程中监测材料在积水作用下各参数的变化。

3.2数值模拟试验参数

l模型几何参数：依据现场地质条件简化确定模型尺寸，如长200m×宽100m×高50m 等，保证模型能够涵盖研究所需的煤柱、采空区及周边岩体范围。

l力学与水理参数：煤柱强度参数（如干燥状态抗压强度15MPa，饱和状态8MPa）、孔隙水压力参数等依据室内试验及现场勘查确定，采用Mohr-Coulomb 屈服准则判断煤柱破坏，在模拟过程中根据实际情况调整参数以验证模型的准确性与可靠性。