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自然平衡拱

自然平衡拱,也稱為自然拱或自然均衡拱(Dome of Natural Equilibrium),是一種在地下開採或挖掘過程中自然形成的相對穩定的拱形結構。它的形成是由於採掘空間上方岩層的破壞,這些岩層在自身重力的作用下自然崩落,形成一定的極限角度,小於這個角度時自然崩落便停止,所崩落的岩層保持著平衡狀態。自然平衡拱的形成是因為煤岩層都有一定的自撐力(強度),冒落後保持一小段懸伸於空間,並能托上面的煤岩層。隨著時間的推移或受到其他礦山壓力的影響,這個平衡可能會被破壞,導致平衡拱的跨度和高度不斷增大,形成新的自然平衡拱。

自然平衡拱的穩定性取決於多種因素,包括岩石的物理性質、節理和裂隙的發育程度、以及地下空間的形狀和大小。在巷道掘進初期,由於上部岩石的平衡被破壞,岩石移動會引起很大的作用於支柱上的壓力。隨著巷道上面形成拱形後,上部岩石達到新的平衡狀態,新的支柱只承受拱形輪廓內的岩石重量,從而壓力固定並維持在正常狀態。